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“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN E IMPUNIDAD”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA AMAZONIA PERUANA
FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA
BOBINA DE TESLA
Curso: Física Electrónica
Docente: Richard Alex Lopez Albiño
Integrantes: 
· Alava Orellana, Jorge Francesco
· Andi Jipa, Edson Ezequiel
· Rojas Guerrero, Leandro
· Davila Cordiva, Erika
· Flores Cordova, Isaias
· Guerra Vidalon, Brayan 
· Fonseca Doñis, Danny Jesus
· Chu Gonzales, Alejandro
ÍNDICE
ÍNDICE	1
RESUMEN	2
OBJETIVOS	3
LA BOBINA DE TESLA	4
MARCO TEÓRICO	4
HISTORIA	4
CONCEPTOS PREVIOS	5
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO	5
LEYES BASICAS DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS	8
FUNCIONAMIENTO	9
MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS	11
PROCEDIMIENTO	12
CONCLUSIONES	13
BIBLIOGRAFIA	14
ASPECTOS DE SEGURIDAD	15
	 ANEXOS	16
Página 1
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RESUMEN
Como punto de partida para el desarrollo de este proyecto tomamos como base el transformador resonante, creado por el Científico Nikola Tesla y patentada en 1891, esta llamada Bobina Tesla en honor a su creador es un dispositivo capaz de emitir descargas eléctricas, que pueden llegar a medir varios metros y producir efluvios eléctricos en varias direcciones emitiendo luz a otros dispositivos electrónicos por medio de la generación de pulsos de alta tensión.
OBJETIVOS
Objetivo General
· Desarrollar una investigación, en la que se dé a conocer una forma inalámbrica de transmitir electricidad a través de un fenómeno físico conocido como resonancia magnética.
Objetivo Específico
· Comprender el fenómeno físico de resonancia magnética y los principios básicos en los que se basa la transmisión inalámbrica de energía eléctrica.
· Construir un prototipo bobina Tesla, con la cual se podrá apreciar y comprobar el principio de transmisión de energía inalámbrica.
MARCO TEÓRICO
1. HISTORIA
1.1. Nikola Tesla
Tesla nació en el pueblo de Smiljan en la Frontera Militar (Vojna Krajina) austrohúngara, se educó en Graz y posteriormente en Praga, donde estudió ingeniería eléctrica. En 1881 viajó a Budapest para trabajar en una compañía de telégrafos estadounidense. Al año siguiente se trasladó a París para trabajar en una de las compañías de Thomas Alva Edison, donde realizó su mayor aporte: la teoría de la corriente alterna, lo cual le permitió idear el primer motor eléctrico de inducción en 1882.
En 1884 se trasladó a Nueva York, creando su propia compañía en 1886 tras romper con Edison después de tener muchas diferencias ante la eficiencia entre la corriente continua (CC) y la corriente alterna (CA) de Tesla. Tenía un laboratorio en la calle Houston en Nueva York. Ilustración 1 - Nikola Tesla
En 1887 logra construir el motor de inducción de corriente alterna. En 1891 inventó la bobina de Tesla. 
2. LA BOBINA DE TESLA
En la primavera de 1891, Tesla realizó una serie de demostraciones con varias máquinas ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia College. Continuando las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de William Crookes, Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la acción disruptiva de un explosor (spark-gap) en su funcionamiento. Los dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde transformadores de alto voltaje, usando bancos de condensadores de cristal de botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas Tesla conseguían una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC resonantes, usando transformadores con núcleo de aire. A diferencia de los transformadores convencionales, cuya ganancia está limitada a la razón entre los números de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una bobina Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de las inductancias secundaria y primaria. 
Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente los aficionados. Son transformadores resonantes con núcleo de aire que genera muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia transfiriendo energía de un circuito resonante (circuito primario) a otro (secundario) durante un número de ciclos. 
Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para generar largas chispas, los sistemas originales de Tesla fueron diseñados para la comunicación sin hilos, de tal manera que él usaba superficies con gran radio de curvatura para prevenir las descargas de corona y las pérdidas por emisión de corrientes.
3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
3.1. CONCEPTOS PREVIOS 
Capacitor o condensador
Un capacitor está compuesto de dos placas metálicas separadas por un dieléctrico. Su función es almacenar cargas eléctricas. El material aislante que separa las placas se llama dieléctrico y generalmente se usa aire, vidrio, mica, etc. Si dos placas cargadas eléctricamente están separadas por un material dieléctrico, lo único que va a existir entre dichas placas es la influencia de atracción a través de dicho dieléctrico. Capacidad eléctrica
Se define como la propiedad que tienen los capacitores de almacenar cargas eléctricas. La unidad fundamental de la capacidad es el farad o faradio (F); los submúltiplos de esta unidad son los microfaradios (millonésimos de farad), picofaradios, etc.
