"Pequeno" Tesla para 150 000 V

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Introdução
Uma descarga elétrica oscilante, em alta freqüência, consiste numa corrente elétrica que inverte seu sentido de percurso, milhões de vezes por segundo. A rapidíssima variação de fluxo magnético, devido a esta descarga oscilante, pode determinar efeitos de indução eletromagnética sobre circuitos postos em sua vizinhança e decorrente geração de ondas eletromagnéticas.

O dispositivo original de Tesla para evidenciar tal fenômeno consistia em: 
(a) — uma bobina de Ruhmkorff, 
(b) — uma garrafa de Leiden (ou uma associação delas), 
(c) —um centelhador, 
(d) — uma bobina primária (com poucas espiras de fio grosso) e 
(e) — uma bobina secundária (com muitas espiras de fio fino). 

Abaixo ilustramos o esquema e a correspondente montagem do dispositivo original de Tesla.

A bobina de indução carrega o capacitor (garrafa de Leiden) e este se descarrega (alternadamente) durante o centelhamento, através da bobina primária. O campo de indução eletromagnética produzido por essa descarga oscilante induz, na bobina secundária uma alta tensão entre seus terminais. Originalmente, o conjunto [(d) (e)] era mergulhado em óleo mineral para garantir melhor isolamento, prevenindo faíscas indesejáveis entre as bobinas (d) e (e) e mesmo entre as espiras de (e).

Uma melhoria sensível, não incluída nas ilustrações (a) e (b) acima, foi introduzida, usando-se de duas garrafas de Leiden, em série com a bobina primária e centelhador. Isso reduz a tensão aplicada pela bobina de indução, em cada garrafa, à metade. Tal condição contribui bastante para a integridade do dielétrico (isolante) do capacitor. Ilustramos essa adaptação, a seguir:

Nosso projeto
Nosso modelo didático da bobina de Tesla, utiliza um transformador para tubo néon (1), primário 110/220V, secundário para 2000 V x 20 mA (*), em substituição à bobina de Ruhmkorff.  A garrafa de Leiden, por sua vez, é substituída por um capacitor de mica (C), de 0,004 mf x 5000 V, sucata de um velho transmissor valvulado. Pode-se utilizar dois, em série, de isolação para 2000 V, numa montagem como a sugerida na melhoria posta na ilustração acima. 
Esse capacitor pode, também, ser substituído por capacitor de vidro plano (10 x 10) cm e placas de alumínio de (8 x 8) cm. As bobinas, primária (P) e secundária (S), são de construção caseira (ver adiante). As bases de sustentação, para adequados isolamentos, são placas de acrílico (B₁, B₂ e B₃), de (25 x 15) cm e 1 cm de espessura. 

(*) O transformador em questão, aqui utilizado, é da marca LINSA NEON, Indústria Eletro Mecânica Linsa Ltda, Modelo IT 2000. Pode ser visualisado em: http://www.linsa.com.br/neon_it.htm .

Abaixo ilustramos o esquema geral de nosso projeto.

A seguir os detalhes e comentários da montagem, iniciando, conforme mostra a ilustração abaixo, com uma visão geral do projeto.

As três bases de sustentação, confeccionadas em acrílico com espessura de 1 cm, têm furações adequadas para o uso de um transformador para néon, industrial. O autor utilizou um da marca LISA, com dimensões (13 x 7 x 5) cm, para 110/220V (P) e 2000 V, 20 mA (5). Alterar as furações se utilizar outro tipo e marca de transformador (o que provavelmente acontecerá ... nem sei se essa firma ainda existe!)

O molde ilustrado a seguir é adequado para o transformador sugerido e também para um capacitor de mica de 0,004  mF x 5000 V de dimensões (5 x 5 x 3) cm, com terminais de parafusos no “topo”. Alterar as furações para outro modelo de capacitor.

Para a construção da bobina primária (P), use fio de cobre 16 (AWG), rígido, com isolação de plástico (não tire a capa do fio). Ao enrolar as espiras sobre a forma (tubo de papelão, PVC, garrafa de vidro etc) coloque uma gota de adesivo rápido (“super-bond”) entre elas, para não abrir o enrolamento ao ser retirado da forma. Envolva todas as bobinas desse primário com cadarço para enrolamentos de motores (tiras de pano, largura 1 cm, 100% algodão). Grampos feitos do mesmo fio ((f), na ilustração) ajudam a manter a rigidez da montagem.

Repare que essa bobina será auto-suportada, pelos terminais (a) e (d) e pelo fio de apoio (f). São 8 espiras no total, em grupos de 3, 2 e 3, afastadas 4 cm uma da outra.

O enrolamento cerrado da bobina secundária utiliza fio de cobre esmaltado n^o 34 ou n^o 32. Use como carretel, um tubo de PVC, ou papelão, ou fibra, de diâmetro entre 3 a 3,5 cm. Não esqueça que essa bobina, depois de pronta deve entrar, com muita folga no interior da bobina primária. Duas rolhas de borracha (ou tampões de PVC) fecham esse tubo e levam em seus centros os parafusos de latão, que serão os terminais da bobina. 

Veja detalhes dessa bobina na ilustração a seguir:

As ilustrações, a seguir, mostram a fixação das bobinas, do capacitor e do transformador nas bases de acrílico. Use espaçadores isolantes (tubos de plástico maciço) e parafusos para interligar as bases B₁, B₂ e B₃. 

Coloque na estrutura final, quatro pés de borracha de boa altura, para não saltar faísca na mesa de trabalho. O centelhador é feito com tarugos de latão, de secção quadrada de (1 x 1) cm, com furos (e roscas) nas bases e laterais. 

Os ajustes das distâncias de centelhamento são feitos através dos parafusos (i). Obviamente você não vai querer ajustar essa distância com o aparelho funcionando!

Siga as ligações do esquema geral e observe as posições dos fios nas figuras dos detalhes. Agora é só aproveitar os 150 000 V para seus experimentos em alta tensão e altas freqüências.
Ah! Na nossa Sala 03 há vários outros projetos de "Fontes para altas tensões". 

Bom sucesso e, para dúvidas/sugestões/comentários entre em contato com o autor: leobarretos@uol.com.br .