Bobina de Tesla,

LA BOBINA DE TESLA

Una bobina de Tesla, o simplemente bobina Tesla, es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, el gran científico de origen croata y nacionalizado norteamericano Nikola Tesla. Son transformadores de alta frecuencia que son autorresonantes, y en realidad hay varios tipos de bobinas Tesla, ya que Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones de funcionamiento. Generalmente las bobinas de Tesla generan tensiones de radiofrecuencia (RF) muy elevadas (de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios), por lo que dan lugar a coloridas descargas eléctricas en el aire de alcances que pueden llegar a ser del orden de pocos metros, lo que las hace muy espectaculares. No obstante, estas bobinas proporcionan corrientes muy bajas, aunque muy superiores a las que se podían obtener en la época de Tesla con las fuentes de alta tensión de entonces, que eran máquinas electrostáticas.

Historia y tipos de bobinas

Tesla construyó sus primeras bobinas en primavera de 1891 (ya residiendo en Estados Unidos desde 1884) basándose en las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia del físico inglés William Crookes. Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la acción disruptiva de un explosor o chispero ("spark-gap" en inglés) en su funcionamiento.

Un explosor o chispero básicamente consiste en dos electrodos enfrentados próximos, típicamente esféricos, entre los cuales se origina una descarga eléctrica cuando se les aplica una diferencia de tensión eléctrica que sobrepasa un valor determinado, el valor de la tensión de ruptura del aire correspondiente a la separación entre electrodos. La tensión a la que salta la chispa en el explosor es elevada, de varios miles de voltios típicamente (depende de la separación entre electrodos del explosor), por lo que se debe disponer de una fuente de alta tensión para poder aplicar ésta al chispero y hacer saltar las chispas en éste.

Las chispas producidas en el explosor asociado a una bobina Tesla contienen impulsos de alta frecuencia (RF, radiofrecuencia) de gran amplitud, que alimentan el arrollamiento primario de la bobina Tesla propiamente dicha. Ésta actúa como transformador elevador de tensión autorresonante, por lo que da lugar en su arrollamiento secundario a tensiones de alta frecuencia de muy alta tensión, como se ha dicho anteriormente, de decenas de miles e incluso cientos de miles de voltios, dependiendo del tamaño de la bobina. El circuito se completa con un condensador de alta tensión, necesario junto con el primario de la bobina Tesla para la generación de los impulsos de alta frecuencia. El mecanismo de cómo se originan estos impulsos de alta frecuencia se explicará más adelante. Aquí puede ver ejemplos de circuitos con chisperos para operar bobinas Tesla.

Actualmente las bobinas Tesla que funciona con chispero se alimentan con un transformador de red eléctrica de alta tensión, el cual proporciona por su arrollamiento secundario la alta tensión necesaria al chispero para producir las chispas. Pero en la época en que Tesla comenzó a desarrollar sus primeras bobinas de alta tensión, la única fuente de alta tensión disponible era el carrete o bobina de Ruhmkorff. El carrete Ruhmkorff es una especie de bobina transformadora que permite obtener tensiones muy elevadas (incluso de miles de voltios) a partir de una corriente continua. Fue ideado hacia 1850 por el mecánico de precisión parisino de origen alemán Heinrich Daniel Ruhmkorff, época en la que casi no se empleaban las corrientes alternas, y es el antecesor de los modernos transformadores eléctricos.

Un carrete o bobina de Ruhmkorff consta de dos arrollamientos realizados sobre un núcleo de hierro dulce, uno de pocas decenas de espiras (el arrollamiento primario) realizado con hilo aislado algo grueso, y un segundo arrollamiento (el arrollamiento secundario) realizado con un número elevado de espiras (cientos e incluso miles) realizadas con hilo muy fino y recubierto de un buen aislante. Para su funcionamiento en corriente continua el carrete está constituido como un electroimán, el cual opera un contacto eléctrico normalmente cerrado mediante un resorte metálico que está enfrentado a un extremo del núcleo de hierro dulce. Eléctricamente este contacto se dispone en serie con el arrollamiento primario.

Cuando se aplica corriente continua al circuito del arrollamiento primario, el núcleo del carrete se imana por el paso de la corriente eléctrica por el arrollamiento, y con ello atrae el resorte del contacto, el cual se abre. Pero al abrirse el contacto eléctrico, deja de circular corriente por el arrollamiento primario, por lo que cesa la imanación del núcleo del carrete, y con ello desactúa el contacto eléctrico, el cual vuelve a cerrarse. Y al cerrarse, vuelve a circular de nuevo corriente eléctrica por el arrollamiento primario, repitiéndose de nuevo el proceso, y así indefinidamente. La corriente que circula por el arrollamiento primario se hace pulsante, actuando similarmente a una corriente alterna, provocando en el arrollamiento secundario del carrete una tensión inducida pulsante, normalmente de varios cientos o unos pocos miles de voltios, valor de tensión que depende de la relación de espiras de ambos arrollamientos del carrete (relación que es muy grande en las bobinas de Ruhmkorff).

