Ciencias de la Ingeniería

PK-CI-278-JG Bobina de Tesla

Energía asequible y no contaminante
Acción por el clima

Asesor: Monica Romero Jimenez

Pandilla Kids (3ro., 4to., 5to. y 6to. Año de primaria)

Equipo [Bobina de Tesla] Luis Benítez Velázquez[6° Coyote ], Rafael Cruz Nigenda[6 Coyote], Roberto Romualdo Tlacuahuac[6° Coyote ]

Resumen

La bobina de Tesla genera un campo electromagnético, su funcionamiento permite generar electricidad, esta es una energía no contaminante, al combinarse con la composición química de un foco ahorrador puede ser útil en casas o fábricas ofreciendo una alternativa al cuidado del medio ambiente utilizando energías no contaminantes. 

Pregunta de Investigación

¿Cómo funciona la bobina Tesla y sus utilidades? .

Planteamiento del Problema

En estos tiempos el consumo de electricidad es excesivo el problema es que la electricidad contamina ya que no es una energía limpia en cambio la bobina de Tesla al reutilizar su energía no contamina más y es una energía sustentable

Antecedentes

Clasificación de los materiales

Dependiendo de su comportamiento eléctrico, es decir, de la facilidad que tengan los electrones para desplazarse por ellos, los materiales se clasifican en materiales conductores, materiales aislantes y materiales semiconductores.

Los materiales conductores dejan pasar fácilmente la electricidad. Estos materiales tienen tendencia a ceder electrones (electrones libres), que serán atraídos por cargas eléctricas exteriores. Por ejemplo, el cobre, oro, plata, etc.

Los materiales aislantes no dejan pasar la electricidad. Son aquellos elementos que no tienen electrones libres. Por ejemplo, el plástico, madera y vidrio etc.

Los materiales semiconductores dejan pasar la electricidad en determinadas condiciones.

Circuito eléctrico elemental

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones, está compuesto por: generador o hilo conductor o un circuito eléctrico es una la unión de dos o más elementos que permiten circular la corriente eléctrica, facilitando el flujo de la electricidad al mismo tiempo que nos da la posibilidad de controlarla.

Si colocamos una carga positiva en un extremo del hilo conductor, los electrones se desplazan hacia ese extremo.

La electricidad es el desplazamiento de electrones.

Un circuito eléctrico consta de cinco tipos de elementos fundamentales: elementos generadores, elementos conductores, elementos receptores, elementos de maniobra y control y por último elementos de protección. Para que exista un circuito tiene que haber, por lo menos, por lo menos, un generador, un medio conductor y un receptor.

Elementos de un Circuito

Los elementos del circuito son: La Fuente de Energía o Generador: Provoca el desplazamiento de la corriente eléctrica por el circuito. Puede ser una pila o batería. Su unidad de medida es el voltio V y su símbolo en las fórmulas es la letra E.

El interruptor: Abre o cierra el circuito, al abrir el circuito, la corriente eléctrica deja de circular y el foco se apaga, si se cierra el circuito, la corriente eléctrica se restablece y el foco se prende.

Los Conductores: Transportan la energía desde la fuente hasta los receptores. Por ejemplo, los cables metálicos. Su unidad de medida es el amperio A y su representación en las fórmulas es la letra I.

Los Receptores o aparato eléctrico :Aprovechan la energía eléctrica de los circuitos y la transforman en otro tipo de energía: calor, luz, sonido, movimiento, entre otros. Su unidad de medida es el Ohmio Ω y se representa en las fórmulas con la letra R.

Simbología de los circuitos electrónicos

A continuación, vamos a realizar una práctica que consiste en el montaje de un circuito eléctrico simple

El circuito eléctrico consta de un hilo conductor de cobre por donde circularán los electrones, una pila que será la encargada de darnos la diferencia de cargas positivas y negativas entre los extremos del hilo conductor y una bombilla que, al pasar los electrones por ella, se iluminará.

Para explicar cómo funciona un circuito eléctrico, vamos a utilizar una batería para representar al generador, y un foco para la resistencia.

El circuito eléctrico entra en funcionamiento cuando el foco se conecta a la batería accionando el interruptor. Esto produce un flujo de electrones que sale del polo negativo, pasa por el interruptor, luego por el receptor y concluye su camino en el polo positivo.

Para cortar o restablecer el paso de la corriente, basta con presionar el interruptor. Es importante aclarar que el interruptor puede ir tanto en el polo positivo, como en el negativo de la batería.

S puede observar como al cerrar el interruptor se produce la circulación de corriente eléctrica desde el polo negativo hacia el positivo de la batería.