Inductancia eléctrica
Se define como la propiedad de una bobina que consiste en la formación de un campo magnético y en el almacenamiento de energía electromagnética cuando circula por ella una corriente eléctrica. La unidad fundamental de la inductancia es el Henry (H); los submúltiplos de esta unidad son los milihenry (milésimas de henry), microhenry, etc.
Frecuencia 
Es el número de oscilaciones o ciclos que ocurren en un segundo. La unidad fundamental de la frecuencia es el Hertz (Hz) y corresponde a un ciclo por segundo.
Radiofrecuencia
Se les llama radiofrecuencia a las corrientes alternas con frecuencias mayores de los 50,000 Hz.
Oscilador
Es un circuito electrónico capaz de generar corrientes alternas de cualquier frecuencia.
Frecuencia natural
Todos los objetos elásticos oscilan cuando son excitados por una fuerza externa (una barra metálica al ser golpeada oscila, emitiendo un sonido característico). La frecuencia a la que un objeto elástico oscila libremente es llamada su frecuencia natural de oscilación. Si a dicha barra oscilante acercamos otra barra idéntica, la segunda barra comenzará a oscilar a la misma frecuencia, excitada por la primera; esto es que la segunda barra habrá resonado con la primera.
En el caso de las oscilaciones electromagnéticas, se presenta el mismo fenómeno que es justamente el hallazgo realizado por Tesla y aplicado a su bobina. Tesla construyó un circuito oscilador (un capacitor conectado en paralelo con una bobina) que llamó primario y a él acerco una bobina secundaria cuya frecuencia natural de oscilación fuese la misma que la del circuito primario; de la relación de vueltas entre el primario y el secundario depende el voltaje obtenido.
SISTEMAS ELECTRICOS
Los elementos que se utilizan para estos sistemas son los siguientes:
Voltaje: El voltaje en los sistemas eléctricos es análogo a la presión en los sistemas hidráulicos o neumáticos. Esta es la Fuerza electromotriz requerida para producir un flujo de corriente en un alambre, la unidad de voltaje es el volt (v).
Carga: La carga eléctrica es la integral de la corriente con respecto al tiempo. La unidad de carga es el Coulomb. Un Coulomb es la cantidad de carga transferida en un segundo por una corriente de un ampere: COULOMB= AMPERE * SEGUNDO
Corriente: La corriente se refiere a la razón de cambio del flujo de carga. La unidad de corriente es el ampere.
Si una carga de dq coulombs cruza un área dada en dt segundos entonces la corriente i es:
AMPERE= COULOMB/SEGUNDO
Fuente de corriente y Fuente de voltaje
Fuente de corriente: se entiende una fuente de energía que produceun valor específico de corriente, usualmente como función del tiempo.
Suministra una corriente específica independientemente del voltaje a través de la fuente. Si un generador suministra la corriente en forma cadi independiente del circuito conectado se trata de un generador de corriente.
Fuente de voltaje: Es una fuente de energía que suministra un valor específico de voltaje en función del tiempo, en forma completamente independiente de la corriente, es decir, es una fuente de potencia eléctrica, en la cual el voltaje es independiente de la corriente consumida.
Un generador que suministra una salida de voltaje que es casi independiente del circuito al cual esta conectado se llama generador de voltaje.
Elementos básicos de los circuitos eléctricos
Se encuentran tres tipos de elementos básicos en los circuitos eléctricos: elementos resistivos, elementos capacitivos y elementos inductivos que se explican a continuación:
Elementos resistivos: La resistividad se define como el cambio en voltaje requerido para producir un cambio unitario en la corriente.
Elementos capacitivos: Dos conductores separados por un medio no conductor (aislante o dieléctrico) forman un capacitor. De este modo que dos placas metálicas separadas por un material eléctrico muy delgado forman un capacitor. Algunas veces el área se hace variable, como en un condensador de sintonización de un radio.
La capacitancia se define como el cambio en la cantidad de carga eléctrica requerido para producir un cambio unitario en el voltaje o:
La capacitancia C es una medida de la cantidad de carga que puede almacenarse para un voltaje dado entre las placas. (Al acercarse las placas entre si la capacitancia se incrementa y se incrementa y se puede almacenar carga adicional para un voltaje dado entre placas.) La capacitancia C de un capacitor puede darse entonces por:
Donde q es la cantidad de carga almacenada y es el voltaje a través del capacitor. La unidad de capacitancia es el farad (F),.