El arrollamiento primario y el contacto en serie forman, pues, un oscilador que genera implusos de corriente continua a una frecuencia que depende de las características mecánicas del contacto eléctrico (del resorte, su elasticidad, etc...), aunque es una frecuencia de unas decenas de impulsos por segundo. Debido a las tensiones autoinducidas en el arrollamiento primario cada vez que se abre el contacto, se forman chispas en éste que lo pueden desgastar con el tiempo, por lo que se suele añadir en paralelo con el contacto un condensador cuya función es absorber estas tensiones autoinducidas, evitando la aparición de las chispas en el contacto.

En los montajes iniciales de Tesla, el carrete Ruhmkorff es alimentado por una fuente principal de corriente continua (típicamente una batería), y su arrollamiento secundario o de alta tensión es conectado a dos condensadores de alta tensión, cada uno en serie con uno de los dos extremos del arrollamiento secundario. Un explosor se coloca en paralelo al arrollamiento secundario del carrete de Ruhmkorff y antes de los condensadores. Las puntas de descarga del explosor eran usualmente bolas metálicas con diámetros inferiores a los 3 cm, aunque Tesla utilizó diferentes elementos para producir las descargas. Los condensadores tenían un diseño especial, siendo pequeños con un gran aislamiento entre placas. Estos condensadores consistían en placas móviles introducidas en aceite (empleado como dieléctrico). Cuanto menores eran las placas, mayor era la frecuencia generada por estas primeras bobinas (ya que la capacidad del condensador era menor). Las placas resultaban también útiles para compensar la elevada autoinductancia de la bobina secundaria, añadiendo capacidad a ésta. También se colocaban placas de mica en el explosor para establecer un chorro de aire a través de él. Esto ayudaba a extinguir el arco eléctrico cuando disminuía la tensión entre electrodos del explosor, haciendo la descarga más abrupta. También se empleó una ráfaga de aire con este objetivo.

Los condensadores se conectan a un circuito primario de dos arrollamientos (cada arrollamiento en serie con un condensador). Estos son parte de la segunda bobina disruptiva construida especialmente (que es la auténtica bobina Tesla). Cada primario de la bobina estaba realizado con veinte vueltas de alambre cubierto por caucho y están enrollados por separado en tubos de caucho con un grosor no inferior a 3 mm. El arrollamiento secundario de la bobina tenía 300 vueltas de hilo metálico recubierto de seda, enrollado en un tubo de caucho con sus extremos encajado en tubos de cristal o caucho, y es un arrollamiento mucho más largo que los arrollamientos primarios. Los arrollamientos primarios tienen que ser suficientemente largos como para estar holgados al colocar el arrollamiento secundario entre ambos. Los primarios cubrían unos 5 cm del secundario. Además se colocaba una división de caucho duro entre las bobinas primarias. Los extremos de los arrollamientos primarios que no estaban conectados con los condensadores se conectaban al explosor.

Esta es la descripción de la primera bobina disruptiva realizada por Tesla, publicada en la publicación System of Electric Lighting (del 23 de junio de 1891). Tesla fue desarrollando variaciones de estas bobinas posteriormente, como la que patentó en 1897 como Electrical Transformer (Transformador eléctrico, patente US0593138, 2-11-1897), una especie de transformador eléctrico con dos arrollamientos (primario y secundario) que convertía corrientes eléctricas a corrientes de alto potencial. Esta bobina Tesla tenía la bobina secundaria dentro de y rodeada por las espiras de la bobina primaria, y uno de los terminales de la secundaria podía estar conectada eléctricamente con la primaria. Ambos arrollamientos estaban enrollados en forma de espiral plana (con el primario de pocas espiras rodeando por fuera al secundario de muchas espiras, disposición que empleó Tesla inicialmente con bastante frecuencia), y el aparato era conectado a tierra cuando la bobina estaba en funcionamiento.

Tesla siguió desarrollando bobinas, algunas de gran tamaño para manejar potencias elevadas, pensando en la posibilidad de transmitir energía eléctrica a grandes distancias y para comunicaciones sin hilos, empleando estas bobinas como unidades transmisoras y como unidades receptoras, lo que sería uno de los antecedentes de las primeras transmisiones inalámbricas o transmisiones de radio (por ello Nikola Tesla es considerado uno de los pioneros de la radio, aunque oficialmente es el italiano Guillermo Marconi el considerado como inventor de la radio).

