Download capitulo 2 - Ciencia Facil

CAPITULO 2
FISICA
Par te 1
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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COMO CONSTRUIR UN
CAÑON CON FRASCO
DE PELICULA
Nivel: Medio
Este experimento es muy interesante desde el momento en que se escucha y ve un gran Bang!
y lanza una llama naranja y al frasco d e película a más de se is metros de altura.
Tiene muchos nombres: La bomba piezo eléctrica, cañón químico, Flash, etc. Dejamos que lo
nombres de acuerdo a tu gusto. Este experimento es muy fácil de hacer, te tomará unos 15
minutos y el costo es realmente barato puesto que usarás materiales desechados o reciclados.
El combustible lo puedes encontrar en el tocador de tu mamá, pues usa perfume en spray,
fi ja do r en spra y pa ra e l ca be ll o o u n re frescad or d e al ie nto ll ama do Bin aca .
El aparato es muy simple. Un par de cables se colocan a través de agujeros en la tapa. Los
otros extremos se sueldan a un ingnitor de un encendedor de cigarrillos o a un encendedor de
cocinas a gas. Luego se montan los elementos en un trozo de madera, pero puedes omitir este
paso si lo deseas.
Para disparar el cañón aprieta el spray (perfume, fijador de cabello o Binaca) dentro del frasco
d e pe lícu la , p re sio na con tra la tap a y p re sio na e l b ot ón de l en cen de do r.
Con un gran Bang! y una llama de color naranja, el pequeño frasco sube alto en el aire. Con algo
de práctica para colocar la cantidad exacta de combustible, podrás hacer que el frasco suba
hasta a 10 metros en el aire. Si usas muy poco o mucho combustible, no funcionará o subirá
muy poco.
El aparato terminado lo puedes ver arriba, y al lado el primer combustible que usamos donado
por una persona que no lo sospechaba.
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Aquí puedes ver el frasco con la tapa quitada, puedes ver los dos cables saliendo de la tapa.
El bloque de madera tiene un agujero en un extremo para sujetar el ignitor de encendedor de
cocina a gas. También puedes hacer dos agujeros para hacer pasar por ellos los cables del
ignitor que van hasta la tapa del frasco o simplemente coloca los alambres directamente
hacia la tapa por encima. También se ve un acercamiento de los cables que hacen posible la
chispa. Te recomiendo que estén separados a 1 mm, más o menos, aunque esta parte no es
crítica. Siempre y cuando los extremos de los cables estén lo suficientemente juntos, una
chispa saltará cuando presiones el ignitor.
Aquí te muestro el ignitor con los cables
soldados a sus contactos; hay muchas clases
de ignitores, los que se usan para
encendedores de cigarrillos son muy caros, te
recomiendo los de encendedor de cocinas a
gas.
Abajo hay otro ignitor desarmado, es fácil de
desarmar con pocas herramientas.
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Abajo puedes ver otro ignitor más grande. Algunos tienen ya los cables para hacer las conexiones,
otras veces tienes que soldar tu mismo los cables.
COMO FUNCIONA?
Mientras que el perfume trabaja bastante bien (contiene mayormente alcohol) los mejores
combustibles son el Fijador para Cabello y Binaca. El fijador tiene alcohol, propano, butano e
isobutano (estos gases están a alta presión en el frasco en forma de líquido y al abandonar el
frasco se vuelven gas nuevamente). Estos gases son excelentes combustibles. El “truco”
consiste en sostener el spray a una distancia de unos 8 centímetros del frasco de película,
para que el fijador se vuelva gas en el interior del frasco.
Para hacer una explosión necesitas un gas inflamable,oxígeno y una fuente de calor que
empiece la reacción.
Si usamos un gas como el propano o los vapores del alcohol, sólo necesitaremos una chispa
para encenderlos.
El frasco de película sólo puede ser cargado con una pequeña cantidad de combustible, de
manera que es bastante seguro para disparar en la casa. El frasco es de plástico suave y
liviano y puede aterrizar sobre las personas sin despeinarlos. Pero despega con bastante
velocidad, de manera que no es recomendable colocar la cabeza muy cerca durante el
lanzamiento.
El gas necesita del oxígeno del aire para explotar; al quemarse, se libera energía debido a la
formación de enlaces quimicos entre el axígeno en el aire y el carbón e hidrógeno de los
gases del combustible (spray) Esta energía calienta los gases que resultan de la oxidación
violenta (llama). Estos gases son vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO 2). Como se
calientan, se expanden. Esta expansión empuja a todo el interior del frasco, que se separa
rápidamente de la tapa y sube al aire. En todo caso puedes hacer experimentos con alcohol
de farmacia puro, pero tienes que pulverizarlo en el momento de insertar al frasco.
COMO TRAB
TRABAJ
AJA
AJ
A EL IGNIT
I GNITOR?
OR?
El ignitor es un generador piezoeléctrico.La
palabra piezo viene del griego que significa
presionar. Una sustancia piezoeléctrica genera
electricidad cuando se la presiona.
El ejemplo clásico de una sustancia
piezoeléctrica es el cristal de cuarzo. El cuarzo
está hecho de átomos de silicio y átomos de
oxígeno. Estos átomos están ordenados en filas.
Cortando con cuidado los cristales podemos
hacer que los átomos se queden paralelos a la
superficie de corte, como se muestra en el
diagrama al lado.
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Cuando se aplica al cristal, los átomos de oxígeno cargados negativamente se mueven más en
relación a los átomos de silicio cargados positivamente. Esto hace que los electrones en los
con tacto s
de
meta l
se
mu eva n,
g en era nd o
e le ct ri cid ad .
El material piezoeléctrico en el ignitor no es cuarzo, sino una cerámica artificial que ha sido
formado bajo un campo eléctrico de alto voltaje para alinear las cargas en ésta. Estas cerámicas
h echa s
p or
el
h omb re
pu ed en
g en era r
a lto s
vo lta je s.
El ignitor sostiene el elemento de cerámica en un recipiente de plástico, tiene un pequeño
martillo con un resorte. Al presionar el botón, el martillo choca contra la cerámica. La electricidad
resultante va por los cables y salta entre los extremos pelados, encendiendo el combustible con
el aire.
El cañón se coloca en un
án gul o de 4 5 grad os
para que llegue lo más
lejos posible, pero como
el plástico es liviano, no
subirá una gran altura
(como máximo unos 10
m e t r o s ! )
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En el dibujo se pueden apreciar todas las partes del cañón, como notaràs es muy sencilo de
armar y no se usan muchas herramientas. Una sola rociada de combustible puede servir hasta
para tres disparos, simplemente coloca el frasco en la tapa y calienta con la mano, hasta que el
combustib le restante se vuel va n uevamente g as, p re si ona e l ign itor y di sp ara .
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RADIO QUE FUNCIONA SIN PILAS
Nivel: Medio
Un radio a cristal es muy simple, tiene pocas partes, no usa baterías o pilas y se puede construir
e n p oco ti empo y co n ma teri al es q ue te ne mos a man o e n la casa .
