Bobina de Tesla
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Lightning_simulator_questacon02.jpg/300px-Lightning_simulator_questacon02.jpg)
Abobina de Teslaé umtransformadorressonante capaz de gerar uma tensão altíssima com grande simplicidade de construção, inventado porNikola Teslapor volta de 1890.[1]
Descrição
[editar|editar código-fonte]Na forma mais usual, é formada por um transformador com núcleo de ar, com umcapacitorprimário carregado a umatensãode alguns (5-30) kV se descarregando sobre a bobina primária através de umcentelhador.[1]A bobina primária possui poucasespirasde fio grosso (1-20), podendo ser cilíndrica, plana ou cônica, e é montada próxima à base da bobina secundária. Ocircuitosecundário é formado por uma bobina secundária cilíndrica com por volta de mil espiras, montada centrada sobre a bobina primária, que ressona com sua própria capacitância distribuída e com a capacitância de um terminal montado no topo da bobina. Estas capacitâncias distribuídas dependem apenas da geometria do sistema, e formam acapacitânciasecundária. 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 frequência, usualmente na faixa de 50 a 500kHz.O sistema opera de forma similar a doispêndulosacoplados commassasdiferentes, onde asoscilaçõesa baixa tensão e alta corrente no circuito primário são gradualmente transferidas para o circuito secundário, onde aparecem como oscilações com baixa corrente ealta tensão.Quando se esgota aenergiano circuito primário, o centelhador deixa de conduzir, e a energia fica oscilando no circuito secundário apenas, alimentando faíscas ecoronade alta frequência.[carece de fontes]
A alta tensão em alta frequência no secundário pode gerar umcampo elétricoalto o suficiente para ionizar o ar (30 kV/cm), e uma vez que a ionização se inicie, ela se propaga na forma de faíscas elétricas (se existir algum condutor próximo) ou corona.[2]A energia disponível é o fator mais importante, e ela depende da capacitância do terminal. A energia que fica armazenada na capacitância distribuída da bobina secundária não é disponível imediatamente, e pouco contribui para os “streamers”.[2]
Desempenho
[editar|editar código-fonte]Bobinas de Tesla alcançam 250 kV com relativa facilidade, e algumas chegam a 1,5 MV ou mais.[carece de fontes]
Usos
[editar|editar código-fonte]Bobinas de Tesla já foram usadas emtransmissoresde rádio primitivos, dispositivos deeletroterapiae geradores de alta tensão para aplicações emfísica de altas energias.A aplicação mais comum atualmente é para demonstrações sobre eletricidade em alta tensão, gerando faíscas elétricas que podem ter vários metros de comprimento.[carece de fontes]
Física do mecanismo
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Sendo L1,C1a indutância e a capacitância do circuito primário e L2,C2o mesmo do circuito secundário, a máxima tensão de saída (ignorando perdas) pode ser obtida, pela conservação da energia, como:
Vsaida= Vinicial√(C1/C2) = Vinicial√(L2/L1)
A sintonia na mesma frequência implica L1C1= L2C2.
Ocoeficientede acoplamento entre as bobinas primária e secundária tem valores ideais, ignorando perdas, que são da forma k = (b2-a2)/(b2+a2), onde a e b são inteiros com diferença ímpar, como a:b = 1:2, 2:3, 5:8, etc., que definem o modo de operação. Esses valores resultam em transferência completa de energia em b semiciclos deoscilação.Isto é crítico apenas em bobinas construídas para transferência rápida de energia, como no modo 1:2, que resulta em k = 0.6 e transferência em um ciclo. Em bobinas feitas para demonstrações, coeficientes de acoplamento por volta de 0,1 são o usual, modo 9:10, com transferência em cinco ciclos.
Uma representação da Bobina de Tesla é representada abaixo:
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fd/BobinaDeTesla.gif)
Esquema elétrico
[editar|editar código-fonte]Esta seçãonão citafontes confiáveis. (Dezembro de 2019) |
O esquema elétrico de uma bobina de Tesla é bastante simples e funciona da seguinte forma: a tensão de alimentação é elevada de 110 ou 220Vpara algo em torno de 6 a 10 kV. O circuito ressonante formado por L1e C1eleva ainda mais essa tensão, sendo capaz de gerar uma tensão de faiscamento em Sg1.O princípio do faiscamento é importante pois sendo ele um impulso de energia, ele é rico em altas frequências, capazes de sintonizar as altas frequências da bobina de Tesla em T2que nada mais é que outro transformador elevador de tensão atrelado a um circuito ressonante imaginário, formado pelas capacitâncias parasitas de T2e pela capacitância própria esfera de irradiação em Term1.O ajuste fino da frequência deressonânciaé feito através de umtapna bobina primária do transformador T2.
![](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/18/EsquemaTesla.gif)
No exemplo acima:
- Sw1= interruptor simples;
- R1= 33 k;
- Ne1= Lâmpada de Neon;
- T1= Transformador de 6 kV, utilizado para iluminação de fachadas Neon;
- L1= Indutor de 2,5 mH de alta tensão e alta frequência;
- C1= Capacitor de alta tensão, formado por lâminas de metal isoladas por placas de vidro;
- Sg1= Faiscador ajustável;
- T2= Bobina de Tesla;
- Term1= Esfera de Irradiação de Alta Tensão.
Referências
- ↑ab"Bobina de Tesla" por Luiz Ferraz Netto (Acesso em 07 de abril de 2013)
- ↑abMOREIRÃO DE QUEIROZ, Antonio Carlos (28 de Fevereiro de 2003).«A Classical Tesla Coil with Top Load Tuning».ufrj.Consultado em 22 de Setembro de 2014