Tesla patentó varios de sus desarrollos en este sentido empleando este tipo de bobinas, tales como las patentes System of Transmission of Electrical Energy (patente US0645576, 20-03-1900), Apparatus for Transmission of Electrical Energy (patente US0649621), en las cuales describió nuevas y útiles combinaciones empleadas en bobinas transformadoras, preparadas y excitadas para provocar corrientes u oscilaciones que se propagaran por conducción a través del medio natural de un punto a otro punto remoto, y bobinas receptoras de las señales transmitidas. Estas bobinas permitían producir corrientes de muy alto potencial. Más tarde patentaría el Method of Signaling (patente US0723188, 17-03-1903) y el System of Signaling (patente US0725605, 14-04-1903) para bobinas con una elevada capacitancia transmisiva con un electrodo a Tierra, así como el Apparatus for Transmitting Electrical Energy (patente US1119732, del 18-01-1902), un transformador resonante auto-regenerativo de alto voltaje con núcleo de aire que genera un alto voltaje a alta frecuencia. Este último diseño del año 1902 es ya un diseño mucho más parecido a los diseños de las actuales bobinas Tesla que funcionan a chispa.

Los dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde transformadores de alta tensión, usando bancos de condensadores de cristal de botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por descargas de corona, y usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas Tesla conseguían una gran ganancia en tensión acoplando dos circuitos LC resonantes, usando transformadores con núcleo de aire. A diferencia de las transformadores convencionales, cuya ganancia en tensión está limitada a la razón entre los números de vueltas en los arrollamientos primario y secundario, la ganancia en tensión de una bobina Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de las inductancias secundaria y primaria, y ello es así por el particular comportamiento de este tipo de bobinas a causa de la resonancia de los arrollamientos.

Los explosores rotativos daban mejores resultados que los explosores sencillos, y básicamente consisten en dos contactos fijos, a los cuales se aplica la alta tensión, y entre los cuales pasa la periferia de un disco de material aislante. En la periferia del disco se disponen una o varias espigas metálicas que lo atraviesan. El disco gira accionado por un motor, y en el preciso instante en que una de las espigas metálicas del disco pase entre los dos contactos fijos (manteniendo una separación muy pequeña entre estos), saltará la chispa entre los electrodos fijos pasando a través de la espiga metálica.

Las típicas bobinas de Tesla están constituidas por dos arrollamientos resonantes acoplados, pero Tesla también experimentó configuraciones con tres arrollamientos resonantes acoplados. Las bobinas que desarrolló Tesla inicialmente podían generar elevadas tensiones de alta frecuencia a frecuencias típicamente del orden de 20 kHz a 100 kHz.

Bobinas Tesla actuales

Las bobinas Tesla empleadas actualmente corresponden a este último tipo de bobinas, y son las que construyen usualmente ciertos ingenieros eléctricos y entusiastas de la electrónica. Son bobinas-transformadores autorresonantes con núcleo de aire que generan muy altas tensiones a elevadas frecuencias (desde unas decenas de kilohertcios a algunos Megahertcios, según la construcción de la bobina). La bobina alcanza una gran ganancia de tensión transfiriendo energía durante un número de ciclos desde el arrollamiento primario al secundario (en bobinas excitadas a chispa), estando constituidos ambos arrollamientos como circuitos resonantes. Ambos arrollamientos están sintonizados a la misma frecuencia.

Las bobinas de Tesla modernas constan típicamente de un circuito primario, el cual es un circuito LC (inductancia-condensador) en serie compuesto de un condensador de alto voltaje, un chispero (explosor), y el arrollamiento primario ; y un circuito secundario, que es un circuito resonante en serie compuesto por el arrollamiento secundario, que suele ser terminado en su parte superior en un toroide metálico. Al aplicar una alta tensión alterna o pulsante al circuito primario, las chispas generadas en el explosor o chispero producen fuertes impulsos de radiofrecuencia cuya frecuencia dependerá de los condensadores y del bobinado primario. Modernamente se puede emplear un circuito electrónico realizado con lámparas o con transistores de potencia configurado con el arrollamiento primario de la bobina como circuito oscilador de alta frecuencia de potencia.

Físicamente, el arrollamiento primario es un arrollamiento de un número bajo de espiras (desde muy pocas espiras a un par de decenas como máximo), mientras que el arrollamiento secundario es un arrollamiento cilíndrico de una sola capa de espiras, con un número de espiras elevado (varios cientos o pocos miles de espiras), de una longitud mucho mayor que el arrollamiento primario, y en el que las espiras están juntas (por lo que debe realizarse con hilo de cobre esmaltado o bien aislado).

El arrollamiento secundario presenta una frecuencia de autorresonancia elevada (de cientos o miles de kilohertcios) que está determinada por la elevada inductancia del arrollamiento secundario y la baja capacidad parásita entre espiras que presenta el arrollamiento. Si al arrollamiento primario se le aplica corrientes a la frecuencia de autorresonancia de la bobina, se obtienen entre los extremos del arrollamiento secundario muy elevadas tensiones de RF que pueden alcanzar valores de decenas o centenas de miles de voltios (depende de la potencia de las corrientes aplicadas al arrollamiento primario), lo que crea una fuerte ionización en el aire, que puede fácilmente originar descargas de corona alrededor del terminal de alta tensión del arrollamiento secundario (el otro terminal se conecta a tierra), y vistosas descargas eléctricas (similares a los rayos) entre dicho terminal de alta tensión del arrollamiento secundario y el aire que lo circunda, y que puede alcanzar a objetos que estén próximos, sobre todo si tienen contacto físico con el suelo.