La razón por la que el radio no necesita baterías se debe a las maravillosas capacidades del
oído humano. El oído es extremadamente sensible a sonidos muy débiles. La radio a cristal usa
sólo la energía de las ondas de radio y de los transmisores. Estos radio transmisores mandan
grandes cantidades de energía (decenas de miles de watts), si embargo, debido a que se
encuentran a grandes distancias y disponemos, en el mejor de los casos, de unas decenas de
metros de antena por lo que la cantidad de energía que recibimos con la radio a cristal se mide
en millonésimas de watt. El oído humano puede detectar sonidos que son aún menos fuertes.
Cómo se constr uy
uye
e
Materiales :
Materiales:
Botella de plástico. Se pueden usar botellas de cualquier tipo pero deben ser de unos
7 a 8 cm de diámetro y de 15 a 30 cm de largo. Las botellas de Shampoo funcionan
bien, pero debemos usar las que tienen paredes gruesas. Así podremos envolver el
alambre alrededor.
Unos 15 metros de alambre de cobre esmaltado. Casi todos los grosores funcionarán
bien, pero los más gruesos son los mejores podemos usar el número 22 o 18 (AGW).
Diodo de germanio. Debemos usar el diodo 1N34A
Un audífono de teléfono en desuso. Si tienes uno en desuso, tanto mejor, pero puedes
usar el teléfono de tu casa, este no sufrirá ningún daño.
Clips del tipo “quijada de caimán” Los puedes encontrar en todas las tiendas de
electrónica.
Unos 10 a 15 metros de alambre de cobre de cualquier tipo. Es opcional, porque
puedes usar una antena de TV o de radio FM, aunque funciona mejor con una antena
larga.
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Perfora agujeros en un costado de la botella y a una distancia de 2.5 cm entre ellos.
Estos agujeros servirán para el alambre de cobre.
Metemos el alambre esmaltado en la parte superior de la botella y jalamos unos 15 cm.
Ahora toma el otro extremo del alambre y comienza a envolver alrededor de la botella.
Cuando hayas hecho cinco vueltas, para y haz un pequeño rizo. Si envuelves el alambre
alrededor de un clavo o lápiz será más fácil.
Continúa envolviendo otras cinco vueltas y otro rizo. Debes hacer esto hasta que la
botella está completamente envuelta en alambre.
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Corta el alambre dejando
unos 15 cm e insértalo en dos
agujeros perforados en la base
de la botella, la que se verá así:
Debes hacer lo
mismo en el otro
extremo de la
botella.
Luego de hacer pasar los extremos del alambre esmaltado por ambos extremos de la
botella en los que previamente hiciste agujeros, te quedará tal como se ve en la foto de abajo.
Nota que hemos dejado unos 10 cm de alambre en ambos extremos, esto es muy importante,
ya q ue l ue go u sare mo s e ste a la mb re sob ra nt e pa ra ha cer otra s con eccio ne s.
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Ahora debemos quitar el aislamiento de los extremos del alambre esmaltado y de los taps
(rizos) que hicimos cada cinco vueltas , si usas alambre esmaltado debes quitar el esmalte
con lija.
Ahora colocamos el diodo de germanio al extremo del alambre en la parte inferior de la
botella. Es mejor soldar esta conexión.
Corta el cable del auricular de teléfono, pela el aislamiento exterior y encontrarás que hay
cuatro alambres de color. Debemos usar los alambres negro y amarillo.
Los alambres del cable del teléfono son de cobre muy frágil, y tienen alrededor unos hilos de
plástico. El cobre se rompe fácilmente y, a veces, no se nota porque el plástico lo sujeta. Hay
que soldar con mucho cuidado.
Suelda el alambre del cable del teléfono al extremo libre del diodo de germanio.
Sujeta el otro cable al alambre de la parte superior de la botella, es buena idea soldarlos.
Ahora sujetamos un clip quijada de caimán a la antena.
Tierra
Antena
Diodo de Germanio
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Es buena idea hacer una antena. Consiste de alambre de cobre (puede ser esmaltado, no
importa quemado y obtenido de un trasformador que ya no funciona), ded unos 10 m de
longitud y colocado entre dos postes de madera lo más altos posible. Conectamos en la
parte media otro alambre, y a éste el clip quijada ded caimán. Sujetamos el otro extremo a un
tap de la bobina.
Sujetamos otro clip al alambre que sale de la parte superior de la botella, este es nuestra
conexión a tierra. Debemos conectarlo a una pileta, a una tubería de agua u otro objeta de
metal que tiene una buena conexión a tierra. Aseguremonos de que la tuberia es de metal, de
lo contrario nuestra conexión a tierra no funcionará, ni el radio. En este punto ya deberías
poder escuchar una o dos estaciones de radio en el audífono del teléfono. Para seleccionar
las estaciones hay que cambiar el clip “quijada de caimán” a diferentes taps de la bobina.
Cuanto más larga y alta la antena, más fuerte se escuchará la estación de radio.
Ahora que el radio funciona se le puede mejorar colocándolo en una base de madera.
AL RADIO
A CRISTAL
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Este es otro radio a cristal de germanio que es muy sensible, aunque no discrimina una frecuencia
de otra especialmente si las estaciones están cercanas. Lo interesante es que no requiere de
pilas para funcionar y su construcción es muy simple. Los únicos dispositivos un poco difíciles
de encontrar son el audífono de cristal y el diodo de cristal de germanio. No se pude usar otro
tipo de diodo que no sea de germanio.
El radio funciona mejor con una bobina como la que se muestra arriba, pero hay que tener
cuidado de que las espiras estén bien juntas. Para esto se puede hacer el aparato bobinador
que se muestra abajo.
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TRANSMISOR EXPERIMENTAL
El proyecto que presentamos es puramente experimental/didáctico, de modo que el alcance de
este transmisor no pasa de algunos metros, y su frecüencia no está biem controlada, lo que
significa que no debe ser aplicado en cualquier tipo de comunicación a larag distancia. Abajo
se pude ver el circuito esquemático:
Zumbador
4 pilas
Manipulador o botón
de presión
El “zumbador” es en realidad un vibrador que rapidamente interrumpe y establece la corriente
que circula por el circuito. Esta corriente excita a la bobina y al capacitor que forman el circuito
“resonante”, produciendo asi la oscilación que se propaga por el espacio en la forma de ondas
electromagnéticas.
El manipulador es simplemente un interruptor (botón de timbre) que permite conectar y
desconectar la corriente en el circuito, de modo que se puedan enviar mensajes en código
telegráfico (Morse).
La bobina L1 consiste de 100 espiras de alambre de cobre esmaltado Numero22 envuelto en
una barra de ferrita, y el capacitor variable es del tipo común (1 sección) que se obtuvo de un
viejo radio.
