lunedì 11 aprile 2016

TESLA

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Casella di testo: Bobine di Tesla



È in grado di generare fulmini del tutto simili a quelli di atmosferici, anche se ridotti. È un tipo di trasformatore con nucleo ad aria che consiste in due o anche tre circuiti elettrici accoppiati in risonanza. Tesla le usò per condurre innovativi esperimenti sulla luce elettrica, fluorescenza, raggi X, fenomeni di corrente alternata ad alta frequenza, elettroterapia, trasmissione di segnali elettrici e di energia elettrica senza fili. Una particolarità di questa bobina è quella di riuscire ad accendere i tubi fluorescenti senza che questi siano collegati ad alcun impianto elettrico: è infatti sufficiente avvicinare il tubo alla bobina per vederlo accendersi.
I primi e i più recenti progetti  includono una sorgente ad alta tensione, uno o più condensatori ad alta tensione e uno spinterometro-> dispositivo utilizzato per generare scariche elettriche nell'aria che funge da "interruttore" per eccitare il circuito primario con impulsi periodici di corrente ad alta frequenza. Circuiti contenenti bobine di Tesla furono usati commercialmente nei trasmettitori radio  per la telegrafia senza fili fino al 1920. Bobine di Tesla modificate sono ancora oggi usate per lampade a scarica usate per l'illuminazione. Sebbene esistano altri spinterometri, il progetto dell'originale spinterometro di Tesla è meno costoso, e facilmente realizzabile.

Le prime bobine
La prima descrizione che si ha di una bobina di Tesla è un vaso di vetro, attorno a questo è avvolto, da 60 a 80 giri, un cavo conduttore. All'interno s’inserisce un avvolgimento primario da otto a dieci giri di cavo di sezione maggiore rispetto al primo, il tutto immerso in un recipiente contenente olio isolante.

Bobine "disruptive"
Nella primavera del 1891, Tesla diede una dimostrazione con varie macchine prima all'Istituto Americano degli Ingegneri Elettrici alla Columbia University. Basandosi sugli studi di William Crookes (chimico e fisico britannico), Tesla progettò e costruì una serie di bobine che producevano correnti ad alte tensioni e frequenze. Queste prime bobine utilizzavano una scarica disruptiva (scarica ad arco tra due conduttori quando la loro differenza di potenziale supera un determinato valore) attraverso uno spinterometro.
Nel brevetto Sistema di illuminazione elettrico, Tesla descrive questa prima bobina disruptiva. Essa fu ideata per convertire ed erogare energia elettrica in forma adatta per la produzione di certi nuovi fenomeni elettrici, che richiedevano correnti di alta frequenza e tensione.

Funzionamento
Le cariche elettriche si accumulano nel condensatore, costituito da due piastre conduttrici separata da uno strato isolante, positive su una piastra e negative sull’altra: questa carica genera un potenziale che può vincere la resistenza del volume d’aria compresa nello spinterometro. Tutto ciò è molto rapido.
schema bobina di tesla
Nella bobina di Tesla l’energia accumulata dal condensatore si scarica su poche spire di spesso filo elettrico, il primario. La regolazione dello spinterometro, cioè della distanza fra gli elettrodi, determina la velocità delle scariche.
L’energia elettrica che rimbalza avanti e indietro tra il primario e il condensatore origina un’oscillazione di tipo elastico. Questa energia così prodotta nel circuito primario è indotta nella bobina del secondario che normalmente presenta fino a 500 (a volte di più) spire di filo conduttore sottile.
Il secondario della bobina di Tesla favorisce una particolare frequenza di oscillazione.
Se si pensa ad un bambino su di un’altalena: la lunghezza della catena che sostiene il sedile determina la velocità a cui l’altalena stessa può oscillare. L’altalena rappresenta quindi il circuito secondario, mentre chi la spinge rappresenta il primario. Da ciò si  intuisce che se la sincronizzazione è errata l’altalena non acquista velocità, al contrario se è esatta, le spinte a fine corsa impartiranno grande velocità e l’altalena potrà oscillare fino ad altezze elevate.
Tornando alla bobina di Tesla, possiamo dire che: l’artificio è di portare il primario ad una condizione in cui la sincronizzazione sarà tale che, ogni volta che si verifica l’eccitazione tra il condensatore e la bobina, si rafforza l’oscillazione del secondario esattamente all’istante preciso di fine oscillazione.

Rischi per la vita e precauzioni
Essendo il corpo umano un conduttore è facile prendere la scossa, può carbonizzare i tessuti e ustionare anche in profondità il tessuto osseo. Sintomi temporanei, come dolori e formicolii, però si possono prolungare nel tempo. Comunque certi trasformatori possono essere usati per fornire corrente alternata a una frequenza talmente alta che la profondità di pelle diviene piccola abbastanza da essere considerata meno dannosa, questo giustifica alcuni usi terapeutici.
Frequenze molto alte sono potenzialmente letali, può produrre contrazioni muscolari diffuse ed arresto cardiaco.

Applicazioni

La bobina di Tesla è l’antenato del tubo catodico delle vecchie tv e monitor di computer, nel sistema d'accensione.
La preparazione di strumenti di vetro sottovuoto mediante una bobina di Tesla si può rilevare delle piccole falle nei condotti. Quando la bobina è avvicinata al vetro, la scarica converge immediatamente sulle discontinuità, permettendo di individuarle.


Popolarità
Chi costruisce bobine di Tesla come hobby è chiamato "coiler". La più grande bobina di Tesla conica al mondo è mostrata al Museo della Scienza in Hot Springs (Arkansas). Questa bobina produce 1,5 milioni di volt di potenziale elettrico. Periodicamente in Hot Spring vi sono convegni di costruttori di bobine frequentati da gente comune con le loro bobine di Tesla fatte in casa, ed altre apparecchiature elettriche. Ovviamente ci sono misure di sicurezza significative riguardo alla costruzione di bobine con operazioni da hobbista.
Bobine di Tesla a bassa potenza sono usate anche qualche volta come fonte di alta tensione per la fotografia. Le bobine sono spesso utili come attrezzi istruttivi: alcuni studenti costruirono una bobina di Tesla come progetto. Sta in piedi nella cantina di quella scuola. Per molti anni una bobina era in mostra al St. Louis Science Center. Fu posta al primo piano, in un angolo e piuttosto in alto, dietro una protezione. I visitatori potevano farla funzionare, con alcune scariche, infilando una monetina in una gettoniera a fianco.
Le bobine di Tesla possono essere usate anche per creare musica. Nel tema di Super Mario Bros.


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