Bobina de tesla

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Bobina de Tesla
Antônio Carlos M. de Queiroz Vou descrever aqui uma bobina de Tesla que construí há algum tempo. Ela tem a característica não usual de ter sua sintonia feita pelo ajuste da capacitância do terminal, ao contrário do mais usual que é a sintonia pela variação da indutância da bobina primária. Foi tudo calculado precisamente, e o sistema funcionou como previsto. Tenho também algumasem inglês, que descrevem essa bobina e outras variações, a partir de: www.coe.ufrj.br/~acmq/tesla/tefp.html. O transformador de Tesla, ou bobina de Tesla, foi inventado por Nikola Tesla, no final do século XIX. Na forma mais usual, é formada por um transformador com núcleo de ar, com um capacitor primário carregado a uma tensão de alguns (530) kV se descarregando sobre a bobina primária através deum faiscador. A bobina primária possui poucas espiras de fio grosso (1-20), podendo ser cilíndrica, plana ou cônica, e é montada próxima à base da bobina secundária. O circuito secundário é formado por uma bobina secundária cilíndrica com por volta de 1000 espiras, montada centrada sobre a bobina primária, que ressona com sua própria capacitância distribuída e com a capacitância de um terminalmontado no topo da bobina. Estas capacitâncias distribuídas dependem apenas da geometria do sistema, e formam a capacitância secundária. A base da bobina secundária é ligada à terra, ou a um condutor com grande capacitância distribuída, que serve como "contrapeso". Os circuitos primário e secundário são ajustados para ressonar na mesma freqüência, usualmente na faixa de 50 a 500 kHz. O coeficientede acoplamento entre as bobinas é baixo, por volta de 0.1. O sistema opera de forma similar a dois pêndulos acoplados com massas diferentes, onde as oscilações a baixa tensão e alta corrente no circuito primário são gradualmente transferidas para o circuito secundário, onde aparecem como oscilações com baixa corrente e alta tensão. Com a sintonia dos dois circuitos na mesma freqüência, e certosvalores do coeficiente de acoplamento entre as bobinas, depois de alguns ciclos toda a energia o circuito primário é extraída, e a tensão de saída é máxima. Quando a energia oscila no circuito secundário, alimenta faíscas e corona de alta freqüência. Bobinas de Tesla já foram usadas em transmissores de rádio primitivos, dispositivos de eletroterapia e geradores de alta tensão para aplicações emfísica de alta energia. A aplicação mais comum atualmente é para demonstrações sobre eletricidade em alta tensão, gerando faíscas elétricas que podem ter vários metros de comprimento. Minha bobina segue o esquema abaixo: Um transformador de neon, de 5000 V, 30 mA, alimenta o circuito, sem circuitos ou filtros de proteção. Na saída do transformador é ligado um faiscador múltiplo, e em paralelo com ele otanque primário formado pelo capacitor C1 e o indutor L1. Acoplada magneticamente a L1, está a bobina secundária L2, que tem a base aterrada e um terminal na outra extremidade. A capacitância distribuída da bobina e a do terminal formam a capacitância secundária C2.

Tr. neon C1 Rede Gap L1

k12

L2

C2

A operação é da seguinte forma: O transformador de neon carrega o capacitorprimário quase que diretamente, através da bobina primária, de impedância desprezível na freqüência da rede. Quando a tensão sobre o capacitor alcança a tensão de disparo do faiscador, este entra em condução, passando a apresentar uma resistência efetiva baixa, de poucos Ohms, atuando como uma chave. Isso não causa danos ao transformador, pois esses transformadores têm propositalmente baixo coeficiente deacoplamento, e portanto uma alta indutância de saída, que limita a corrente de curto-circuito no valor especificado nos parâmetros do transformador (30 mA no caso). O capacitor primário então se descarrega sobre a bobina primária. A descarga é oscilatória, na freqüência de ressonância do tanque LC primário, que no caso da minha bobina fica por volta de 300 kHz:

f =

1 1 = 2π L1C1 2π L2C...
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