Las elevadísimas tensiones de RF generadas en la bobina Tesla no se explican solo por la simple relación del número de espiras entre el arrollamiento primario y el arrollamiento secundario (como ocurriría en cualquier transformador eléctrico ordinario), sino que interviene la autorresonancia del arrollamiento secundario. De hecho, si se varía un poco la frecuencia de las corrientes aplicadas al arrollamiento primario, el valor de la alta tensión generada en el arrollamiento secundario decae notablemente, y ello es debido a que la autorresonancia del arrollamiento secundario es muy aguda, debido al alto valor de inductancia (milihenrios) y la baja capacidad parásita (unos cuantos picofaradios) del arrollamiento secundario: Dicho técnicamente, el arrollamiento secundario presenta un valor de Q muy elevado.

El valor de la capacidad parásita del arrollamiento secundario es tan bajo, que puede ser significativamente alterado por la presencia de objetos próximos a la bobina (por ejemplo, acercando la mano a la bobina en el caso de bobinas de pequeña potencia), que también introducen una capacidad parásita adicional, pudiendo variar la frecuencia de autorresonancia del arrollamiento secundario notablemente.

El arrollamiento secundario de la bobina Tesla se comporta más bien como una corta antena resonante en la cual la tensión entre sus extremos alcanza su máximo valor cuando la "longitud eléctrica" de esta antena corresponda a 1/4 de la longitud de onda a su frecuencia de trabajo.

Debido a las altísimas tensiones que se desarrollan en el arrollamiento secundario de la bobina Tesla, el hilo con que está realizado debe ser un hilo que esté bien aislado eléctricamente para evitar daños por chispas que puedan saltar (además, la tensión entre espira y espira contigua puede alcanzar altos valores), y por el mismo motivo, el arrollamiento primario no está arrollado directamente sobre el arrollamiento secundario, sino que hay una separación suficiente entre las espiras de ambos arrollamientos (por ejemplo, el diámetro de las espiras del arrollamiento primario es bastante superior a las del arrollamiento secundario). Ello implica que, a diferencia de los transformadores convecionales, el acoplamiento entre arrollamientos primario y secundario sea bajo (del orden del 10 al 20%, frente a un 97% típico de los transformadores convencionales).

Este bajo acoplamiento entre arrollamientos también es el responsable de que, como se ha citado anteriormente, la transferencia de energía del arrollamiento primario sobre el arrollamiento secundario no alcance su máximo hasta al cabo de varios ciclos de RF (y no inmediatamente), alcanzándose entonces el máximo valor de tensión de RF en el arrollamiento secundario (El tiempo en que tarda en alcanzarse el máximo valor de la tensión de RF en el secundario disminuye al aumentar el acoplamiento entre arrollamientos). A pesar de las pérdidas que serían esperables por tan bajo acoplamiento entre arrollamientos, al estar ambos arrollamientos sintonizados, se llega a transferir al arrollamiento secundario hasta un 85% de la energía que es almacenada inicialmente en el condensador del circuito primario de la bobina.

El requerimiento realmente importante de cualquier bobina Tesla es que los circuitos primario y secundario deben estar ajustados a la misma frecuencia de resonancia para permitir transferencias eficientes de energía entre ambos (algo bastante importante, teniendo en cuenta el bajo acoplamiento entre arrollamientos). Mientras que el arrollamiento secundario es de por sí autorresonante, el arrollamiento primario se debe llevar a la misma frecuencia de resonancia mediante condensadores externos. Para ello originariamente se empleó un condensador de alta tensión y un chispero o explosor para generar sobre el circuito primario impulsos de RF a la frecuencia de la bobina Tesla (es la tecnología de los primeros transmisores de radio de la época de Marconi, los transmisores de chispa, que se emplearon como estaciones de telegrafía sin hilos hasta los años 1920's), empleándose posteriormente un alternador de alta frecuencia para excitar el arrollamiento primario. El valor del condensador del circuito primario debía ser aquél que pusiera al arrollamiento primario en resonancia a la frecuencia de autorresonancia del arrollamiento secundario.

Actualmente en las más modernas bobinas Tesla el arrollamiento primario es excitado por un oscilador electrónico de RF de potencia, operando a la frecuencia de autorresonancia del arrollamiento secundario. El oscilador, seguido de un amplificador de potencia, ha de ser capaz de entregar al arrollamiento primario tensiones de RF del orden de 100 a 800 V, y los osciladores-amplificadores de RF más adecuados para ello son los realizados con lámparas electrónicas (actualmente anticuadas, y que requieren elevadas tensiones de alimentación), transistores bipolares (menos empleados) o transistores MOSFET de potencia o IGBT, estos últimos empleados para conmutar las corrientes aplicadas al arrolamiento primario de una manera muy rápida.

