Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões






descargar 256.42 Kb.
títuloDevido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões
página1/7
fecha de publicación26.06.2015
tamaño256.42 Kb.
tipoDocumentos
e.exam-10.com > Biología > Documentos
  1   2   3   4   5   6   7
Bobina de Tesla
(Introdução)


Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br




Introdução | Material | Montagem | Circuito | Funcionamento | Prova





 

Uma bobina de Tesla, devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões.

É uma das montagens mais atrativas para o âmbito de uma Feira de Ciências, devido as brilhantes e ruidosas faíscas que produz. Além disso, em sala de aula, presta-se para uma boa série de experimentos relacionados com as altas tensões, com as altas freqüências, com a emissão de ondas de rádio, com os circuitos ressonantes, com as ionizações de gases etc.

Breve histórico
A bobina de Tesla é um tipo de transformador ressonante que é capaz de produzir, sob altas freqüências, tensões acima de um milhão de volts. A bobina de Tesla foi desenvolvida por Nikola Tesla (1856-1943), um contemporâneo e rival de Thomas A. Edson (1847-1931).



A biografia de Tesla é uma leitura especialmente interessante. Em 1899 Tesla produziu descargas elétricas com 38 metros de extensão entre eletrodos colocados a 61 metros acima do solo com sua bobina para 12 milhões de volts, em seu laboratório em Colorado Spring. A sobrecarga devido à potência utilizada foi tanta que botou fogo no alternador da Companhia Elétrica dessa cidade.
Tesla imaginou não só usar a sua invenção para comunicações sem fios ao redor do mundo mas também para a distribuição de energia elétrica, sem o uso de fios.

Por causa de sua alta freqüência, repetimos, a bobina de Tesla provê um modo relativamente seguro para demonstrar fenômenos que envolvem muito alta tensão. Uma bobina de Tesla, de bom tamanho, é provavelmente a mais espetacular de todas as demonstrações elétricas. Descargas semelhantes a relâmpagos, brilhantes descargas coronas, proporcionam um efeito espetacular devido ao campo eletromagnético formado, podendo acender lâmpadas fluorescentes e lâmpadas néon até a dois metros de distância do aparelho. É um excelente projeto para Feiras de Ciências, permitindo ao aluno um bom primeiro contato com as correntes alternadas de alta freqüência, suas aplicações, além de permitir avanços no aperfeiçoamento do desempenho do aparelho.

A bobina de Tesla é essencialmente um transmissor de rádio sem a antena, e assim Tesla merece algum crédito no que concerne à invenção do rádio --- embora seu interesse era mais relacionado á transmissão de energia elétrica do que á comunicação. Em funcionamento, é capaz de produzir severa interferência nos rádios, por isso, recomenda-se que seja utilizada dentro de uma "gaiola de Faraday" (é uma blindagem eletrostática --- lugar onde campos eletromagnéticos não podem penetrar) ou só em breves intervalos, tanto em sala de aula como em Feiras de Ciências.

Um ressoador de Hertz, por exemplo, (duas esferas metálicas interligadas por um condutor elétrico em forma de arco e um cabo isolante) posto perto da bobina exibirá faíscas entre as esferas, demonstrando a produção e propagação de ondas de rádio (veja Aplicações da Bobina de Tesla).



Introdução | Material | Montagem | Circuito | Funcionamento | Prova



(Material e detalhes)

... para a base do aparelho: placa de madeira compensada de (60 x 60 x 2) cm (ou maior, para melhor espaçamento entre componentes) e 4 rodas de nylon (optativo) ou 4 pés de borracha;

... para a bobina secundária: tubo de PVC, diâmetro 4 polegadas (comercial, branco) com 1,0 m de comprimento, 2 tampões para os tubos ou discos plásticos; 500 g de fio #22 ou #24 ou #26 esmaltado ou dupla capa de algodão (fio magnético), terminais superior e inferior de porcelana, verniz plástico acrílico, parafusos de nylon;

... para a bobina primária: 8 varetas de plástico (PVC) com 6 mm de diâmetro 7,5 cm de comprimento, 2 discos plásticos (PVC) com 20 cm de diâmetro e 3 mm de espessura, 3 varetas de plástico ou de madeira de diâmetro 12 mm e comprimento de 7,5 cm, 8 m de fio de cobre encapado com plástico, número 12 ou 14;

... para o capacitor: 2 m de sarrafo de (2,5 x 2,0) cm para a moldura, 1 placa de vidro plano de (45 x 45) cm, comum, 2 folhas de alumínio autocolantes (tipo "contact") de (38 x 38) cm, 2 terminais cerâmicos ou plásticos;

... para o centelhador: 2 varetas de latão de 12 cm de comprimento e diâmetro de 2 ou 3 mm, 2 tubos plásticos de diâmetro 6 mm e comprimento 5 cm (para revestir as extremidades das varetas de latão), 2 isoladores cerâmicos de 4 cm com terminais de rosca, uma base de plástico de (1 x 6 x 15) cm;

... para a tensão de entrada: transformador para néon (primário 110VAC,60Hz - secundário 8 a 12 kV, 20 a 30 mA), 1 m de fio para alta tensão (fios para pontas de provas) ou fio de cobre # 14 encapado com plástico, cordão de força para o primário, parafusos para fixação na base de madeira.