Un capacitor puro almacena energía y puede entregarla toda, los capacitores reales, por otro lado, muestran diferentes perdidas. Estas pérdidas de energía se indican mediante un factor de potencia, el cual es la relación de las pérdidas de energía por ciclo de voltaje con respecto a la energía almacenada por ciclo.
Elementos inductivos. Alrededor de una carga de movimiento o corriente en una región de influencia que se llama campo magnético. Si el circuito se encuentra en un campo magnético variante con respecto al tiempo, se induce una fuerza electromotriz en el circuito. La relación entre el voltaje inducido y la razón de cambio de la corriente (que significa cambio en corriente por segundo) se define como inductancia o, los efectos inductivos pueden clasificarse como auto inductancia e inductancia mutua.
La autoinductancia, es la propiedad de una bobina particular que ocurre cuando el campo magnético establecido por la corriente de la bobina enlaza a la propia bobina. La magnitud del voltaje inducido es proporcional a la razón de cambio del flujo enlaza al circuito. 
La unidad de la inductancia es el Henry (H). Un circuito eléctrico tiene una inductancia de un Henry cuando la razón de cambio de un ampere por segundo inducirá una fem de un volt.
A causa de que la mayor parte de los inductores son bobinas de alambre, estos tienen una considerable resistencia. Las pérdidas de energía debidas a la presencia de la resistencia se indican en el factor de calidad Q, el cual muestra la relación entre la energía almacenada y la disipada. Un valor alto de Q alto generalmente significa que el inductor posee poca resistencia.
La inductancia mutua,  se refiere a la influencia entre inductores que resulta de la interacción de sus campos. Si dos inductores están involucrados en un circuito eléctrico, cada uno de ellos puede quedar bajo la influencia del campo magnético del otro inductor. Entonces la caída de voltaje en el primer inductor esta relacionada con la corriente que fluye por el primer inductor, tanto como con la corriente que fluye por el segundo inductor, cuyo campo magnético influye en el primero. El segundo inductor también esta influido por el primero.
LEYES BASICAS DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS
Ley de Ohm: La ley de Ohm establece que la corriente en un circuito es proporcional a la fuerza electromotriz total (fem) que actúa sobre el circuito e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Puede expresarse mediante.
Esta ley es fundamental para obtener circuitos de resistencia combinadas en serie y paralelo, las corrientes y los voltajes en tales circuitos.
Donde i es la corriente (ampere), e es la fem (volts) y R la resistencia (ohms).
Circuitos en serie. La resistencia combinada de resistores conectados en serie es la suma de las resistencias por separado.
Leyes de Kirchhoff. El uso de las leyes de Kirchhoff es indispensable para encontrar la solución de circuitos que involucran fem, resistencias, capacitancias e inductancias. Hay dos leyes: la ley de corrientes (ley de nodos)y la ley de voltajes (ley de mallas).
3.2. FUNCIONAMIENTO
La forma en que operan los transformadores de Tesla es la siguiente:
Conectado el transformador de alto voltaje a la línea eléctrica se establece una corriente a través del circuito transformador – condensador – bobina primaria. A las frecuencias de operación del transformador la bobina primaria tiene una reactancia inductiva prácticamente nula y no influye en la magnitud de la corriente establecida, la cual resulta ser solo función de la impedancia interna del transformador y la reactancia capacitiva del condensador. Esta corriente carga el condensador de alto voltaje, elevando la diferencia de potencial entre sus placas y almacenando más y más energía en este. Por leyes de Kirchhoff es inmediato el hecho de que el voltaje establecido entre los electrodos del explosor es igual al voltaje entre las placas del condensador. Por lo tanto, cuando el condensador se carga a un voltaje lo suficientemente alto como para que la rigidez dieléctrica del aire entre los electrodos del explosor sea superada, el campo eléctrico entre estos arranca electrones de las moléculas de aquel y se establece un arco eléctrico de baja impedancia que actúa como un puente que cierra el circuito condensador – bobina primaria… y entonces se originan los pulsos de alta frecuencia.