El arrollamiento secundario se suele realizar sobre un soporte cilíndrico aislante, a espiras juntas, y normalmente se dispone en posición vertical. Uno de los extremos del arrollamiento secundario, el extremo inferior, debe ser conectado a una toma de tierra, mientras que el otro extremo, el superior, se lleva a un electrodo terminal (situado en el extremo superior del soporte cilíndrico) con forma de esfera o toro metálico, de curvatura suave, de manera que forme una superficie conductora grande. Esta especie de sombrero metálico presenta una cierta capacidad con respecto a tierra, aunque de bajo valor, pero afecta por ello a la resonancia del bobinado secundario, modificando su frecuencia de autorresonancia. No obstante, esta baja capacidad relativa del sombrero superior permite que se cargue a la mayor tensión respecto a tierra que es posible. La superficie conductora exterior de dicho elemento es donde principalmente se acumula la carga eléctrica (ya que actúa como la armadura de un condensador). Por diversos motivos, la forma de toro es la que mejores resultados proporciona para el sombrero superior del arrollamiento secundario.

Este elemento conductor superior posee un gran radio de curvatura. Este diseño de curvatura amplia pero suave permite al elemento superior acumular cargas eléctricas (en su superficie externa) a muy altas tensiones sin generar coronas o chispas lanzadas sobre el arrollamiento debido al intenso campo eléctrico que se genera alrededor de dicho elemento superior. Con ello se consigue controlar este intenso campo eléctrico y que el elemento superior lance las chispas provocadas directamente fuera, al aire, lejos de los arrollamientos de la propia bobina. El propio Tesla, durante su proceso de aplicación de patentes, describió variados terminales resonadores para la parte superior de las bobinas que desarrolló posteriormente, que incluían un terminal con forma de toro, y varios terminales semi-esféricos y oblongados (según Tesla, los terminales podían ser usados para producir ondas longitudinales y, secundariamente, ondas transversales "Hertzianas"). Actualmente, la mayoría de las bobinas Tesla modernas usan toroides simples, generalmente fabricados de metal fundido o de aluminio flexible, para controlar el intenso campo eléctrico cerca de la parte superior de la secundaria.

En cuanto al arrollamiento primario, típicamente suele ser un arrollamiento de pocas espiras, pero con un diámetro de espiras notablemente mayor que el del arrollamiento secundario, y en cuyo interior se dispone concéntricamente la parte inferior del arrollamiento secundario (la parte conectada a tierra). Como se ha dicho anteriormente, esta configuración da lugar a un bajo acoplamiento magnético entre arrollamientos (más concretamente entre el arrollamiento primario y la parte inferior del arrollamiento secundario), pero ello protege al arrollamiento primario de las descargas que provocan las altas tensiones que se generan el el arrollamiento secundario.

Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para generar chispas eléctricas de gran longitud, los sistemas originales de Tesla fueron diseñados para la comunicación sin hilos (entre otros usos), de tal manera que Tesla usaba arrollamientos de gran radio de curvatura para prevenir las descargas de corona debidas a las altas tensiones generadas.

Uso de las bobinas para transmisión y recepción: Generación de pulsos de RF

Tesla aplicó las bobinas que desarrolló para la transmisión de señales inalámbricas a distancia en la época inical de las primeras comunicaciones sin hilos, o inicios de la radio, y para ello operaba las bobinas con circuitos muy similares a los primeros transmisores de radio inalámbricos, los transmisores de chispa: la electrónica no existía por entonces, y los impulsos de radiofrecuencia se consegían aplicando una tensión suficientemente elevada (alterna o impulsiva) a un circuito resonante LC en el que había un chispero o explosor, de manera que cuando la tensión aplicada entre electrodos del explosor alcanzaba la tensión de ruptura del aire, saltaba una chispa entre ambos electrodos. En cada chispa se generaba un breve impulso de RF debido a la descarga autooscilante que ello provocaba en la carga acumulada en el condensador de sintonía a través de la bobina primaria y del chispero. Pero mientras en las bobinas de Tesla se emplea un arrollamiento secundario que genera elevadas tensiones en el terminal conectado en su extremo superior, en los transmisores inalámbricos de chispa (que en realidad se basaron en las bobinas de Tesla) el arrollamiento secundario no estaba pensado especialmente para producir tensiones de radiofrecuencia elevadas, y su extremo superior se conectaba a un largo hilo tendido en el aire, la antena del transmisor. Las características eléctricas (inductancia y capacidad) del arrollamiento secundario y del hilo de antena conectada a éste determinaban la frecuencia de transmisión del transmisor de chispa.