Para hacer funcionar, se coloca el transmisor en las proximidades de un radio de AM sintonizado
en una frecuencia libre. Se presiona el manipulador y ajuste el vibrador para que entre en
funcionamento (vibración) se producirá una pequeña chispa en los contactos. En este punto, un
fuerte zumbido debe ser oido en el rádio colocado en las cercanías.
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MICROTRANSMISOR A
TRANSISTORES
Este es un se ncil lo
tran smisor
de
frecuencia estable, muy
fa ci l de co nstru ir
sig ui en do
l os
di ag rama s
q ue
adjuntamos.
Rojo
La bobina L1 consiste de 80 espiras de alambre de cobre esmaltado (#22 ou #24), enrroladas
en una barra de ferrita de 10 a 15 cm de longitud, 1,0 cm de diametro, con derivación en la
esp ira 4 0a . El tra nsisto r pu ed e ser e l BC5 48 o eq ui val en te d e u so ge ne ral .
El capacitor variable puede ser de un radio transistorizado en desuso.
Para ajustar el transmisor, que opera emitiendo una onda continua (CW), basta presionar el
manipulador y ajustar CV para la señal se capte en un radio colocado cerca, sintonizado en un
punto libre de la faja de las ondas medias.
Lista de material
Q1 - BC548 o equivalente
L1 - Ver texto
CV - Ver texto
C1 - 22 nF - capacitor ceramico
C2 - 100 nF - capacitor ceramico
R1 - 10k, 1/8W - resistor (marron, negro, naranja)
S1 - Manipulador o interruptor de presión
B1 - 3V o 6V - 2 o 4 pilas pequeñas
Diversos: alambre de conección, barra de ferrita, porta pilas, puente de terminales, base de
montaje etc.
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CELD
CELDA
A SOLAR DE LAMIN
LAMINA
A
DE COBRE
Una celda solar es un dispositivo que convierte la energía limínica del sol en electricidad.
Las celdas solares que se usan en las casas de campo y otros están hechos de silicio y
requieren mucha tecnología para construirlos.
Esta es una celda solar muy simple que no es tan eficiente, pero que te servirá para hacer
demostraciones en una feria de ciencias o con los alunmos de tu colegio. Su construcción
lleva como una hora.
Esta celda solar está hecha de oxido cuproso en ves de silcio. El óxido cuproso es uno de
los primeros materiales que mostraron el llamado efecto fotoeléctrico en el cual la luz hace
que la electricidad fluya en un material determinado.
Albert Einsten trató de explicar el efecto fotoeléctrico, lo que le hizo ganar el premio Novel
y lo llevó a descubrir la Teoría de la Relatividad.
Materiales:
Necesitarás:
Un trozo de lámina de cobre de 30 por 30 cm, que no sea ni muy grueso ni muy
delgado. Aunque funcionará con lo que encuentres.
Dos clips tipo “quijada de caimán”.
Un tester bien sensible o un microamperímetro. Puedes usar los medidores de
corriente de los radioreceptores antiguos.
Una hornilla eléctrica que cuando se
caliente, su resistencia se vuelva roja.
Una botella de plástico descartable o
un frasco de vidrio de boca ancha.
Sal de mesa.
Agua limpia.
Papel de lija o cepillo de cerdas de
alambre para taladro eléctrico.
Tijeras para cortar metal.
Se puede usar una cocina eléctrica como la
que se ve al lado.
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Cómo se contruye la celda solar
1. El primer paso es cortar un trozo de cobre del tamaño de la hornilla. Nos lavamos las manos
para no dejar manchas de grasa en la lámina. Luego lavamos la lámina para quitar todo rastro
d e gra sa y fin al men te l ij amo s cu al qu ie r tra zo d e corrosi ón o suci ed ad .
Luego colocamos la lámina sobre el calentador y hacemos que caliente al máximo.
2. Al calentarse el cobre se observan
bellas figuras producidas por la oxidación.
El cobre se cubrirá con los colores rojo,
naranja y púrpura.
3. Al calentarse más el cobre, los colores
son reemplazados con una capa obscura
de óxido cúprico. Este no es el óxido que
buscamos, pero luego se descascara
mostrando los colores rojo, naranja y
púrpura del óxido cuproso que se
encuentra por abajo.
Los últimos rastros de color desaparecen
al calentarse la cocina tomando un color
rojo.
Figura 1
4. Cuando el calentador de la cocina está
al rojo vivo, la lámina de cobre se cubrirá
con una capa de óxido cúprico. Deja
calentando por media hora, para que la
capa negra sea gruesa. Esto es
importante porque una capa gruesa se
descascara muy bien, mientras que una
capa delgada se quedará colada al cobre.
Figura 2
Figura 4
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Figura 3
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Después de media hora apaga la hornilla y deja la lámina sobre ésta para que se enfríe
lentamente. Si haces enfriar muy rápidamente el óxido negro se quedara pegado al cobre.
Al enfriarse el cobre, se encoge, lo mismo que el óxido, pero en forma diferente, lo que hace
que el óxido salte en forma de escamas.
Cuando el cobre ha enfriado a la temperatura ambiente (unos 20 minutos) la mayor parte del
óxido negro se habrá separado. Frota un poco con las manos debajo de agua corriente para
separar los trozos pequeños. Resiste la tentación de quitar todas las manchas negras raspando
fuerte o doblando el cobre. Esto podría dañar la delicada capa roja de óxido cuproso que hace
que funcione la celda solar.
Corta otra lámina de cobre del mismo tamaño que la anterior, dobla ambas piezas suavemente
de manera que quepan dentro de la botella o frasco sin tocarse. La capa de óxido debe apuntar
hacia el exterior de la botella.
Coloca dos clips “quijada de caimán”, uno a cada lámina. Conecta el clip de la lámina sin tratar
al terminal positivo del tester o microamperímetro. El clip de la lámina con óxido debe ir al
terminal negativo. Ahora vierte agua salada (usa unas tres cucharas de sal) en la botella, cuidando
que el agua no llegue a los clips, deja unos 3 cm de espacio entre el agua y los clips. Estos no
deben mojarse.
La foto de al lado
muestra la celda
solar en la
sombra, nota que
el tester indica 6
microamperios de
corriente.
La celda solar es
una batería, aún
en la obscuridad.
Debido al agua
salada que la
hace funcionar
como una pila
electroquímica
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LAS CAMPANAS DE FRANKLIN
Simple experimento, fácil de construir, te toma unos 5 minutos con materiales caseros. Este
experimento tiene forma de una campana, con el badajo que golpea furiosamente a ambas
latas de bebida de cola varias veces por segundo. Es por esta razón que se lo conoce también
el expeimento de las campanas de Franklin.
De vez encuando aparecen chispas azules que se deben al alto voltaje generado.
MATERIALES
Materiales que necesitas:
- Dos latas de gaseosa.
- Un objeto de plástico, como una puntabola.
- 15 centímetros de hilo.
- Dos láminas de aluminio de unos 30 cm (se
usan para hornear en la cocina y para envolver
comida).
