Bobina De Tesla

LAS BOBINAS DE TESLA

Una bobina de Tesla, o simplemente bobina Tesla, es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, el gran científico de origen croata y nacionalizado norteamericano Nikola Tesla. Son transformadores de alta frecuencia que son autorresonantes, y en realidad hay varios tipos de bobinas Tesla, ya que Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones de funcionamiento. Generalmente las bobinas de Tesla generan tensiones de radiofrecuencia (RF) muy elevadas (de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios), por lo que dan lugar a coloridas descargas eléctricas en el aire de alcances que pueden llegar a ser del orden de pocos metros, lo que las hace muy espectaculares. No obstante, estas bobinas proporcionan corrientes muy bajas, aunque muy superiores a las que se podían obtener en la época de Tesla con las fuentes de alta tensión de entonces, que eran máquinas electrostáticas.

Grandes bobinas Tesla realizadas por aficionados,

generando chispas de cientos de miles de voltios.

Historia y tipos de bobinas

Tesla construyó sus primeras bobinas en primavera de 1891 (ya residiendo en Estados Unidos desde 1884) basándose en las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia del físico inglés William Crookes. Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la acción disruptiva de un explosor o chispero ("spark-gap" en inglés) en su funcionamiento.

Un explosor o chispero básicamente consiste en dos electrodos enfrentados próximos, típicamente esféricos, entre los cuales se origina una descarga eléctrica cuando se les aplica una diferencia de tensión eléctrica que sobrepasa un valor determinado, el valor de la tensión de ruptura del aire correspondiente a la separación entre electrodos. La tensión a la que salta la chispa en el explosor es elevada, de varios miles de voltios típicamente (depende de la separación entre electrodos del explosor), por lo que se debe disponer de una fuente de alta tensión para poder aplicar ésta al chispero y hacer saltar las chispas en éste.

Las chispas producidas en el explosor asociado a una bobina Tesla contienen impulsos de alta frecuencia (RF, radiofrecuencia) de gran amplitud, que alimentan el arrollamiento primario de la bobina Tesla propiamente dicha. Ésta actúa como transformador elevador de tensión autorresonante, por lo que da lugar en su arrollamiento secundario a tensiones de alta frecuencia de muy alta tensión, como se ha dicho anteriormente, de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios, dependiendo del tamaño de la bobina. El circuito se completa con un condensador de alta tensión, necesario junto con el primario de la bobina Tesla para la generación de los impulsos de alta frecuencia. El mecanismo de cómo se originan estos impulsos de alta frecuencia se explicará más adelante. Aquí puede ver ejemplos de circuitos con chisperos para operar bobinas Tesla.

Actualmente las bobinas Tesla que funciona con chispero se alimentan con un transformador de red eléctrica de alta tensión, el cual proporciona por su arrollamiento secundario la alta tensión necesaria al chispero para producir las chispas. Pero en la época en que Tesla comenzó a desarrollar sus primeras bobinas de alta tensión, la única fuente de alta tensión disponible era el carrete o bobina de Ruhmkorff. El carrete Ruhmkorff es una especie de bobina transformadora que permite obtener tensiones muy elevadas (incluso de miles de voltios) a partir de una corriente continua. Fue ideado hacia 1850 por el mecánico de precisión parisino de origen alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff, época en la que casi no se empleaban las corrientes alternas, y es el antecesor de los modernos transformadores eléctricos.

Un carrete o bobina de Ruhmkorff consta de dos arrollamientos realizados sobre un núcleo de hierro dulce, uno de pocas decenas de espiras (el arrollamiento primario) realizado con hilo aislado algo grueso, y un segundo arrollamiento (el arrollamiento secundario) realizado con un número elevado de espiras (cientos e incluso miles) realizadas con hilo muy fino y recubierto de un buen aislante. Para su funcionamiento en corriente continua el carrete está constituido como un electroimán, el cual opera un contacto eléctrico normalmente cerrado mediante un resorte metálico que está enfrentado a un extremo del núcleo de hierro dulce. Eléctricamente este contacto se dispone en serie con el arrollamiento primario.

Cuando se aplica corriente continua al circuito del arrollamiento primario, el núcleo del carrete se imana por el paso de la corriente eléctrica por el arrollamiento, y con ello atrae el resorte del contacto, el cual se abre. Pero al abrirse el contacto eléctrico, deja de circular corriente por el arrollamiento primario, por lo que cesa la imanación del núcleo del carrete, y con ello desactúa el contacto eléctrico, el cual vuelve a cerrarse. Y al cerrarse, vuelve a circular de nuevo corriente eléctrica por el arrollamiento primario, repitiéndose de nuevo el proceso, y así indefinidamente. La corriente que circula por el arrollamiento primario se hace pulsante, actuando similarmente a una corriente alterna, provocando en el arrollamiento secundario del carrete una tensión inducida pulsante, normalmente de varios cientos o unos pocos miles de voltios, valor de tensión que depende de la relación de espiras de ambos arrollamientos del carrete (relación que es muy grande en las bobinas de Ruhmkorff).

El arrollamiento primario y el contacto en serie forman, pues, un oscilador que genera implusos de corriente continua a una frecuencia que depende de las características mecánicas del contacto eléctrico (del resorte, su elasticidad, etc...), aunque es una frecuencia de unas decenas de impulsos por segundo. Debido a las tensiones autoinducidas en el arrollamiento primario cada vez que se abre el contacto, se forman chispas en éste que lo pueden desgastar con el tiempo, por lo que se suele añadir en paralelo con el contacto un condensador cuya función es absorber estas tensiones autoinducidas, evitando la aparición de las chispas en el contacto.

Bobina o carrete de Ruhmkorff: C = Núcleo de hierro dulce ; A = Arrollamiento primario ; B = Arrollamiento secundario ; G = Batería de corriente continua ; H = Salida de alta tensión ; E = Contacto

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