Tipos de corriente

La corriente puede ser alterna o continua.

La corriente continua es aquella en la que un extremo del hilo conductor siempre tiene una carga positiva, mientras que la corriente alterna es aquella en la cual,en los extremos del hilo conductor van cambiando las cargas eléctricas exteriores en pequeñísimos intervalos de tiempo. Figura #4

La que tenemos en nuestras casas es corriente alterna. La que tenemos en las pilas y baterías es corriente continua.

Una de las ventajas de la corriente alterna es su relativamente económico cambio de voltaje. Además, la pérdida inevitable de energía al transportar la corriente a largas distancias es mucho menor que con la corriente continua.

La corriente alterna es la más utilizada en nuestra vida. Se la genera de diversos modos, en centrales eléctricas (hidroeléctricas, eólicas, nucleares, etc.) y mediante el uso de alternadores (como los de los automóviles), que aprovechan la corriente directa proveniente de baterías y otros acumuladores, para generar corriente alterna mediante inducción magnética (cambios continuos de polaridad en el campo eléctrico del material conductor).

Ley de Ohm 5

La ley de Ohm es una expresión matemática que relaciona el voltaje (V) con la intensidad (I) y la resistencia (R) de un determinado consumo.

V = R · I

Para que nos resulte más fácil de recordar esta expresión.

En la parte superior, siempre pondremos el voltaje (lo recordaremos porque tiene la misma forma del vértice del triángulo pero invertido) y en la parte inferior, sin importar el orden, colocaremos la resistencia y la intensidad. Para que nos sea útil el triángulo anterior, debemos aprender a interpretarlo: Para conocer el voltaje, se observa el triángulo y se coloca la resistencia y la intensidad como se encuentran en él, uno al lado del otro.

Para conocer la intensidad, se observa el triángulo y se coloca el voltaje y la resistencia como se encuentran en él, uno debajo del otro

Para conocer la resistencia, se observa el triángulo y se coloca el voltaje y la intensidad como se encuentran en él, uno debajo del otro .

Quién fue Nicola Tesla

Nikola Tesla Foto #1, (Smiljan 1856 – Nueva York 1943). Fue un inventor de origen serbio, nacionalizado estadounidense. Descubrió la corriente alterna, el sistema polifásico de distribución eléctrica y el motor de corriente alterna y concibió la radio. Inventó el control remoto, realizó estudios sobre los rayos X y sus aplicaciones en medicina, creó las primeras lámparas de bajo consumo, sentó los principios teóricos del radar. Sus más de 700 patentes fueron determinantes para el desarrollo de inventos posteriores como los aviones de despegue vertical, las armas teledirigidas, las lámparas de bajo consumo, las energías alternativas o la transmisión inalámbrica de electricidad.

En 1887 la Western Union Company proporcionó a Tesla fondos con los que pudo dedicarse a investigar y trabajar en el desarrollo de las bobinas y el motor eléctrico necesarios para generar y transportar corriente alterna a largas distancias.

En aquellos años Westinghouse compró a Tesla sus 40 patentes para la manipulación de la energía eléctrica y le ofreció además el pago de royalties por la explotación de la energía eléctrica que se generase con sus inventos. Esto supuso un respiro económico para Tesla, quien puede dedicarse al desarrollo de otros inventos en su propio laboratorio. Sin embargo, debido al coste económico que supuso por aquel entonces la carrera tecnológica en favor de la corriente alterna, George Westinghouse le sugirió a Tesla que renunciasen a recibir los crecientes royalties que éste venía recibiendo por la generación de energía. En un gesto magnánimo y torpe Tesla accedió y rompió el contrato que le unía a Westinghouse como agradecimiento a quien había creído en él en los inicios. Después de esto los problemas económicos de Tesla no tardarían en volver a aparecer para convertirse en una constante durante el resto de su vida.

La comercialización de la corriente alterna fue el inicio de la Guerra de las Corrientes. Tesla y Edison eran defensores respectivos de la corriente alterna y la corriente continua. Tesla afirmaba que si los generadores fuesen de corriente alterna la rentabilidad aumentaría ya que, según decía, todas las energías son cíclicas. Edison, por su parte, defendía el uso de la corriente continua pues había efectuado grandes inversiones en equipos e instalaciones a lo largo de la costa atlántica de los EEUU. En los años siguientes Tesla se concentraría en la experimentación especialmente en el campo de las ondas de radio y de las altas frecuencias. Tesla pudo desarrollar algunas de las primeras lámparas fluorescentes de neón. También tomó la primera fotografía en Rayos X, alertando sobre el peligro de trabajar con rayos X, ya que padeció secuelas en la piel.