Físicamente los circuitos primario y secundario no tienen conexiones eléctricas en común; sin embargo, se encuentran enlazados permanentemente por su inductancia mutua, por los efectos electrodinámicos que produce uno sobre el otro cuando están en operación; más concretamente, por el campo electromagnético que se establece en el espacio circundante. Cuando se cierra el circuito primario se establecen corrientes eléctricas de alta frecuencia que crean un campo electromagnético a su alrededor. Este campo induce en la bobina secundaria corrientes eléctricas que fluyen a lo largo del conductor, desde el toroide hasta la base conectada a tierra. Estas corrientes son máximas en la base del secundario y mínimas en la parte superior. 
El campo electromagnético variable induce corrientes, pero también voltajes en el circuito secundario. Al encender se podrán ver los efluvios y ondas de electricidad. 
Nuestro prototipo de bobina al ser enchufada a la red eléctrica y encenderlo mediante el interruptor, en ese momento se observa efluvios de plasma (Cuarto estado de la materia) en el interior de la bola de vacío, producto de la aplicación de una corriente alterna de alta frecuencia y alto voltaje (aproximadamente 35kHz y 2-5kV), que es generada por el FLYBACK. 
Si se acerca un fluorescente al aparato este se enciende, debido al campo electromagnético transmitido por la bobina. 
Si ponemos una pila encima de la bola esta se cargará. Si ponemos la mano en la esfera los rayos de plasma se dirigen hacia nuestros dedos, porque se comportan como electrodos.
Ilustración 2 - Rayos de Plasma
MATERIALES Y EQUIPOSUTILIZADOS
2 resistencias de 1 Kilohmio
1 resistencia de 5.6 Kilohmios
1 resistencia de 47 Ohmios
1 resistencia de 47 Kilohmios
1 resistencia de 100 Kilohmios
4 Condensadores de 330 Microfaradios
1 Condensador de 225 Microfaradios
1 Condensador de 470 Microfaradios
1 condensador electrolítico de 330 microfaradios por 50 voltios
1 Transistor C2073
4 Diodos rectificadores de 1 Amperio
1 Flyback de Televisor
1 Placa para circuito impreso
1 Interruptor
1 Enchufe con cable
1 Bola de vidrio al vacio
1 Cable unipolar, base de madera, tubo de PVC, tornillos, etc.
1 pistola para soldar
Estaño
1 Pasta Decapante
PROCEDIMIENTO
PASO 1: Una vez adquiridos todos los componentes necesarios para armar el circuito (resistencias, condensadores, diodos, etc.), procederemos a soldar para lo cual vamos a necesitar de una pistola de soldar, estaño y pasta decapante, los cuales vamos a mostrarlos en las siguientes figuras.
El proceso de soldadura de nuestro circuito lo realizamos según al diagrama esquemático siguiente:
Ilustración 3 - Esquema Soldadura
PASO 2: Cortar un 25 cm de tubo de PVC de 2” y acoplar en uno de los extremos la bola de vidrio y en el otro extremo practicarle un agujero pequeño para que pase el cable unipolar que ira conectado a la bola.
PASO 3: Acoplar el tubo y el circuito electrónico que armamos anteriormente en un tablero de madera, usando tornillos.
PASO 4: Conectar 30 cm de cable unipolar Nº 14 a la salida del FLYBACK y hacer pasar el cable por el agujero del tubo hasta que llegue al electrodo interior de la bola de vidrio.
PASO 5: Colocar un enchufe e interruptor al circuito electrónico.
CONCLUSIONES
Con la investigación realizada, desarrollo de una Bobina de Tesla, pudimos tener conocimiento de una forma de transmitir energía eléctrica a otros dispositivos sin tener que conectar a ninguna fuente de corriente.
BIBLIOGRAFIA
• Richie’s tesla coil web page, 
www.richieburnett.co.uk/tesla.shtml
• Jamie Oliver´s tesla coil demonstration page,
www.frontiernet.net/~tesla/index.html
• Construcción de una bobina tesla,
www.cientificosaficionados.com/tesla/tesla1.html
Pérez de Obanos Francés, E. (2010). Diseño y construcción de una bobina Tesla.
ASPECTOS DE SEGURIDAD 
Dada la peligrosidad de trabajar con alta tensión, hay que seguir unas pautas de
seguridad a la hora de la construcción y prueba de la bobina Tesla:
· No acercar ningún tipo de metal a la tarjeta donde se encuentran los dispositivos electrónicos cuando esta encendida, reventara cualquiera de los dispositivos y dejara de funcionar.
· No hacer llegar agua al circuito, porque puede causar corto.
· La esfera es delicada no presionarla muy fuerte, porque es frágil.
ANEXOS
Placa con elementos de la bobina soldadas y entornillada en la base.
Parte superior de la bobina, esfera.
Bobina de tesla en funcionamiento.