En cuanto a la recepción de las señales, Tesla usaba una bobina similar a la del transmisor, ya que debido a la reciprocidad electromagnética, los parámetros electromagnéticos de una bobina Tesla transmisora son aplicables idénticamente para ser empleada como bobina receptora. El campo eléctrico generado por la bobina transmisora podía inducir corrientes en la bobina receptora distante. Captadas con el arrollamiento secundario de la bobina receptora, ésta debía actuaba como transformador reductor de tensión, para obtener en la salida del arrollamiento primario una tensión mucho menor pero de mayor intensidad de corriente. Sin embargo, Tesla apenas consideró cuestiones de acoplamientos de impedancias en las bobinas receptoras.

Con estas bobinas, Tesla consiguió demostrar la transmisión de potencia eléctrica sin cables de un transmisor a un receptor. Incluso Tesla sugirió (y trabajó en ello) que sus bobinas podían ser empleadas para captar por inducción energía del campo magnético de la Tierra y de otras fuentes de energía radiante, lo que podía ser una fuente de energía eléctrica gratuita.

Para los transmisores se llegaron a emplear enormes bobinas Tesla capaces de operar con niveles de potencia con picos muy altos, de incluso varios megavatios (millones de vatios), y capaces de producir tensiones eléctricas de cientos de miles e icluso el millón de voltios en el arrollamiento secundario. Estas potentes bobinas debían ser ajustadas y operadas cuidadosamente, no sólo por razones de eficiencia y economía, sino también por razones de seguridad.

En efecto, el arrollamiento secundario tiene un comportamiento muy próximo al de una antena de cuarto de onda eléctrico, y si se producía un ajuste inadecuado de la frecuencia de operación aplicada a la bobina, el punto de máxima tensión de RF en el circuito secundario de la bobina podía no estar situado en el electrodo del extremo de la bobina (como ocurre en una antena de cuarto de onda sobre plano de tierra), sino que podía quedar situado por debajo del electrodo, a lo largo de la bobina secundaria, y se podían producir entonces chispas de descarga en la propia bobina que podían dañar o destruir el cable de la bobina, sus soportes o incluso objetos cercanos.

Tesla experimentó con varias configuraciones de circuitos (ver más abajo), similares a las empleadas en los primitivos transmisores inalámbricos de chispa. En todos ellos el arrollamiento primario de la bobina, el chispero o explosor (spark gap) y las armaduras del condensador (que ha de ser de alta tensión) están conectados en serie. Mediante un transformador de corriente alterna que sea elevador de tensión (o mediante un carrete de Ruhmkorff alimentado en corriente continua en el caso de bobinas de pequeña potencia) se aplica una alta tensión alterna al condensador, con lo que en cada semiciclo de la tensión alterna aplicada, ésta va cargando las armaduras del condensador, hasta que la diferencia de tensión que aparece entre los dos electrodos del explosor es lo suficientemente alta como para provocar una descarga disruptiva en el chispero (Esta tensión de ruptura solía ser del orden de varios miles de voltios con los chiperos empleados entonces; la tensión de ruptura del aire es del orden de 30 kV por centímetro). Ello disminuye casi instantáneamente la tensión entre electrodos del chispero a un valor bastante inferior (debido a la ionización del aire entre electrodos, volviéndolo conductor), lo que provoca que la carga acumulada hasta ese momento por el condensador se descargue a través del chispero, circulando la corriente de descarga por el arrollamiento primario de la bobina Tesla.

La corriente que circula por el arrollamiento primario hace que éste almacene energía en forma de campo magnético, y al cesar la descarga del condensador, esta energía es devuelta al circuito en forma de corriente autoinducida, que carga de nuevo al condensador, aunque con polaridad inversa y con una tensión de carga menor (debido a las pérdidas ohmicas en el circuito y a pérdidas por radiación de energía). Ello provoca una nueva descarga disruptiva en el chispero y se vuelve a repetir el ciclo, cada vez con una tensión de carga menor y con cambios de polaridad en la carga del condensador cada vez. El resultado: El arrollamiento primario junto con el condensador entran en oscilación generando breves trenes de ondas de alta frecuencia de gran potencia instantánea inicial, pero que se extinguen muy rápidamente (es una "oscilación amortiguada"), por lo que son impulsos de RF de pocos ciclos de señal alterna y duraciones típicas de pocos microsegundos. Estos impulsos se inducen en el arrollamiento secundario, transfiriéndose la energía de RF al arrollamiento secundario y provocando con ello las elevadas tensiones generadas en el extremo superior del arrollamiento.