- Cinta adhesiva.
- Dos cables con clips "quijada de caimán"
COMO SE HACE
Simplemente observando la foto ya puedes
construir tu motor.
Quita los aros de arriba que son para abrir
las latas. Ata uno de los aros al hilo, el otro extreo
del hilo átalo al medio de la puntabola d plástico.
Coloca las latas con una separación de 6 cm a
10 cm.
Coloca la puntabola (le dicen birome en
algunos países) sobre las latas, de manera que
el aro se balancee como a una altura de 3 cm
de la mesa sobre la que has colocado las latas.
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Conecta un cable (sujetando con cinta adhesiva) a la lata de la derecha (no olvides pelar el
aislamiento de plástico), este será el cable para conectar a tierra y el otro extremo debe
conectarse a tierra como una pileta de agua, o a la tierra del computador, si no hay tierra,
puedes sujetar el cable (pelado) con las manos, porque tu haces una buena conección a tierra.
Conecta el otro cable a la otra lata (la de la derecha). Su otro extremo será conectado a una
fuente de alto voltaje.
Esto es más fácil de lo que suena, porque una fuente inofensiva de alto voltaje es el monitor de
computadora o la TV. Como puedes ver en la foto, el aparato está sobre el TV. Se presiona un
trozo de lámina de aluminio de unos 30 cm de longitud en la pantalla. Se cuela porque la pantalla
está cargada de electricidad.
COMO FUNCIONA
Conecta el cable de la lata derecha a la lámina
de aluminio. El aparato comienza a funcionar al encender la TV. El aro es atraído por una de las
latas y cuando la choca, es atraído por la otra lata y la acción se repite.
PORQUE OCURRE ESTO
Dentro del TV hay un generador de alto voltaje que se usa para mandar electrones a la pantalla
y que crean las imágenes. Al colocar un conductor de gran tamaño en la pantalla construimos un
capacitor que se carga en forma parecida a las baterías de los autos y usamos la electricidad
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fuera del TV. El voltaje con el que se carga nuestro capacitor es alto, pero tiene muy poca
corriente, de manera que si tocamos la lámina, la descarga no es más peligrosa que si caminamos
por una alfombra y luego tocamos el picaporte de la puerta. La lata de la derecha está conectada
al alto voltaje y la de la izquierda a tierra, por lo que la electricidad se va a tierra.
Los electrones de la lata de la derecha atraen al aro, al tocar éste a la lata, se carga con el
mismo tipo de electricidad y como dos objetos cargados con el mismo tipo de electricidad se
repelen, el aro es lanzado hacia la otra lata, donde se descarga y se repite el proceso.
Hilo con aro de
Puntabola
la lata
Conectar al TV
Conectar a Tierra
OTRA VERSION
Este aparato se llama "Las campanas de Franklin", científico norteamericano, que, como ya
sabes, estudió la electricidad producida por los rayos. Usaba el aparato para detectar los rayos
en las tormentas. El conectaba uno de los cables a su pararrayos y el otro a una bomba de agua
de hierro, que hacía de tierra. Claro que no usó latas de bebidas, sino campanas. También
puedes hacer unas bolitas de lámina de aluminio, para después colgarla entre las latas. Puedes
hacer el mismo aparato con campanitas.
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Un simple generador
Vandegraaff
Construiremos un diminuto aparato que puede generar hasta 12 000 voltios a partir de una lata
de soda y una banda de goma (liga). Este aparato se llama Van de Graaff , se lo puede encontrar
en los museos de ciencia porque puede producir hasta 500 000 voltios o más. El nuestro es
más modesto pero puede producir chIspas de unos 2 centímetros de longitud, aunque el
amperaje (la corriente) es muy poca, por lo que el aparato, con sus 12.000
voltios no es peligroso. Produce electricidad estática.
MATERIALES
Materiales que necesitas :
- Una lata vacía de soda
- Un pequeño clavo
- Una liga (banda de goma) grande de
1 o 2 centímetros de ancho y de 6 a
10 cm de largo
- Un fusible de unos 5x20 millimetros
- Un pequeño motor de corriente contínua (de
un juguete)
- Un vaso de plastoform (o de papel
parafinado)
- Pegamento instantáneo
- Dos cables de unos 15 cm de longitud
- Dos piezas de tubo de tuberia plástica de
3/4 de pulgada PVC de 5 o 7 cm de longitud
- Acople de 3/4 de PVC
- Un conector T de 3/4 PVC
- Cinta adhesiva
- Un bloque de madera
COMO SE HACE
Iniciaremos por la parte de
abajo.
Lo primero que hay que
hacer es cortar una pieza de 5
a 7 centímetros de un tubo de
3/4 de pulgada de PVC y se lo
encola a una base de madera.
Esta pi eza su je tará el
generado r y nos permiti rá
quitar con facilidad así como
reempla zar a l a ba nda de
goma (liga) o hacer ajustes.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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Como se ve en la foto, el cable pelado se sujeta
en si lugar con cinta adhesiva o pegamento. Se
coloca la banda de goma en la polea y se deja
que cuelgue del conector T.
Ahora, cortamos unos 8 a 10 cm de tubo de 3/4
de PVC. Este irá sobre el conector T, con la
banda de goma en el interior. Usamos un clavito
para sujetar la banda de goma. El largo del tubo
debe ser de la misma longitud que la banda de
goma. Esta no debe estar muy estirada porque
la fricción evitará que el motor gire.
Cortamos el vaso de plastoform desde la
base, dejando unos 2.5cm y cortamos un
agujero del mismo diámetro que el tubo en
la base y al medio. Introducimos el tubo
PVC por este agujero.
Luego perforanos tres agujeros en el acople
de PVC. Dos de estos tiene que estar en
lugares opuestos porque sujetarán el clavito
que actuará de eje para la banda de goma.
El tercer agujero se encuentra entre los otros
dos
y sujetará el "cepillo" superior, el que, al igual
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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que el de abajo se encuentra tan cerca que
"casi" toca a la goma. El cepillo superior se
sujeta al tubo de unión de PVC y el acople se
pone en el tubo de 3/4 sobre el soporte de vaso
de plastoform. La banda de goma se jala por
el acople y se lo sostiene en su lugar con el
clavo. Se pela el cable y se le da unas vueltas
para que los alambritos no se separen mucho.
El otro extremo del cable se sujeta dentro de
la lata de soda para que esté electricamente
conectado al "cepillo".
Necesitamos un pequeño tubo de vidrio que
funcione como polea de baja fricción y como
complemento "triboeléctrico" de la banda de
goma, ambos nos servirián para generar
electricidad estática por fricción. El vidrio y la
go ma son muy buen os gene rado res d e
electricidad. El tubo se consigue de un fusible
eléctrico. Los extremos metálicos se quitan con
un soldador.
Guarden las tapitas de metal...los usaremos
para otro proyecto! El tubito de vidrio no tiene
imperfecciones y no se romperá facilmente.