En 1890 consiguió iluminar un tubo de vacío sin cables, haciéndole llegar la energía necesaria a través del aire. Este fue el comienzo de la gran obsesión de Tesla: la transmisión inalámbrica de energía, basándose en la conductividad eléctrica. Un año más tarde creó la bobina de Tesla, compuesta por una serie de turbinas que generan descargas eléctricas con un alcance de varios metros. El invento fue parte fundamental de los aparatos de radio y televisión posteriores. Con esta bobina fue capaz de crear un campo de alta tensión y alta frecuencia.

Dos años después descubrió el fenómeno de carácter ondulatorio denominado “luz de Tesla” en las corrientes alternas de alta tensión y alta frecuencia. Mediante el estudio de estas corrientes, observó que las lámparas de incandescencia de un único polo emiten luz cuando se las aproxima a un conductor por el que circula corriente eléctrica, y que los tubos de vidrio vacíos brillan, aunque carezcan de electrodo si se les conecta por uno de sus extremos y se aproxima el otro a un conductor por el que fluye corriente de alta frecuencia. También se percató de que el cuerpo humano es capaz de conducir estas corrientes de alta frecuencia sin experimentar daño alguno.

En este mismo año de 1891 Nikola Tesla se convirtió en ciudadano estadounidense a sus 35 años.

Realizó experimentos sobre la resonancia mecánica con osciladores electromecánicos. Con 36 años recibió las primeras patentes vinculadas a la alimentación polifásica Entre 1892 y 1894 fue vicepresidente del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos.

En 1893 presentó sus principios teóricos ante el Instituto Franklin en Filadelfia y la National Electric Light Association. Tesla y George Westinghouse presentaron la alimentación mediante corriente alterna en la Exposición Universal de Chicago en 1893. La demostración permitió iluminar la exposición ante los visitantes. También, mostraron lámparas fluorescentes y bombillas de Tesla.

En 1895 diseñó la primera central hidroeléctrica en las cataratas del Niágara, que supuso la victoria final de la corriente alterna y el reconocimiento de Tesla como un héroe a nivel mundial. Con tal motivo, el rey Nikola de Montenegro le otorgó la Orden de Danilo.

En el mismo año consiguió transmitir energía electromagnética sin cables a través de uno de sus inventos, el radiotransmisor, para el que solicitó la correspondiente patente en 1897. Sin embargo, Guglielmo Marconi fue quien realizó la primera transmisión en 1899. A partir de entonces, Tesla y Marconi estuvieron marcados por una complicada relación de competitividad y lucha por los derechos del invento. No fue hasta 1943, una vez muerto Tesla, cuando la Corte Suprema de los EE.UU reconoció la prioridad de Tesla sobre la patente de la radio. Pero este gesto estaba destinado más bien a evitar la demanda que Marconi había iniciado contra el Gobierno de EEUU por utilizar su radio durante la I Guerra Mundial.

En 1895 Tesla investigó cómo el aire en estado de licuefacción absorbía más calor del que necesitaba. De este modo, al retornar a estado gaseoso se podía usar para mover un dispositivo. Sin embargo, antes de concluir el trabajo su laboratorio se incendió y perdió todos los avances. Un tiempo después, Carl von Linde presentó la patente del mismo invento.

Tesla se valió de una red eléctrica resonante y el uso de la corriente alterna de alta frecuencia para mostrar que un conductor servía para alimentar un sistema eléctrico, sin necesidad de incluir otros elementos. El descubrimiento se denominó transmisión de energía a través de un cable sin retorno. Edison intentó boicotear sus ideas argumentando que la utilización de ese tipo de corriente era peligrosa. Tesla construyó una estación experimental en Colorado Springs en 1899 con el objetivo de experimentar con alta tensión, electricidad de alta frecuencia y otros fenómenos.

En sus últimos años Tesla se dedicó casi por completo a su gran sueño de transmitir energía de forma aérea, sin cables, aprovechando la conductividad de las capas superiores de la atmósfera, la ionosfera, para distribuirla libremente por todo el planeta. Tesla habilitó el laboratorio Wardenclyffe para la construcción de una enorme torre de más de 60 metros de alto llamada Wardenclyffe Tower o Torre de Tesla, gracias a la financiación de J. Pierpont Morgan.

