SUMÁRIO

Bobina de Tesla.............................................................................2

Funcionamento.............................................................................3

Componentes................................................................................5

Bobina Secundária:....................................................................5

Toróide:......................................................................................5

Bobina Primária:........................................................................5

Centelhador:..............................................................................5

Transformador:..........................................................................5

Capacitor:..................................................................................5

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BOBINA DE TESLA

A Bobina de Tesla é um transformador elevador de alta

frequência e núcleo de ar. Foi criada pelo engenheiro iugoslavo Nikola

Tesla, no final do século XIX, que realizou muitas experiências com

correntes alternadas de alta frequência (acima de 10 kHz), buscando

assim uma forma de gerar e transmitir correntes elétricas a grandes

distâncias sem o inconveniente das enormes perdas causadas pelo

Efeito Joule.

Com a Bobina de Tesla é possível observar demonstrações

elétricos fantásticas, como descargas elétricas semelhantes a raios, que

proporcionam um efeito espetacular. Devido ao campo eletromagnético,

ela pode acender lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de gás néon a

uma distância de até dois metros. Por causa de sua alta frequência, a

Bobina de Tesla promove um modo relativamente seguro para

demonstrar fenômenos que envolvem alta tensão.

Muitas outras experiências podem ser realizadas utilizando-se a

Bobina de Tesla, algumas delas são:

Demonstração do efeito corona (ou efeito das pontas);

Aplicação da Gaiola de Faraday, que demonstra a

blindagem eletromagnética;

A proteção de pára-raios;

Efeito de altas tensões em gases sob baixa pressão;

Comportamento dos materiais isolantes sob altas tensões;

Diferenças entre descargas elétricas no rio e no mar;

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FUNCIONAMENTO

As Bobinas de Tesla que usam o circuito primário com alta

tensão e Centelhador são chamadas de SGTC, do inglês, Spark Gap

Tesla Coil, ou seja, Bobina Tesla com Centelhador.

Para se compreender o funcionamento básico da Bobina de Tesla

não é necessário mais que o domínio dos conceitos físicos básicos

utilizados no estudo dos circuitos oscilantes RLC. A figura 1 mostra o

circuito básico de uma Bobina de Tesla e, observando o esquema,

podemos entender o funcionamento dela.

FIGURA 1. CIRCUITO BÁSICO DA BOBINA DE TESLA.

Primeiramente, o circuito primário é alimentado por alta tensão

(geralmente entre 5KV e 20KV). O transformador T1 eleva a tensão da

rede para 5KV, com uma corrente de saída de aproximadamente 30mA,

e carrega o capacitor C1 através da bobina primária L1, que possui uma

indutância muito pequena. Como o valor da frequência da linha é muito

baixa (60Hz), temos que a resistência elétrica de L1 é pequena também

e com isso, temos que a impedância do circuito é formada apenas pelo

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secundário de T1 e pelo capacitor, que na realidade é única carga

percebida por T1.

A descarga do capacitor C1 ocorre através do centelhador SG

quando a diferença de potencial nos terminais do centelhador é

suficiente para vencer a rigidez dielétrica do ar. Quando ocorre a

centelha nos terminais de SG, o ar é ionizado e passa a conduzir

corrente elétrica, fechando assim o circuito primário e fazendo com que

a carga armazenada do capacitor flua para a bobina L1, que é então

percorrido por um pulso de corrente. O circuito formado pelo capacitor

C1, centelhador SG e pela bobina L1 é um circuito ressonante, que

produz ondas amortecidas. O amortecimento ocorre principalmente por

causa da resistência dinâmica do centelhador SG.

Quando a bobina L1 é percorrida pelo pulso de corrente, ela gera

um pulso eletromagnético ao redor da bobina L2, que por sua vez

absorve a energia do campo e amplifica a tensão, produzindo assim

centelhas de milhares de volts nos extremos do capacitor C2, que é o

terminal acoplado no topo da bobina L2. O fato desse terminal ser

considerado um capacitor é que ele funciona como uma das armaduras,

sendo a terra fazendo o papel da outra armadura. Como a indutância da

bobina L2 é relativamente alta, a corrente que circula por ela é baixa. A

energia transferida da bobina L1para a bobina L2 é máxima quando a

frequência natural dos dois circuitos são iguais.

A alta tensão em alta frequência no terminal C2 pode gerar um

campo elétrico grande o suficiente para ionizar o ar e, uma vez que a

ionização se inicie, ela se propaga na forma de faísca elétrica, se existir

algum condutor ou corona próximo ao terminal. A corona de alta

frequência se desenvolve em streamers, que parecem raios terminando

no ar. O tamanho dos streamers depende da capacitância do terminal

C2, que deve ser capaz de armazenar energia para alimentar os

streamers.

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COMPONENTES

BOBINA SECUNDÁRIA:A bobina secundária é composta de um tubo de PVC de 2”, com

o comprimento de 50cm (Figura 2). No tubo, é feita uma bobina de

42cm de comprimento utilizando-se fio 29 AWG (0,064mm²).

TORÓIDE:O toróide é feito com um tubo de alumínio flexível (sanfonado)

com 80mm de diâmetro. As pontas do tubo são fechadas para obter-se

um formato de coroa.

BOBINA PRIMÁRIA:A bobina primária é feita com fio 14 AWG (2,1mm²), fazendo-se

16 espiras com 1cm de espaçamento entre elas. O diâmetro interno da

bobina é de 65mm.

CENTELHADOR :O centelhador é composto por 4 tubos de aço galvanizado de

4cm de diâmetro com 10cm de comprimento. São dispostos lado a lado

a uma distância pequena.

TRANSFORMADOR :O transformador utilizado tem uma tensão de saída de 5KV, com

uma corrente de 30mA.

CAPACITOR:O banco de capacitores é composto por 18 capacitores de 22nF

@ 1600V. São feitas duas associações em série, com 9 capacitores em

cada uma, obtendo-se duas séries de 2,4nF @ 14,4KV. As duas séries

são ligadas em paralelo, obtendo-se 4,8nF @ 14,4KV. O motivo do

banco de capacitor ter uma tensão tão alta é por que se deve obter o

dobro da tensão de pico do circuito primário. Ou seja, como a tensão

eficaz no primário é de 5000V, a tensão de pico dela é de 7070V (cujo

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dobro é 14140V) dada por , onde Vp é a tensão de pico e

Vef é a tensão eficaz.

FIGURA 2.

ESQUEMA DA BOBINA SECUNDÁRIA

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