El siguiente paso es un poco difícil: metemos
el clavito por uno de los agujeros en el tubo,
luego se introduce el tubito de vidrio, después
la banda de goma que debe estar sobre el
tubito de vidrio y finalmente metemos el clavito
en el orificio del frente. La banda de goma debe
girar sobre el tubito de vidrio y este girar sobre
el clavito. Ahora encolamos la base del vasito
en el tubo de PVC. Es mejor usar silicona
caliente para que ayude a que esté estable.
Ahora ya podemos usar una lata de soda, estas
se usan porque no tienen esquinas, lo cual
minimiza la "descarga de corona". Con una
cuchilla, corta un agujero en la base de la lata.
Con el mismo borde del corte en la base, se
hace sujetar el cable pelado del "cepillo" y se
presiona la lata hasta que toque el vaso
cortado.
Finalmente, soldamos unos cables al motor
para las pilas. Se pueden usar un par de pilas,
o una batería de 9 voltios. Pero la batería hace
girar demasiado rápido al motor y se rompe el
tubo de vidrio, aunque el voltaje obtenido es
más alto.
Para hacer funcionar el Van de Graaff conecta
las pilas. Si los "cepillos" están muy cerca, pero
sin tocar a la banda de goma, sentirás una
chispa que sale de la lata de soda al acercar
el dedo. Es buena idea sujetar con la otra
mano el cable de abajo, del cepillo inferior.
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COMO FUNCIONA?
Seguramente que, alguna vez, frotaste un globo
en tu cabello, luego lo pegaste a la pared. Si
nunca lo haz hecho inténtalo! El generador Van
de Graaff usa este mismo truco, así como otros
dos para generar el alto voltaje necesario para
producir una chispa.
El primer truco
Cuando el globo hizo contacto con tu cabello,
las moléculas de goma tocáron las moléculas
de cabello. Al tocarse, las moléculas de goma
atraen electrones de las moléculas del cabello.
Al apartar el globo del cabello, algunos de esos
electrones se quedan en el globo, dándole una
carga negativa. Los electrones extra en el globo
rep el en a l os el ectro ne s e l l a p ared
empujándoles de la superficie. La superficie de
la pared se queda con una carga positiva,
porque hay menos electrones que cuando era
neutra. La pared con carga positiva atrae al
globo negativo con fuerza suficiente como para
mantenerlo pegado contra sí. Si seleccionamos
materiales y los frotamos unos con los otros,
podemos encontrar cuales se quedan con carga
negativa y cuales con carga positiva. Podemos
tomar estos objetos en pares y colocarlos en una
lista; del más positivo al más negativo. Esta lista
se llama La Série Triboeléctrica. El prefijo Tribosignifica "frotar".
La Serie triboeléctrica
Los Más positivos
(en este extremo pierden electrones)
asbesto
pelo de conejo
vidrio
cabello
nylon
lana
seda
papel
algodón
goma dura
goma sintética
poliester
plastoform
orlon
saran
poliuretano
polietileno
polipropileno
Cloruro de Polivinilo (tubo PVC)
teflon
goma de silicona
Los Más negativos
(en este extremo roban electrones)
Nuestro Van de Graaff usa un tubo de vidrio y
una banda de goma. Esta roba electrones del
tubo de vidrio, dejándolo con carga positiva,
mientras que la goma se queda con carga
negativa.
En este dibujo se puede ver claramente la
banda de goma las poleas y los "cepillos" en
ambos extremos, arriba y abajo.
El segundo truco
La carga triboeléctrica es el primer truco. El
segundo está en los cepillos de alambre.
Cuando se acerca un metal a un objeto
cargado, éste hace que los electrones en el
metal se muevan. Si el objeto tiene carga
positiva jala los electrones, si tiene carga
negativa los empuja. Los electrones tienen
carga negativa. Como cargas iguales se
repelen y los electrones tienen todos igual
carga , si empre tratan de esta r lo má s
alejados posibles los unos de los otros. Si el
objeto de metal tiene una punta, los electrones
en ésta son empujados por el resto de los
electrones en el resto del objeto. Entonces en
una punta hay muchos electrones empujando
desde el metal, pero ninguno empujando desde
el aire. Si hay suficientes electrones en el
me tal , e stos pu ed en e mp uj ar a otro s
ele ctron es hacia el aire . Los electrone s
aterrizan en las moléculas del aire dandoles
u na ca rg a ne ga ti va . El a ire ca rg ad o
negatívamente es repelido del metal cargado
negatívamente y un viento con carga negativa
sopl a desde e l me tal. Se l lama a esto
"descarga de corona" porque se puede
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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observar una luz en forma de corona. Lo mismo
pasa a la inversa si el metal tiene muy pocos
electrones (si tiene carga positiva). En la punta,
todas las cargas positivas en el metal jalan
todos los electrones dejándolo muy cargado.
las moléculas de aire que llegan a la punta
pierden electrones por la punta positiva. Las
moléculas de aire son ahora positivas y son
repelidas por el metal con la misma carga.
El Tercer truco
Luego de aprender este último truco podremos
entender el funcionamiento del generador.
Dijimos que todos los electrones tiene la
misma carga y tratan de alejarse unos de otros
tanto como sea posible. El tercer truco usa la
lata de soda para tomar ventaja de esto. Si le
damos a la lata una carga de electrones, estos
tratarán de estar lo más alejados unos de otros
como sea posible. Esto tiene el efecto de que
todos los electrones se van al exterior de la
lata. Cualquier electrón en el interior sentirá el
empu je de l os o tros y se mo ve rá . L os
electrones en el exterior sienten el empuje de
la lata, pero no del aire que no tiene carga.
Esto significa que si ponemos electrones en
el interior de la lata, serán jalados al exterior.
Po demos mete r tantos ele ctrones como
queramos al interior de la lata, todos se irán al
exterior.
Entonces cómo funciona el VDG?
Funciona haciendo trabajar los tres trucos que
hemos visto. El motor hace girar la goma. Esta
va alrededor del vidrio y le roba electrones. La
banda de goma es más grande que el tubo de
vidrio. Los electrones robados del vidrio se
distribuyen por toda la banda de goma. La
carga positiva del vidrio atrae electrones del
cable en el cepillo superior. Estos electrones
cargan el aire saliendo de los puntas del
cepillo. El aire es repelido por el cable y atraído
al vidrio. Pero el aire cargado no puede llegar
al vid rio , p orque la b and a de goma se
interpone.