Mediante esta torre intentó demostrar que era posible enviar y recibir información y energía sin necesidad de utilizar cables. El experimento demostró que la transmisión de energía sin cables era posible. Además, encendió decenas de bombillas que habían enterrado parcialmente en el terreno cercano. Las bombillas se iluminaron sin cables ni conectores, solo aprovechando la diferencia de potencial entre el suelo y el aire ionizado por la alta tensión en la cúspide de la torre. Como consecuencia de una disputa entre Morgan y Tesla respecto al uso final de la torre, Morgan retiró la inversión. La torre estaba incompleta y fue demolida en 1917 por razones de seguridad en tiempos de guerra. Hoy se conserva el edificio base del laboratorio con una placa conmemorativa en recuerdo de Tesla, que se colocó en 1976 con motivo de su 120º aniversario.

En 1894 las Universidades de Columbia y Yale nombraron a Nikola Tesla Doctor Honoris causa y el Instituto Franklin le otorgó la medalla Elliot Cresson.

En 1915 el New York Times anunció que Tesla y Edison compartirían el Premio Nobel de Física de ese año. Ninguno lo recibió y se especulaba que Tesla lo rechazó para no tener que compartirlo con Edison y porque Marconi había recibido el suyo.

En 1917 Tesla recibió la medalla Edison, uno de los premios más importantes en la ingeniería eléctrica de los Estados Unidos. En el discurso de concesión el vicepresidente Behrend del Institute of Electrical Engineers pronunció las siguientes palabras: “Si eliminásemos de nuestro mundo industrial los logros conseguidos por Nikola Tesla, las ruedas de la industria cesarían de girar, nuestros trenes eléctricos se detendrían, nuestras ciudades estarían a oscuras y nuestros molinos morirían”.

El Servicio Postal de Estados Unidos le rindió homenaje con un sello conmemorativo en 1983. El Salón de la Fama lo destacó como inventor en 1975.

En 1934 la ciudad de Filadelfia le concedió la medalla John Scott por su sistema polifásico. Tesla era miembro de honor de la National Electric Light Association y miembro de la American Association for the Advancement of Science. Declinó una invitación del Káiser Guillermo II para visitar Alemania y recibir una alta condecoración.

En su honor se denomina ‘tesla’ a la unidad de medida de la intensidad del flujo magnético en el sistema internacional.

Nikola Tesla murió de un infarto en Nueva York el 7 de enero de 1943 en la doble suite nº 3327 del Hotel New Yorker en la que vivió sus últimos diez años. Murió estando solo, casi arruinado y bastante olvidado, rodeado de teorías de conspiraciones y robos debido a la desaparición de muchos de sus papeles, notas y esquemas técnicos.

Qué es la Bobina Tesla

Un invento muy importante y sonado a lo largo de los años, que ha sido despreciado en algunas épocas de nuestra historia, es la grandiosa bobina de Tesla. Este innovador invento fue creado por el científico Nikola Tesla con la idea de “traspasar electricidad sin necesidad de utilizar cables.”

¿Cómo funciona una bobina Tesla?

Explicado de una manera mucho más simple, cuando un condensador es cargado con alto voltaje, esto crea una chispa que, junto con otros dos contactos, va a generar un interruptor conocido así en el mundo eléctrico. Todo esto va a formar un campo eléctrico de alto voltaje que se va a emitir desde la bobina. Al juntarse ambas bobinas, se genera un campo eléctrico. Aquí es donde, gracias a la interacción de estos campos, se va a formar la energía eléctrica, o lo que conocemos como electricidad.

La bobina de Tesla tiene muchos usos en la vida cotidiana. La electricidad es uno de los elementos de mayor importancia en la vida de los seres humanos, debido a que casi cualquier acción realizada por las personas necesita de esa energía para realizarse. Los usos más destacados, son los siguientes:

Transmisión de energía: La transmisión inalámbrica de energía es una técnica con la que se da una distribución de energía eléctrica sin un soporte material.

Alimentación de lugares de difícil acceso: Por sus características se facilita esa transmisión de la energía y por ende alcanzar sitios de complejo acceso.

En la actualidad se la usa como un elemento educacional.

Como se puede observar, la bobina tiene una gran cantidad de usos en la vida de las personas. Esta juega un papel fundamental para que la vida logre mantenerse y llegar a otros lugares, y a su vez, ayuda a entender mejor un tema tan fascinante como la electricidad.

¿Para qué sirve?

La bobina de Tesla es una clase de artefacto que se utiliza para generar ondas magnéticas, ya que si hacemos pasar corriente por ella se establecerá un poderoso campo magnético alrededor de la misma. Ahora si acercamos otra bobina a esa, en la nueva bobina se producirá corriente eléctrica. Este es el funcionamiento básico de la bobina de Tesla.