Al estar acoplados el arrollamiento primario al arrollamiento secundario de la bobina, parte de la energía que circula por el arrollamiento primario se transfiere al arrollamiento secundario, y el efecto de carga de éste sobre el arrollamiento primario condiciona que la frecuencia de oscilación de los impulsos de RF que se generan en el circuito primario en las descargas en el chispero sea la frecuencia de autorresonancia del circuito secundario (arrollamiento secundario y electrodo toroidal superior, o el hilo de antena en los transmisores inalámbricos de chispa). El arrollamiento secundario del transformador de alimentación no interviene prácticamente en este proceso, ya que se comporta a todos los efectos como un choque de RF.

Los distintos experimentos han demostrado que el comportamiento de cualquiera de los circuitos probados por Tesla era similar, y entre los dos circuitos mostrados, ninguno de ellos ofrece alguna ventaja de rendimiento sobre el otro. Sin embargo, el primer circuito mostrado es el más típicamente usado, ya que en él, al actuar el chispero, previene que las oscilaciones de alta frecuencia retornen hacia el transformador de alimentación, mientras que para el segundo circuito los potentes impulsos de RF generados en cada descarga del chispero no sólamente aparecen aplicados a las armaduras del condensador, sino que también son aplicados al arrollamiento secundario del transformador de alimentación. Dado que estos impulsos de RF poseen elevadas tensiones de pico, pueden inducir descargas de corona entre las espiras de los arrollamientos del transformador de alimentación, que pueden deteriorar y eventualmente destruir el aislamiento de los arrollamientos del transformador, haciendo que este funcione defectuosamente. Aunque no se muestra en estos dos circuitos, para evitar estos problemas, se protegía el arrollamiento secundario del transformador de alimentación aislándolo de los potentes impulsos de RF mediante choques de RF adecuados en serie con los terminales de salida del arrollamiento secundario. La alternativa sería emplear un transformador de alimentación cuyo arrollamiento secundario esté preparado para aguantar altas tensiones (empleando un hilo recubierto de un buen aislante), o emplear algún filtro paso-bajo (realizado con una red de resistencias y condensadores) entre el secundario del transformador y el resto del circuito.

Para los aficionados, estas medidas de protección del transformador de alimentación son importantes cuando no se dispone de transformadores especiales para altas tensiones y se emplean en su lugar transformadores más asequibles, como los transformadores NST (Neon-sign transformers), transformadores empleados para los tubos de neón empleados en rotulación comercial, pero cuyo arrollamiento de alta tensión es de características más frágiles frente a picos de alta tensión.

En cualquier caso, el transformador de alta tensión empleado ha de tener la característica de que pueda limitar las corrientes que proporciona el arrollamiento secundario, algo importante para limitar dichas corrientes a un valor seguro en casos de cortocircuitos. Para ello se emplearán transformadores de alta tensión con un acoplamiento bajo entre arrollamiento primario y secundario, como es el caso de los transformadores NST. De emplear transformadores de alta tensión de mayor rendimiento (mayor acoplamiento entre arrollamientos), se debe disponer de un limitador externo de corrientes (un "balastro").

En cualquier caso, las bobinas Tesla con el diseño original mediante chispa siguen siendo muy fiables y son más baratas que aquellas que emplean un oscilador de potencia electrónico, por lo que las bobinas tesla a chispa se siguen usando mucho hoy en día, sobre todo entre aficionados.

Producción de las descargas

Ya que las bobinas Tesla pueden producir corrientes o descargas de muy alta frecuencia y voltaje, y son útiles para diferentes propósitos, entre los que se incluyen demostraciones prácticas en clases, efectos especiales para teatro y cine, y pruebas de seguridad de diferentes tecnologías. En su funcionamiento más común, se producen largas descargas de alta tensión en todas direcciones alrededor del toroide del extremo superior de la bobina, que resultan muy espectaculares.

Mientras se generan las descargas, se produce una transferencia de energía eléctrica entre la bobina secundaria y el toroide superior con el aire circundante, transferencia que se produce en forma de carga eléctrica, calor, luz y sonido. Las corrientes eléctricas que fluyen a través de estas descargas se deben a los rápidos cambios de la cantidad de carga que se transmite desde el terminal superior al aire circundante. El proceso es similar a cargar o descargar un condensador. Las corrientes que surgen con los cambios de carga en un condensador se denominan "corrientes de desplazamiento". Los impulsos de RF aplicados al circuito secundario de la bobina producen corrientes de desplazamiento en forma de impulsos de carga eléctrica (debido a la capacidad del toroide superior), que se transfieren rápidamente entre el toroide de alta tensión y las regiones de aire cercanas, llamadas "regiones de carga espacial". Estas regiones de carga espacial, aunque invisibles, juegan un papel fundamental en la aparición y situación de las descargas de las bobinas Tesla.

Estos impulsos de RF de elevada tensión ionizan y calientan el aire que rodea al terminal superior toroidal. Inicialmente se forma un pequeño camino de plasma muy caliente que se origina en algún punto del toroide, que se denomina "raíz" o "chispa directora", y que se proyecta hacia el exterior del toroide. El plasma de esta chispa directora" está considerablemente más caliente que una descarga de corona, y es considerablemente más conductor. De hecho, tiene propiedades similares a un arco eléctrico.