El aire cargado llega a la goma y le transfieren
electrones. La banda de goma llega al cepillo
de abajo. Los electrones en la goma empujan
a los electrones del cable. Los
electrones
del cable son alejados y se van a tierra o a la
persona que está agarrando el cable. Las
puntas del cepillo inferior son ahora positivas
y ellas jalan a los electrones de cualquier
molécula de aire que las toque. Esta moléculas
positívamente cargadas son repelidas por el
cable con la misma carga y son atraídas por
los electrones de la goma. Cuando llegan a
ésta, recoge de nuevo sus electrones y la goma
y el aire pierden su carga. La banda de goma
está ahora lista para robar más electrones del
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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tubo de vidrio. El cepillo de arriba está conectado
a la lata de soda. Tiene carga positiva y atrae
electrones de la lata, las cargas positivas de la
lata se alejan unas de otras. Se transfieren
electrones de la lata de soda hacia tierra, usando
la banda de goma para esto. En poco tiempo la
lata de soda pierde tantos electrones que se
Trucos con el Van de Graaf
Una de las cosas interesantes para ver con el
VDG es cómo las cargas iguales se repelen.
Tomamos papel de servilleta y cortamos tiras
de este liviano papel. Encolamos con cinta
adhesiva los extremos y luego sujetamos al
generador Van de Graaf. Se verá como si la
lata de soda tuviera cabello. Al encender el Van
de Graaff , notamos que las tiras de papel
adquieren la misma carga y se repelen las
unas con las otras. Las tiras se paran como
los pelos en la espalda de un gato. Si tenemos
un compañero con el cabello muy delgado,
podemos pedirle que se suba a un banco de
plástico y toque el generador VDG, al instante
su cabello se parará.
vuelve 12 000 vol tios más positivo que la
conección a tierra. Si la lata fuese más grande
se llegaría a un voltaje más alto. El Aire se ioniza
en un campo eléctrico de unos 50 000 voltios
por centímetro. El aire ionizado conduce la
electricidad como un cable. Se puede ver el aire
ionizado
conduciendo electricidad cuando
se calienta tanto que emite luz, en este caso le
llamamos chispa eléctrica.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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DETECTANDO LA ELECTRICIDAD DE LA
INTRODUCCION
TIERRA
Si los campos eléctricos fueran visibles, entonces tendríamos una vista increible. Al pararnos
sobre una colina se podría ver un bosque de líneas de campos eléctricos salinedo del suelo e
todas direcciones y llegando a la inonosfera. Incluso se podrían ver tormentas, de hecho el
campo eléctrico de la Tierra es más dinámico que su contraparte magnética.
Estos fenómenos eléctricos se generan por las miles de tormentas que se producen en nuestro
planeta con 100 rayos por segundo y por la carga de electricidad estática producida por las
gotas de lluvia. Como rsultado vivimos en un oceano de carga negativa que genera un campo
eléctrico de 100 voltios por metro de elevación. En otras palabras, cuando estamos parados,
nuestra cabeza tiene 200 voltios más que nuestros pies y cuando una tormenta pasa por arriba
el campo eléctrico se pued incrementar a miles de voltios por metro. Por fortuna hay muy pocas
cargas libres (electrones libres e iones positivos) en el aire que nos rodea, de manera que
estos altos voltajes no puedn crear grandes corrientes, las cuales nos electrocutarían.
Para monitorear el campo eléctrico de la Tierra se puede usar un aparato que mide campos
eléctricos por medio de dos discos metálicos con ranuras montados coaxialmente y verticalmente,
con sus superficies casi en contacto. Un disco se fija y se conecta a tierra en la caja del
instrumento y el otro se hace girar a alta velocidad. (Conectar el instrumento a la tierra de la caja
y no a la superficie de la Tierra permite que el experimentador tome medidas desde cualquier
lugar, incluso desde un aeroplano en vuelo.)
Cuando las ranuras no están alineadas, el campo eléctrico local llega a la placa superior y ahce
que algo de la carga libre vaya a tierra. Pero como los conductores bloquean los campos
eléctricos, la placa inferior bloquea a la placa superior cuando las secciones de metal están
alineadas, permitiendo que las cargas retornen. Al hacer girar la placa inferior hace que la
corriente vaya y vuelva en el cable de tierra y los pulsos eléctricos se pueden detectar con un
circuito sencillo.
Figura 1: Aparato que mide las fluctuaciones
en el cmapo eléctrico de la tierra. El aparato
funciona debido a dos discos con ranuras, uno
de los cuales gira. Para mayor precisiopn el
instrumento debe ser calibrado con equipos
adicionales (en rojo).
Al molde
superior
Al medidor
Al voltímetro
Al
molde +
9
voltios
inferior
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
Pagina 41
CONST
CONS
TRUCION
RUCI ON
TRUCI
Para hacer el aparato se toman dos
moldes de acero para hacer queques y
se les corta una 12 ranuras igulamente
espaciadas a 15 grados de sus bases
circulares. Para hacer girar uno de los
moldes se usa un motor eléctrrico de alta
velocidad, estos motores tienen una
velocid ad de en tre 1 00 0 a 7 000
revoluciones por minuto (rpm), a estas
velocidades con los moldes con cortes
a 15 grados, el campo de la tierra genera corrientes de un nanomaperio en el
cable a tierra con frecuencias que varían
entre los 200 hertz (para 1 000 rpm) a
los 1 400 hertz (7 000 rpm). ESta señlan
se pude detectar con un simple circuito
con ten ie nd o un amp li fica do r de
transductancia y un amplificador de
picos. De hecho este instrumento puede
detectar cambios de una milésima en el
ca mpo del a mbien te. Más aún una
comp utado ra an alizand o l os da tos
pu ed e ah ce r seg ui mi en to de la s
fl uctu acio ne s riva li zan do a lo s
instrumentos profesionales.
Se usa un transportador para dibujar las
ranuras, luego se asegura con prensas
C los moldes a una pieza circular de
madera que facilita el corte de las ranuras
por medio de una sierra caladora de esta
man era o bte nd remos do s j ue go s
idénticos de ranuras. Uno de los moldes
es el snsor estacionario y el otro el
giratorio.
TORNILLO DE TEFLON
ARANDELAS DE TEFLON
RECIPIENTE DE METAL
MOTOR ELECTRICO
MALLA METALICA
TORNILLO DE METAL
EJE DE MADERA
RECIPIENTE DE METAL
ESPACIADOR DE PLÁSTICO
MOLDE SENSOR CON 12
RANURAS DE 15
GRADOS
ESPACIADOR DE GOMA
CIRCUITO ELECTRONICO
CUBIERTO CON MALLA
DE ALAMBRE
ESPACIADOR DE PVC
ENCOLADO A L EJE PERO
NO AL MOLDE
MOLDE GIRATORIO
SEGMENTO DE PVC
ASEGURA EL MOLDE
GIRATORIO AL EJE
Figura 2: Montaje vertical
de las partes incluyendo los
moldes de queques con
ranuras.
