Una bobina de Tesla es un circuito transformador resonante eléctrico diseñado por el inventor Nikola Tesla en 1891. [1] Se utiliza para producir electricidad de corriente alterna de alta frecuencia , baja corriente y alto voltaje . [2] Tesla experimentó con varias configuraciones diferentes que consistían en dos, o a veces tres, circuitos eléctricos resonantes acoplados .
Tesla usó estos circuitos para realizar experimentos innovadores en iluminación eléctrica , fosforescencia , generación de rayos X , fenómenos de corriente alterna de alta frecuencia , electroterapia y transmisión de energía eléctrica sin cables . Los circuitos de bobina de Tesla se utilizaron comercialmente en transmisores de radio de chispa para telegrafía inalámbrica hasta la década de 1920, [1] [3] y en equipos médicos como electroterapia y rayos violeta .dispositivos. Hoy en día, su uso principal es para pantallas educativas y de entretenimiento, aunque todavía se usan bobinas pequeñas como detectores de fugas para sistemas de alto vacío. [4] [5]
Originalmente, las bobinas de Tesla utilizaban vías de chispas fijas o vías de chispas rotatorias para proporcionar una excitación intermitente del circuito resonante; más recientemente se utilizan dispositivos electrónicos para proporcionar la acción de conmutación requerida. Con controladores de estado sólido, se puede usar una bobina de Tesla para generar tonos audibles y producir efectos musicales.
Una bobina de Tesla es un oscilador de radiofrecuencia que impulsa un transformador resonante de doble sintonización con núcleo de aire para producir altos voltajes a bajas corrientes. [3] [6] [7] [8] [9] [10] Los circuitos originales de Tesla, así como la mayoría de las bobinas modernas, utilizan un espacio de chispa simple para excitar las oscilaciones en el transformador sintonizado. Los diseños más sofisticados utilizan interruptores de transistor o tiristor [6] u osciladores electrónicos de tubo de vacío para impulsar el transformador resonante.
Las bobinas de Tesla pueden producir voltajes de salida desde 50 kilovoltios hasta varios millones de voltios para bobinas grandes. [6] [8] [10] La salida de corriente alterna se encuentra en el rango de frecuencia de radio bajo , generalmente entre 50 kHz y 1 MHz. [8] [10] Aunque algunas bobinas impulsadas por osciladores generan una corriente alterna continua , la mayoría de las bobinas de Tesla tienen una salida pulsada; [6] la alta tensión consiste en una cadena rápida de pulsos de corriente alterna de radiofrecuencia.
El transformador especializado que se usa en el circuito de la bobina de Tesla, llamado transformador resonante, transformador de oscilación o transformador de radiofrecuencia (RF), funciona de manera diferente a un transformador común que se usa en los circuitos de alimentación de CA. [12] [13] [14] Mientras que un transformador ordinario está diseñado para transferir energía de manera eficiente desde el devanado primario al secundario, el transformador resonante también está diseñado para almacenar energía eléctrica temporalmente. Cada devanado tiene una capacitancia a través de él y funciona como un circuito LC (circuito resonante, circuito sintonizado ), que almacena energía eléctrica oscilante, de manera análoga a la forma en que undiapasón almacena energía mecánica vibracional. La bobina primaria (L1), que consta de relativamente pocas vueltas de alambre o tubería de cobre pesado, está conectada a un capacitor (C1) a través del espacio de chispa (SG) . [6] [7] La bobina secundaria (L2) consiste en muchas vueltas (cientos a miles) de alambre fino en una forma cilíndrica hueca dentro de la primaria. El secundario no está conectado a un capacitor real, pero también funciona como un circuito LC, la inductancia de (L2) resuena con la capacitancia parásita (C2) , la suma de la capacitancia parásita parásitaentre los devanados de la bobina y la capacitancia del electrodo de metal toroidal conectado a la terminal de alto voltaje. Los circuitos primario y secundario están sintonizados para que resuenen a la misma frecuencia, tienen la misma frecuencia resonante . [5] Esto les permite intercambiar energía, por lo que la corriente oscilante alterna entre las bobinas primaria y secundaria. En física, estos dos circuitos de tanques acoplados también se conocen como osciladores acoplados.