Introdução | Material | Montagem | Circuito | Funcionamento | Prova



(Montagem)

A bobina de Tesla consta essencialmente de 6 partes, a saber: a base de sustentação, a bobina secundária L2, a bobina primária L1, o transformador T para tubos néon, o capacitor C para alta tensão e o faiscador.

A base do aparelho: a unidade ilustrada na abertura do artigo foi construída sobre uma base de madeira compensada de (60 x 60) cm e espessura 2cm. Após devidamente lixada e uma demão de verniz selador deve ser aplicada 2 ou 3 demão de bom verniz para madeira (esperar secar bem antes de cada demão). Essa base foi dotada de 4 rodas de nylon, uma em cada canto, para facilitar sua movimentação pelo tablado do professor em sala de aula ou no recinto de demonstrações. Essa base pode ter acabamento dos mais sofisticados, dependendo da prática do construtor (totalmente encerrada, revestida com fórmica etc.).



A bobina L2: no centro desse quadrado da base foi montada a bobina L2. O enrolamento é feito sobre um tubo de PVC de 4 polegadas de diâmetro (medida comercial do PVC branco para água pluviais) e 1 metro de comprimento. Apresenta o seguinte aspecto final, na ilustração, sobre uma base de (65 x 65 x 2) cm:



O enrolamento é feito com fio de cobre esmaltado # 22 (ou #24 ou #26), de preferência com dupla capa de algodão (fio magnético), com espiras juntas, abrangendo a extensão de 86 cm ao longo do tubo. Se optar por usar um fio mais fino, o de # 26, por exemplo, essa extensão de 86 cm apresentará cerca de 2000 espiras. Deve haver espaço suficiente entre esse enrolamento e as bordas do tubo, como se ilustra. Eis as fases de sua preparação:








Em (1) mostramos o tubo, salientando que aqueles de paredes finas são mais recomendados que os de paredes grossas. Lixar esse tubo com lixa fina até retirar as irregularidades e especificações do fabricante.

Em (2) temos a fase de cobertura com verniz, aguardando a devida secagem entre elas.

Em (3) o andamento do enrolamento, mantendo o fio bem esticado e com espiras unidas (não deixe "encavalar").

Após o enrolamento (4), novas demãos de verniz.

Em (5) temos as tampas plásticas (PVC) para serem aparafusadas (parafusos de nylon) ou coladas (cola especial para PVC).

As tampas devem ter orifícios em seus centros para permitirem as passagens dos parafusos de topo e de base. O de base deve ser de nylon (1 x 4) cm, para fixação na base do aparelho.

O parafuso de topo já faz parte do isolador cerâmico.

Em substituição aos discos de plástico podem ser usados tampões de PVC obtidos em casas para materiais para construções (recomendável).

Nunca fure o tubo de PVC.











Note que o tubo não deve ser furado em nenhum lugar para permitir a passagem do fio do enrolamento. Esse fio não deve passar para o interior do tubo.

Em (7, 8, 9, 10, 11 e 12) mostramos como proceder para fixar o terminal de terra dessa bobina. Uma pequena área do tubo na extremidade inferior deve ser lixada (7), um retângulo de lata fina ou alumínio, lixada e com os bordos arredondados (8), receberá a extremidade do fio a qual já deve ter sido foi lixada, dobrada várias vezes e amassada (9 e 10) e será fixada contra o tubo (11), junto com uma tira de malha para terra (12).

Tudo isso é preso com fita plástica isolante.

Essa malha para terra (aterramento de R.F. --- rádio freqüência --- pode ser retirada das blindagens de cabos de TV (linha de 75 ohms) ou obtido em lojas de eletrônica. Na sua falta, pode-se usar 4 ou 5 pedaços de fios flexíveis comuns para instalações elétricas.

Em (13 e 14) os aspectos finais dessa bobina L2. Plástico em aerossol pode ser aplicado em substituição ao verniz.

O terminal superior (eletrodo de descarga) pode ser esférico, toroidal; para certas aplicações esse terminal pode ter forma de ponta. Esse eletrodo superior tem muita influência no desempenho final do aparelho; o formato toroidal é o mais utilizado.

