El capítulo "El Efecto Azul" , de mi historia "Los Orígenes de la Radio" citaba en sus primeros párrafos el Efecto Edison, el cual es causado en condiciones del vacío por los electrones que saltan desde un filamento incandescente a un electrodo sometido a una tensión positiva respecto al mismo.

Este es el principio por el que funcionan todas las válvulas termoiónicas, y desde hace casi 100 años ya no tiene demasiados secretos. Sin embargo, a modo de experiencia curiosa se me ha ocurrido medirlo al estilo de Tomás Alva Edison, quien lo observó por primera vez en 1880 en una de sus lámparas de incandescencia en la que había introducido un electrodo adicional para intentar evitar que las partículas de carbón del filamento se depositaran sobre el cristal.

Para ello he tomado una lamparita común de freno de automóvil, de las que tienen dos filamentos en su interior, y mediante una fresa y un Dremel he procedido a cortar el casquillo para poder separar los terminales comunes de ambos filamentos.





Después la he soldado en una de las bases standard de mi sistema de montaje denominado Multikit a Válvulas. El cual dispone de un sólido chasis metálico y de una fuente de alta tensión de varias salidas.






El esquema de conexión ha sido el siguiente:


El filamento de menor potencia (5 W.) está alimentado por una fuente de 0-20 volts, utilizando para las pruebas el rango entre 9 y 14 volts. La alta tensión positiva que alimenta el ánodo, que en este caso es el filamento más grueso y que ahora permanece apagado, la proporciona la fuente del Multikit, con tensiones positivas de 64, 125, 160 y 270 Vcc. Este filamento-ánodo está unido por sus dos extremos, aunque bastaría uno solo ya que al no precisar del paso de corriente a su través, el otro podría permanecer desconectado.

Ahora debo decir que este experimento recrea una "emulación" del Efecto Edison, pero no es una fiel "reproducción" del mismo. El motivo es que tal fenómeno se manifiesta en el vacío, mientras nuestra bombilla contiene una considerable cantidad de gas noble en su interior, posiblemente Argón a 500 mm/Hg, el cual sirve para refrigerar el filamento y evitar su oxidación. Por este motivo, la emisión de electrones conseguida será probablemente una combinación entre la verdadera, procedente de caldear el filamento, y de la ionización que la alta temperatura causará en los átomos del propio gas.

Por este motivo, no debemos esperar que las curvas sigan exactamente las formas de un diodo de vacío, aunque en algunos tramos sí puedan parecerse a ellas.










El gráfico tiene en el eje X las tensiones de caldeo de filamentos, mientras el eje Y muestra las intensidades que pasan a través del ánodo hacia la fuente de AT. Las diversas curvas corresponden a distintas tensiones de ánodo, en concreto de 64, 125, 160 y 270 Vcc.

En realidad, un gráfico más adecuado habría sido X = Tensión de ánodo, Y = Intensidad de ánodo y cada curva que representara una tensión de filamento. Pero de momento no dispongo de una fuente de alta tensión aislada de la red y variable de forma continua, por lo que únicamente 4 puntos de medición no serían suficientes.

A) La curva azul oscuro muestra las intensidades conseguidas con 64V. de tensión de ánodo, observando un efecto curioso; que al ir calentando el filamento con más tensión, la intensidad resultante alcanza un máximo de 10 microampers a 12 volts, disminuyendo a partir de esta cifra, probablemente por efecto de la "nube electrónica" creada por la mayor temperatura del Tugsteno.
Este efecto puede estar explicado en la teoría de Carga Espacial que desarrolló Walter Schottky en 1914, que explicaba como la nube de electrones situada entre el cátodo y el ánodo, en ciertas circunstancias podría dificultar el normal flujo de electrones entre los dos electrodos, precisando de una mayor tensión de ánodo para que la corriente aumentara.

B) La curva magenta, de 125V. de tensión de ánodo, también presenta este fenómeno, pero de manera mucho menos acusada, con una intensidad máxima de 37 microampers a 13 volts de filamento.

C) En la curva amarilla, de 160V. de ánodo, ya no se observa. Tal vez sí se vería aumentando aún más la temperatura del filamento, subiendo su tensión sobre los 15 volts, pero ya correríamos el riesgo de fundirlo, y he preferido no intentarlo. La máxima intensidad es de 65 microampers.

