Teslapet

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 ... e seus 80 000 V  |
Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
Pincelada teórica
Uma clássica Bobina de Tesla consiste de dois osciladores indutivo/capacitivo (LC), fracamente acoplados um ao outro. Um oscilador LC tem dois componentes elétricos principais, um indutor (que tem indutância, L, medida em henrys, H) e um capacitor (que tem capacitância, C, medida em farads,F).
Indutores são formados a partir de condutores elétricos (fios) enrolados em carretéis (com ou sem núcleos), também conhecidos como bobinas.
Capacitores consistem em dois ou mais condutores separados por um isolante (dielétrico).
Um indutor converte uma corrente elétrica (que tem intensidade, i, medida em amperes, A) em um campo de indução magnética (símbolo, B, medido em tesla, T) --- sim,em homenagem a Nikola Tesla, e vice versa, um campo de indução magnética em uma corrente elétrica.
Um capacitor converte corrente elétrica em campo elétrico (símbolo, E, medido em volts por metro, V/m), e vice versa, um campo elétrico em corrente elétrica.
Ambos os campo, magnético e elétrico, são formas de energia armazenadas (símbolos, Emag.e Eelet., medidas em joule, J). Quando um capacitor´carregado´ (Eelet.= U.C2/2) é conectado a um indutor, uma corrente elétrica começará a fluir de uma placa do capacitor para a outra, através do indutor, originando ao redor deste um campo magnético crescente. Quando o campo elétrico no capacitor se esgota, a corrente para de circular e o campo magnético do indutor atinge seu valor máximo (Emag.= L.i2/2). Agora inicia-se o colapso do campomagnético, que induz um fluxo de corrente no indutor, no sentido contrário à corrente inicial. Esta nova corrente (agora de sentido oposto), origina no capacitor novo armazenamento de cargas e, portanto, um novo campo elétrico de sentido oposto ao primitivo.
Enquanto o indutor e o capacitor permanecem conectados, a energia do sistema (Eelet.= Emag.) irá oscilar entre o campo elétrico e o campo magnético,com a corrente invertendo seu sentido periodicamente. A taxa de oscilação, ou mais precisamente a frequência de oscilação (símbolo, f, medida em hertz, Hz), na qual o sistema oscila vem expressa por: f = 2..(LC)½ . (feiradeciências.com.br)
Um ciclo completo de oscilação é ilustrado abaixo. Nos circuitos reais, a oscilação via de regra será amortecida, devido a perdas nos condutores passivos,onde a energia será dissipada em forma de calor; por isso, para manter a oscilação de modo contínuo, o circuito LC deve ser alimentado por uma fonte externa (que é nosso transformador de 3 kV).
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Em uma bobina de Tesla, os dois indutores (L1 e L2) compartilham o mesmo eixo, sendo L1 externo a L2. Deste modo, o campo magnético produzido por um indutor pode gerar uma corrente elétrica no outro. Oesquema a seguir mostra os componentes básicos de um bobina de Tesla:
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O oscilador primário (L1C1) nos circuitos acima, consiste em: (a) um indutor (L1) em forma de espiral plana ou cilíndrica, com apenas algumas espiras espaçadas; (b) um capacitor (C1), não polarizado e que suporta altas tensões; (c) uma fonte de alta tensão para carregar o capacitor e (d) um interruptor (ou faiscador)para ligar o capacitor no indutor.
O oscilador secundário (L2C2) contém: (e) um indutor L2, longo, com muitas espiras de fio fino e (f) um capacitor C2, que não comparece explícito nas ilustrações, por tratar-se de capacitâncias distribuídas (entre fios das espiras e entre terminal do topo de L2 -- esfera, ponta metálica ou toróide -- e terra).
Nota: No protótipo que lhes apresento, optei porbobina primária cilíndrica com 8 espiras de fio # 14 com espaçamento especial -- ver ilustrações). Para evitar faiscamento (falta de isolamento) entre L1 e L2 tive que colocar um tubo de PVC entre elas.
Enquanto o interruptor/faiscador está aberto (sem faísca), uma corrente de baixa intensidade (limitada pela fonte) carrega o capacitor C1; este capacitor, não polarizado, deve suportar tensão...
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