Una bobina de Tesla prácticamente sirve o funciona para crear electricidad. Esto se realiza si se acercan dos bobinas ya encendidas con su respectiva energía y con sus respectivos campos magnéticos. Si tenemos claro el fundamento teórico, entonces se explica la importancia y necesidad de la electricidad en nuestra sociedad contemporánea

En conclusión, la bobina de Tesla es un invento de suma importancia para la prosperidad de la vida humana, ya que sin electricidad básicamente no se sustentaría la vida. Esta es tan necesaria como el agua o el oxígeno. Este invento es también fundamental para la física, específicamente en el ámbito de los campos magnéticos; gracias a la electricidad transferida se crean campos que los científicos han estudiado e investigado.

Objetivo

Elaborar una Bobina de Tesla que demuestre  sus funciones al prender  un foco ahorrador.

Justificación

Elegimos este tema porque queremos ver las capacidades de la bobina de Tesla.

 

 

Hipótesis

Si armamos una Bobina de Tesla entonces se generará un campo magnético que prenderá un foco ahorrador.

Método (materiales y procedimiento)

Materiales:

  • Broche para bateria de 9V
  • Esfera de unicel
  • Tubo de PVC
  • Cautin
  • Alambre
  • Papel de aluminio
  • Transistor NPN BD139
  • Led
  • Resistencia
  • Protoboard
  • Soldadura
  • Pinzas de Corte
  • Cinta adhesiva
  • Pegamento silicon
  • Multímetro
  • ENSAMBLE DEL CIRCUITO

 

  1. Se realiza medición de componentes utilizando el multímetro para verificar sus valores de resistencia y voltaje. Para poder realizar el siguiente circuito utilizando el protoboard.
  2. Se cubre el tubo PVC con el alambre de cobre con una sola capa, debiendo cuidar que no queden espacios entre cada vuelta
  3. Se retira un poco del aislante de las puntas el cable de color, rodear con dos vueltas el tubo de PVC
  4. Se realizan uniones utilizando soldadura para poder unir los cables que se conectarán en el protoboard.
  5. Envolver la esfera con papel aluminio y colocar en el tubo de PVC. Asegurar que el aluminio haga contacto con el alambre de cobre.
  6. Se debe fijar el extremo suelto del alambre de cobre a la base del transistor.
  7. Conectar la batería de 9V.
  8. Acercar un foco a la bobina y esperar unos segundos para ver los resultados.

 

 

 

 

 

 

Galería Método

Resultados

Realizar el ensamble de una bobina de Tesla para saber qué es lo que la integra, entender cómo funciona y que genera una campo electromagnético que permite encender un foco ahorrador.

Los retos de esta proyecto fueron los siguientes:

  • Aprender las bases de la electricidad y electrónica básica.
  • Entender y comprender el funcionamiento de la bobina de Tesla.
  • Comprender el uso de los elementos para dibujar y plasmar como se haría el circuito de la bobina Tesla, antes de armarla.
  • Comprender la continuidad del circuito una vez armado.
  • La construcción de la bobina Tesla representó, identificar físicamente cada uno de los elementos a ensamblar, saber cómo funcionan y qué resultados se sumarían con el ensamblado, además de saber los cuidados de manejar cada material, bajo la supervisión de los adultos. 
  • Una vez construida validar la continuidad de las conexiones del diagrama para que funcionara y encendiera el foco.
  • Se realizaron tres pruebas la primera con un led, un foco ahorrador y un foco normal.
  • Entender y comprender cuál de las tres pruebas si funcionaria.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

La bobina de tesla es un generador electromagnético que crea campo electromagnéticas, al llevar la energía por medio del hilo de cobre y dar como un mínimo de 300 vueltas las cuales están conectadas a un conductor de electricidad, como es el aluminio genera el campo electromagnético, con el cual se crea la suficiente energía, para que encienda un foco ahorrador, esto es por que el material con el que está hecho el foco contiene químicos que permiten que se encienda sin estar conectado a la energía eléctrica directa. 

El que la bobina tesla no se utilice como medio de electricidad es que serían muchos recursos para que el campo llegue a un sitio de trabajo o hogar y el campo electromagnético interfiere con las telecomunicaciones.

Bibliografía

Agosto 5, 2021). Concepto . Abril 28, 2022, de Editorial Etecé Sitio web: : https://concepto.de/corriente-alterna/#ixzz7Kpu2hRcb

Agosto 5, 2021). Concepto . Abril 28, 2022, de Editorial Etecé Sitio web:https://concepto.de/metodos-de-investigacion/#ixzz7L1H0WZW8 

David,A. (8 de mayo del 2016). Electricidad basica. EUA: ETC.

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

 

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Ó

Bibliography