Não esqueça de fixar a base do tubo contra a base de madeira antes de colar o disco superior!

A bobina L1: essa bobina L1 é fixada ao redor da bobina L2.






A estrutura para o enrolamento, uma espécie de gaiola, é feita com dois anéis de plástico, acrílico, ou madeira compensada envernizada (seja generoso no verniz), com diâmetros externos de 24 cm e internos de 14 cm.

Próximo às bordas externas dos anéis são feitos 8 furos (dividir a circunferência em 8 partes iguais) para passar (bem justas) as varetas de plástico (ou madeira).

Varetas e anéis de PVC podem ser colados com cola especial para tal material.

Próximo à bordas interna do anel inferior são feitos 3 furos para passar as varetas que fixarão essa armação na base.






 

O enrolamento apresenta um total de 15 espiras de fio de cobre grosso, com capa plástica. É recomendável que esse enrolamento apresente alguns "taps" (pontos de ligação) para o ajuste final da bobina L1, que dependerá do número de espiras em L2.

Tais "taps" podem ser feitos torcendo-se o fio, com alicate, para fazer "orelhas" de 3 em 3 espiras, após a 6ª espiras já pronta. Após feitas essas "orelhas" no fio, retirar sua capa e lixar. Deixe livre as extremidades desse enrolamento, em comprimento suficiente, para chegarem até o centelhador e capacitor, respectivamente.

Ajustar bem essa gaiola ao redor da bobina L2 e fixar na base as 3 varetas de apoio.

 

Essas orelhas ('taps') poderão ser dispensadas se o experimentador ajustar antecipadamente o melhor número de espiras para o melhor desempenho do aparelho. Começar com 15 espiras, testar, desligar, passar para 14 espiras, ligar, testar, desligar, passar para 13 espiras etc. Uma vez obtido o melhor enrolamento, fixa-lo definitivamente. Os "taps" facilitam essa etapa dos ajustes. Basta que a extremidade do fio que vem do faiscador seja dotada de uma garra "jacaré".

O centelhador: é formado por dois terminais metálicos (cobre ou latão) montados em isoladores de pé, os quais se fixam numa base isolante (plástico, acrílico, madeira etc.) de (1 x 6 x 15) cm. Essa base, por sua vez, é fixada na base geral do aparelho. Centelhadores prontos, usados para cercas elétricas de pastagens podem ser usados.



A distância de centelhamento poderá variar de 2 a 4 cm, dependendo do tamanho (capacitância) do capacitor C.

Essa distância deverá ser ajustada e o procedimento dessa operação será descrito mais adiante.

O capacitor C: para uma única unidade, basta uma placa de vidro plano de (45 x 45) cm, 2 folhas de alumínio (zinco de chapa tipográfica offset, estanho etc.) de (38 x 38) cm e moldura de madeira (tipo porta "retratos").





As folhas de alumínio (que podem ser do tipo autocolante, tipo "contact") são coladas em ambas as faces do vidro (bem centradas). Uma lapela de alumínio, em cada folha, servirão de terminais de C e serão fixadas nos parafusos de nylon da moldura. Esses parafusos, por sua vez, atravessam a moldura de madeira, um do lado direito e outro do lado esquerdo (veja ilustração). Uma cantoneira de madeira provê a devida estabilidade e facilita a fixação na base geral. O vidro é um material dielétrico excelente pois apresenta tensão de ruptura extremamente elevada (tensão necessária para furar o vidro) assim como alta constante dielétrica (permissividade dielétrica). A capacitância desse capacitor fica ao redor dos 0,27 F.
  1   2   3   4   5   6   7

Añadir el documento a tu blog o sitio web

similar:

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconLos empleadores argentinos mantienen altas expectativas de contratación...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconInforme Semanal 4 de setiembre de 2005 la inflación en argentina...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconPara uma re-significaçÃo da didática ciências da educaçÃO, pedagogia...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconA comienzos del siglo XX, la pintura y la música hacían parte de...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconLa esfera de influencia alcanzó Siria, Palestina, Chipre, Hatti y...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões icon¿Por qué tienen que cobrar la Renta Básica las rentas altas si el...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconEl reflejo del valle de Caracas alcanzaba tenuemente las cotas más...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconPrograma o esquema proposto é uma tentativa de sistematização, podendo...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconAnalizar las características del modo de vida en las zonas altas,...

Devido às altas freqüências das correntes envolvidas, possibilita uma montagem prudente para demonstrar fenômenos onde interferem muito altas tensões iconRecogemos aquellos errores que aparecen con más frecuencia en los...
«…») con preferencia sobre las comillas altas o inglesas (“…”); pero este detalle podría causar innecesaria confusión a los estudiantes....




Economía


© 2015
contactos
e.exam-10.com