14 dicembre 2011

Bobina di Tesla

La bobina di Tesla è un trasformatore risonante. Essa è profondamente diversa da un comune trasformatore: in quest’ultimo i due avvolgimenti (primario e secondario) sono disposti intorno ad un nucleo di materiale ferromagnetico e il rapporto tra la tensione secondaria e primaria è all’incirca proporzionale al rapporto spire.


Nella bobina di Tesla, invece, manca il nucleo di materiale ferromagnetico, perchè entrambi gli avvolgimenti (primario e secondario) si trovano immersi nell’aria; inoltre il rapporto tra la tensione secondaria e quella primaria può attingere valori significativamente alti, essendo proporzionale alla radice quadrata del rapporto tra l’induttanza secondaria e quella primaria.


L’avvolgimento primario, formato da pochissime spire, è disposto in serie con un condensatore ed uno spinterometro e costituisce un circuito oscillante, L-C serie, ed anche risonante. Parimenti l’avvolgimento secondario, formato da un grandissimo numero di spire, è disposto in serie con una capacità, in modo da realizzare un circuito L-C serie, sintonizzato con il primario, così da risuonare alla stessa alta frequenza fino a 3 MHz.


Diversamente da un comune trasformatore, nel quale il primario e il secondario condividono il 97% del flusso magnetico, nella bobina di Tesla questa percentuale varia tra il 10% e 20% circa, essendo gli avvolgimenti accoppiati liberamente in aria e non su un nucleo di materiale ferromagnetico. Pur tuttavia, una buona bobina è in grado di trasferire quasi il 90% dell’energia accumulata nel condensatore del primario al circuito secondario.


Le altissime tensioni prodotte sono dovute ai fenomeni di risonanza dei circuiti L-C che compogono la bobina; fenomeni che, come è noto, con coefficienti di risonanza elevati, possono produrre tensioni elevatissime, dell’ ordine di milioni di volt. Nel laboratorio di Tesla, a Colorado Springs, era stata costruita una delle più grandi bobine conosciute, la quale produceva nell’ambiente circostante scariche simili a veri e propri fulmini.


La bobina di Tesla è un radiatore di onde elettomagnetiche e quindi un trasmettitore di energia, ma lo scienzato serbo dimostrò che la stessa bobina può funzionare anche come ricevitore risonante, captando, con il suo secondario, l’enegia di un’altra bobina, per poi trasferirla al primario. Perciò Tesla studiò un sistema mondiale di trasmissione di energia elettrica a distanza senza fili, per il quale sarebbero state necessarie circa trenta delle sue bobine.

Il miliardario americano che finanziava lo scienziato, quando venne a conoscenza di questa sua idea, si affrettò subito a revocare qualsiasi sostegno, essendo per lui inconcepibile che una persona qualsiasi, dotata di una semplice antenna, potesse captare e sfruttare (gratuitamente!) l’energia elettrica.


La bobina di Tesla qui presentata è stata ricostruita schematicamente nelle sue parti essenziali. La bobina primaria è formata da 11 spire di filo di rame del diametro di 1 mm ad alto isolamento, avvolto su un tubo in PVC del diametro di 100 mm; quella secondaria, alloggiata all’interno di quella primaria, è costituita da 3700 spire di filo di rame del diametro di 0,14 mm, avvolte su un tubo di PVC del diametro di 30 mm e lungo 550 mm. L’avvolgimento secondario si estende, su tale tubo, per una lunghezza di 500 mm.


I suoi terminali sono collegati a due spezzoni di aste filettate di ottone del diametro di 4 mm, fissate sul tubo di PVC, le cui estremità sono chiuse con un dado cieco di ottone, in modo da realizzare una semisfera. In questo modo è possibile realizzare dei collegamenti della bobina secondaria ad altri dispositivi per effettuare altre sperimentazioni interessanti.


Tutto l’apparato è fissato su due supporti verticali di vetro dello spessore di 10 mm, sostenuti, ciascuno, da una basetta di legno di rovere, serrata, a sua volta, direttamente sulla base di legno di rovere con due perni e dadi di ottone; tutto ciò per realizzare un ottimo isolamento elettrico. I due terminali della bobina primaria sono collegati, mediante due cavetti ad alto isolamento elettrico, a un connettore a due spinotti, fissati su una striscetta orizzontale di vetro dello spessore di 10 mm, sempre per assicurare un ottimo isolamento elettrico.


Per mettere in funzione questa bobina di Tesla si sutilizzano i primi cinque moduli della stazione trasmittente di Poldhu, ovvero: il quadro di comando, il trasformatore che produce l’alta tensione, le reattanze induttive di protezione del trasformatore, il condensatore e lo spinterometro.

In tal modo è possibile inserire la bobina primaria in serie con il condensatore e lo spinterometro e generare, così, le correnti oscillanti ad alta frequenza, le quali, a loro volta, indurranno nella bobina secondaria altre correnti oscillanti ad altissima tensione, permettendo, così, la realizzazione di spettacolari dimostrazioni.


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