Como el motor eléctrico genera ciertas cantidades de ruido electromagnético, se deben tomar
ciertas precausiones. Aún el eje de metal genera energía y si se conecta el disco giratorio
directamente se generará ruido que impedirá que el aparato funcione correctamente. Para
evitar esto se le coloca al eje un material no conductor, tal como madera o plástico, de unos 2,5
cm de diámetro. Se usa un taladro de mesa para perforar con precisión un agujero en el medio
exacto de la extension de madera o plástico y luego se encola el eje del motro en este agujero
con pegamento epóxico (poxilina, etc). Luego se aisla el motor montandolo coaxialmente, con
tornillos y arandelas de teflon, al interio y exterior de un contenedro de metal como los que se
encuentran en esculas (o se puede usar una cubeta de metal). Finalmente se atrapa la mayor
parte de la radiación indeseable con dos capas de malla metálica para ventanas.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
Pagina 42
A continuación se corta un segundo recipiente de metal de manera que quepa en el primer
recipiente que sujeta al motor. Luego se perforan aguajeros en el medio del molde de queque
que será el sensor y un tercer molde que servirá para calibrar el instrumento. En este agujero
debe caber el eje de madera. Durante el proceso de calibración se nececita cargar el tercer
molde de modo que se le fija un cable conductor. Tres pequeños espaciadores de goma los
detendrán en su lugar sin que se unan. Fija los cables con tornillos usando aisladores y perfora
agujeros en la lata externa para sacar el cable por ese lugar.
El circuito debe estar conectado a la lata (recipiente) interior en un lugar directamente debajo
del molde sensor. Para reducir la interferencia eléctrica, los cables que conectan el molde sensor al circuito deben ser lo más cortos posibles. Además se debe colocar un trozo de malla
metálica alrededor del circuito. Se tiene que forzar a las seáles para que pasan por el
amplificador, de manera que hay que asegurarse de que los cables de tierra son la única
conección eléctrica ente el molde sensor y el recipiente. Se instala todo el conjunto en el interio
de otro recipiente de metal usando aisladores. Luego se corta un trozo de PVC de 2,5 de
diámetro interior un espaciador que 1 cm de longitud. Desliza el espaciador en el eje de madera
y que descance contra el molde sensor, se encola el espaciador solo en el eje (si se lo encola en
el molde sensor, el eje no girará). Finalmente se perfora un agujero en el medio del molde
inferior de manera que se lo pueda asegurar en el eje entre el espaciador y la segunda pieza de
tubo PVC.
Para calibrar el instrumento se necesita asegurar un cuarto molde de queque de acero
coaxialmente al extremo de una varilla de madera y un molde para pizzas (para evitar el campo
eléctrico de la Tierra) en el otro extremo. Se inserta este implemento dentro del emsamble de
recipientes de metal.
AMPLIFICADOR
DETECTOR DE PICOS
BAJ A
SENSIBILIDAD
MEDIA
SENSIBILIDAD
ALTA
SENSIBILIDAD
MOLDE
DETECTOR
CONECTAR
DIRECTAMENTE AL
RECIPIENTE DE LOS
INSTRUMENTOS
FUENTE DE ALIMENTACION
Figura 3: Circuito conteniendo un
amplificador de transconductancia y
un detector de picos.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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Un voltaje entre los moldes superior e inferior crea un campo que se aproxima al de la Tierra.
Con dos centímetros de separación entre estos moldes, una diferencia de 2 voltios crea 100
voltios por metro en el interior del instrumento. Se puede calibrar este instrumento en la
parte baja de su escala con una bateria de nueve voltios y un reóstato. Para simular el campo
generado por una tormenta eléctrica se requiere un voltaje de 200 voltios, pero se debe tener
en cuenta que ester voltaje puede matar.
Se usa el instrumento en el exterior, alejado de los edificios y colocado sobre un poste de madera
o cualquier aislante en forma de anillo. De cualquier forma hay que asegurarse que la apaertura
inferior del aparato no tenga ninguna obstrucción hacia el suelo. Si se lleva la señal hasta una
casa con un cable coaxial, se podrá monitorear confortablemente el campo en todo tipo de
clima
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GENERADOR
DE
KELVIN
Sifón
Recipiente de
agua
Grampa
ajustable de
madera
Tubos de metal
Soldadura
Alambre
grueso
Espacio para la
chsipa
Soldadura
Chorros alternos
hechos al presionar
un tubo de cobre
de 1/4 sobre un
clavo
Lámpara
de Neón
Bloques de plástico o
plastoform
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
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Este es el generador electrostático de Lord Kelvin de “gota de agua” . La primitiva máquina
electrostática en la cual se basa el moderno generador Van de Graaff. Ambas máquinas
transforman la energía mecánica en eléctrica, empleando la fuerza mecánica para separar cargas
eléctricas de signos opuestos y empujra las cargas iguales en forma conjunta. En otras palabras
se hace un trabajo para evitar la repulsión mutua de cargas iguales.La diferencia de potencial
en las terminales de las máquinas se incrementa por estos medios.
Lord Kelvin logró el mismo resultado que la máquina
Tubo transparente de
van de graff hace más de un siglo suspendiendo agua
plástico para acuario
de un recipiente (produciendo trabajo) y permitiendo
que caiga en forma de gotas a través de conductores
arreglados de tal forma que las gotas actuaban como
portadores de carga. Este aparato puede generar
suficiente voltaje como para encender un foco de neón.
COMO SE CONSTRUYE
El reservorio de agua es una lata de leche en polvo
desechada y los colectores latas de jugo de naranja.
Estos colectore s debe n estar col oca dos sobre
aislantes tales como bloques de plástico, plastoform,
etc. Un trozo de alambre grueso se suelda a cada lata
y a los extremos de cada alambre un trozo de tubo de
metal de 2,5 cm de diámetro. Estos tubos se encuentran
auna altura de más o menos 7 cm de las latas.
Cerca de
7cm
Agujero
en la
Madera
Un pequeño foco de neón se suelda a uno de los
alambres en un punto donde ambos alambres se
cruzan, ver los dibujos. Se deja un espacio para que
salte una chispa entre la otra pata del foco neón y el
segundo alambre.
Se usa un tubo de goma o de plástico para hacer caer
el agua desde el recipiente principal por medio del
efecto sifón. Se coloca en el extremo del tubo que
ingresa al reservorio una tuerca para que tenga peso y
no se salga de la lata.
Se usa una pinza de madera para ropa y se le coloca un tornillo con su tuerca que nos permitirá
hacer ajustes a la velocidad en que el agua cae.
Se usan tubos de vidrio o de cobre en forma de T con picos delgados en los extremos. Estos se
deben colocar justo en el centro de los tubos cortos conectados a los alambres. Si no se
dispone de tubos de vidrio se puden usar tubos de cobre. Para hacer los picos simplemente se
coloca en los extremos de los tubos un clavito y se aplana el resto con un martillo.
En caso de que no se disponga de ninguno se pude ehacer un dispositivo como el que se
muestra en la figura, con tubos de plastico como los que se venden para inyectar suero en los
hospitales. Inclusive se puden usar los dispositivos para controlar el flujo que vienen en esos kits
para controlar el flujo de agua.