D) En la última curva, en cian, de 270 volts de ánodo, la pendiente tensión de filamento/intensidad de ánodo es mucho más lineal que en las anteriores, y en este caso la intensidad se dispara hasta los 409 microampers.

Con el material de que dispongo en estos momentos, esto es al máximo que puedo llegar, si tuviera una fuente de alta de tensión variable y de mayor valor que la actual, podría realizar medidas más amplias y de mayor precisión.

Esta intensidad sin duda aumentaría a mayor tensión de ánodo y también con una configuración interna de la bombilla en que el ánodo, en vez de ser un delgado filamento de tugsteno, fuera sustituido por una placa metálica de cierta superficie, aunque esto, a falta de disponer del equipo de vacío, es hoy por hoy una tarea irrealizable.
En cuanto a la prueba de Edison de comprobar que si el ánodo estaba conectado al polo negativo la intensidad cae a cero, también ha sido fácil de realizar.

Para efectuar las medidas con más precisión y en otro formato de datos, he decidido a montar una fuente de tensión variable. El conjunto es un tanto aparatoso: primero hay un Variac de entrada, cuyo tamaño se debe a que es de 1 Kw. de potencia. La salida de este transformador variable ataca un transformador 220/220 de bobinados separados, obtenido de una vieja máquina desguazada de juegos de bar. Y la salida aislada va a un puente de diodos 1N4007, una inductancia de filtro y dos condensadores de 25 microfaradios 375 Volts. Las mediciones se efectúan mediante los dos mismos tésters que la experiencia anterior. Para evitar desagradables calambrazos, el negativo de la fuente está conectado a la tierra de la red.



Observaréis que el gráfico fruto de estas mediciones es distinto al anterior ya que en el eje X, en vez de la tensión de filamento, se refleja la tensión de ánodo, y cada curva es específica para cada tensión de filamento. De igual forma, la intensidad de ánodo en el eje Y está en escala logarítmica, ya que sigue existiendo demasiada disparidad de valores entre las primeras y las últimas curvas para una escala lineal.






Debido a este nuevo formato de gráfico, ya no se ve el extraño efecto causado presuntamente por la nube electrónica. Ahora se aprecia mejor la curva de saturación, al menos en las cinco primeras curvas de la parte baja, porque en la 6ª y la 7ª las cosas comienzan a cambiar.
En la 6ª, correspondiente a 14 Volts de filamento, se observa una linealidad semejante con las anteriores hasta más o menos los 160 Volts, en que la intensidad comienza a dispararse en una segunda pendiente, para volver a estabilizarse sobre los 250 Volts, con una intensidad de unos 500 microampers. Hasta aquí todo bien... raro pero bien... sin embargo en el final de la curva me ha ocurrido algo aún más extraño... ¡se me ha fundido el fusible de seguridad del téster digital!, pese a que es de 200 mA, y sólo estaba circulando una corriente de 0,7 mA, menos del 0,4 % de dicho límite.
El caso es que lo he cambiado y se ha vuelto a fundir. Indudablemente en este punto de polarización ocurre "algo", algún fenómeno que por ser fugaz e instantáneo no he podido analizar.

La cosa ha empeorado en la última curva, correspondiente a 15 volts de filamento. Sobre los 170 volts el téster ha comenzado a dar resultados extraños, con cifras que tan pronto estaban en 200 microampers como se disparaban a 700. Aquí es indudable que existe una avalancha provocada por la ionización del gas interno. El caso es que no he tenido ocasión de comprobarlo con el osciloscopio, puesto que de repente, el filamento a aumentado rápidamente su brillo y se ha fundido. La fuente que lo alimentaba seguía teniendo la aguja sobre los 15 Volts. pero es posible que alguna descarga en el interior de la bombilla haya afectado puntualmente a su funcionamiento. Después de todo, también es posible que la bombilla contuviera algún gas, y que con la alta excitación de filamento haya acabado ionizándose y provocando el fugaz cortocircuito.

Bien, de momento me he quedado sin bombilla de freno, pero intentaré conseguir un par más para seguir con estas pruebas y averiguar que fenómeno ha causado esta irregularidad.

La idea sobre esta experiencia, al menos dentro de los límites estables, es incorporarla al Multikit a Válvulas que estoy desarrollando, para así explicar el descubrimiento del Efecto Termoiónico, Efecto Edison o Efecto Azul, y poder montar incluso un rectificador básico o incluso el receptor a diodo de A. J. Fleming con que captar señales de emisores a chispa.