Experimentos para Ferias de Ciencias - M. Vargas
Pagina 46
El flujo de agua se ajusta de manera que el el chorro rompa en pequeñas gotas dentro de los
tubos. Una vez que se ha hecho esto, la máquina comienza a trabajar. El máximo voltaje generado
está limitado por el eapcio que hay entre la patita del foco de neón y el alambre conductor que
une el tubo con la lata inferior. Si se colocan ambos muy cerca ocurren frecuentes chispas
acompañadas por destellos débiles del foco neón. Con una separación mayor las descrgas
son menos frecuentes pero el foco brilla más. Si la separación es mayor a 1 cm, las fuerzas
eléctricas alterarán el camino de las gotas. En vez de caer verticalmente, virarán hacia la lata
opuesta. Esto hace que se formen interesantes formas en las gotas y se forma un fino espray,
pero al mojarse el conjunto, el aparato deja de funcionar porque es muy sensible a la humedad.
COMO FUNCIONA
Una vez que el aparato empieza continúa trabajando porque es eléctricamente inestable.
Asumamos que al principio la lata de la derecha está cargada positivamente un poco más que
la de la izquierda. El tubo de la izquierda tendrá el potencial de la lata derecha y viceversa. Las
cargas negativas (presentes en forma natural en el agua) serán atraídas en el chorro de agua
del tubo izquierdo positivamete cargado. Al romperse el chorro, las cargas negativas son
atrapadas en la gotas y alejadas (por gravedad) del tubo que las atrae y hacia la lata cargada
negatívamente en contra de la fuerza de repulsión electrostática. Por tanto la carga en la lata de
la izquierda se vuelve cada vez más negativa (se guarda carga eléctrica así como agua en la
lata). Un mecanismo idéntico ocurre en el otro lado del aparato, donde la carga que se acumula
es de signo opuesto. La diferencia de potencial se incrementa sin límite de no ser por las fugas
del sistema.
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Pagina 47
BOBINA TESLA
Esta bobina tesla se hace con materiales que
podemos encontrar alrededor de la casa o el
tal le r. N o requ ie re mu ch os ma teria le s ni
herramientas, pero si mucha paciencia. Cuando
me refiero a “materiales en el taller” yo me
supongo que los que leen esto son como yo, que
g ua rd o tod os lo s a pa ra to s qu ema do s y
desca rtados e n u n cuarto especial de los
“tesoros”.
LO BASICO
No se pretende dar una clase de electrónica; la bobina tesla usa una condición de resonancia
para incrementar, digamos, unos 10 000 voltios a 1 millón de voltios. Lo interesante de todo es
que el voltaje de salida no depende de la cantidad de alambre del secundario, tal como los
transformadores convencionales. Esta condición de resonancia es como empujar a un niño en
un columpio, si le das un empujón en el momento exacto, el niño irá cada véz más alto. El
circuito tanque del inductor primario y el capacitor resuena a una frecuencia fija dependiendo
de los valores de capactitancia e inductancia. Para que las cosas funcionen el oprimario tiene
una gran capacitancia y una pequeña inductancia. Para que se tenga la misma frecuencia,
nuestro secundario tiene una pequeña capacitancia (el toroide) y una gran inductancia (bobina).
Para complicar un poco más la idea, se provee el voltaje a la bobina primaria a la misma
frecuencia de resonancia. El voltaje de alta frecuencia se logra cargando un capacitor hasta
que llega a un voltaje que rompe a través del aire por un par de terminales. La distancia entre los
terminales se ajusta hasta que se obtenga la frecuencia correcta. Abajo se puede ver un diagrama
del circuito.
La entrada es de 220 V CA y el Tr1 da unos 10 000 V a varios mA. S.G. son terminales de
seguridad en los que salta una chispa, L1 y L2 son chokes de alta frecuencia, g1 son los terminales
de chispa, C1 es el banco de capacitores primario y L3 es el inductor primario. L4 es la bobina
secundaria y Trm1 es el toroide o capacitor secundario.
FUENTE DE PODER
Transformador de letreros de neón
La f ue nte d e po rd er es u n
transformador para letreros de neón de
5,000-10,000 V y 30-100 mA.
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Fuente de poder
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Capacitor de Descarga
Capacitores para Televisores de alto Voltage
Los capacitores son muy importantes porque se usan altos
volatje s. Recomined o que se u sen capa cito res de
televisores. Es posible que de vez en cuando alguno de
ellos se queme entre humo y ruido.
Spark Gap
Se necesita: Tornillos y tercas de 1/4"
Para que la bobina tesla funcione apropiadamente los
terminales de arco deben ser hechos lo mejor posible. El
metodo más simple consiste de dos tornillos tal como se ve
en la foto. De esta manera la distancia entre ellos se puede
ir ajustando. El problema es muy simple: una vez que el aire
entre los tornillos se ha ionizado con el arco voltaico que se
produce, la resistencia en el aires se reduce por el incremento en la temperatura, por tanto la frecuencia varía mucho.
Para evitar esto se debe hacer el “quench” es decir enfriar
la chispa. Una forma es tener una docena de terminales, o
soplar aire comprimido, etc. Me parece que lo más simple
es usar el dispositivo que se muestra arriba.
Capacitores de descarga
Spark gap
BOBINA PRIMARIA
Tapa de una Lámpara de Mesa
Se usa parte d e u na l ámp ara de mesa
colocada al revés y se envuelve sobre ésta un
alambre de cobre recubierto de plástico. Se
san 8 metrso de alambre de cobre No. 12 o
14 enrrollado tal como se ev en la foto.
BOBINA SECUNDARIA
Para hacer la bobina secundaria se debe usar
un tubo de plástico de PVC o incluso un tubo
de cartón de 4 pulgadas de diámetro com 1
metro de longitud, alambre esmaltado No #22,
#24 o #26. Deben enrrollarse unas 2 00 espiras
del alambre esmaltado en el tubo, dejando
unos 5 cm en cada extremo del tubo.
Bobina primaria
Conectando el Secundario a Tierra
No se conecta a la tierra regular de la casa,
sino qu e se usa un ob jeto de metal lo
suficientemente grande como un mueble
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Toroide
Bobina
secundaria
Toroide
Se necesita: 2 Platos de acero o
de aluminio
El toroide incrementa la capacitancia
de la bobina secundaria. Funciona
así: el volatej de la bobina secundaria
es tan alto que se necesita solamente
u na su pe rifi cie con du ctora , el
toroide!! El aislamiento (dieléctrico)
es el aire y la otra “placa” es la tierra.
Bobinas “chokes”
Bobinas “Chokes”
Se necesita: Tubos de bolígrafo y
Alambre esmaltado
Para evitar que los pulsos de alta
frecuencia creados por la chispa
ma logren la fue nte de pod er se
in sta la n e stos fi lt ro s de a lta
frecuencia. Los chokes son simples
in ductore s y lo s hicimos d e l os
cuerpos de bolígrafos descartados.
El alambre esmaltado es del número
16 o cualquier otro que se tenga a
mano. Se envuelven unas 50 espiras.
De esta forma ya tenemos nuestra
bobina tesla lista.
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