A su vez, la chispa conductora se bifurca en miles de descargas mucho más finas y más frías, similares a cabellos, llamadas "streamers". Estos "streamers" son como una especie de niebla azulada que se forma al final de las chispas directoras, más luminosas, y son los que transfieren la carga entre el toroide y las regiones espaciales de carga que lo circunda. Las corrientes de desplazamiento de incontables streamers alimentan a la chispa directora, ayudando a mantenerla caliente y eléctricamente conductora.

En las bobinas Tesla que oscilan a chispa, los impulsos amortiguados de RF generados por el chispero o explosor del circuito de la bobina son muy breves (del orden de varios microsegundos), pero tienen lugar a razón de unas 50 a 500 veces por segundo, por lo que los canales conductores previamente formados en el aire que circunda al toroide no tienen tiempo de enfriarse totalmente entre impulsos. De esta forma, en impulsos sucesivos de RF, las nuevas descargas se pueden construir sobre los rastros calientes dejados por sus predecesoras. Esto produce un alargamiento sucesivo de las chispas directoras de un pulso al siguiente, aumentando la longitud de las descargas en cada impulso sucesivo.

La repetición de los sucesivos impulsos da lugar a que las descargas crezcan hasta que la energía media que está disponible en la bobina Tesla durante cada impulso se equilibre con la energía media perdida por las descargas en el aire (principalmente en forma de calor). En este punto se alcanza un equilibrio dinámico, y las descargas alcanzan su máxima longitud para la potencia generada en la bobina. Esta única combinación de la alta tensión de RF y los impulsos de RF repetitivos parece ser la forma ideal para crear descargas largas y bifurcadas, que son considerablemente más largas que las que se podrían esperar considerando únicamente el valor de la alta tensión generada. Las altas tensiones producen descargas ramificadas en muchos filamentos, que son de color azul morado, mientras que las descargas de alta energía son gruesas y muy poco ramificadas, de color pálido y luminosas, casi blancas, y que son mucho más largas que las descargas de baja energía (debido a que aumentan la ionización del aire). Los factores importantes para obtener descargas de la mayor longitud parecen ser la tensión, la energía, y un grado de baja o moderada humedad del aire. No obstante, más de 100 años después del uso de las primeras bobinas Tesla, siguen habiendo aspectos de las descargas y de los procesos de transferencia de energía en una bobina Tesla que todavía no se comprenden en su totalidad.

Peligros del manejo de las bobinas Tesla

Las corrientes eléctricas de alta tensión de las descargas de una bobina Tesla pueden ser bastante peligrosas para la salud humana. Estamos hablando de tensiones de miles o cientos de miles de voltios, aunque de una frecuencia elevada, y se podría pensar que estas corrientes no son peligrosas debido al denominado "efecto pelicular (o efecto "skin"), por el cual las corrientes de alta frecuencia fluyen por las capas externas de un conductor, lo que en el cuerpo humano significaría que las corrientes de alta frecuencias circularían por la piel humana y no por el interior del cuerpo humano.

Si bien esto es cierto en buenos conductores eléctricos como son los metales, el cuerpo humano no es un buen conductor, y además las frecuencias a las que opera una bobina Tesla aún presentan una importante penetrabilidad en los conductores eléctricos, esto es, parte de la corriente de electrones circula por el interior del conductor. En el caso del cuerpo humano, tenderían a circular por sus partes internas mejor conductoras, como el torrente sanguíneo o el sistema nervioso. En cualquier caso, la profundidad de penetración de las corrientes de alta frecuencia en un conductor es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la frecuencia, por lo que el efecto de circulación pelicular de las altas frecuencias sólo tendrá realmente lugar a partir de varios megahertcios de frecuencia.

Pero además, el sistema nervioso humano no sentiría dolor por el efecto de estas corrientes de alta frecuencia, ya que por encima de los 15-20 kHz el sistema nervioso deja de reaccionar a las corrientes eléctricas. En efecto, el rápido cambio de polaridad de la corriente en cada ciclo no da tiempo a que los iones que provocan y transmiten las sensaciones nerviosas atraviesen las paredes celulares de las células nerviosas, activando el nervio, y se vuelva a revertir el sentido de circulación de estos iones al cambiar la polaridad de la corriente.

Por ello un experimentador no informado o inexperto puede tener la falsa sensación de seguridad de que no va a sufrir daños si toca o le alcanza un streamer o una descarga de una pequeña bobina Tesla. De hecho, en este caso no sentirá ningún shock doloroso, ya que su sistema nervioso no reacciona a estas corrientes de alta frecuencia, y de hecho, los experimentadores inexpertos pueden hacer demostraciones de tocar los streamers emitidos por una bobina Tesla para demostrar que son inocuas, a pesar de la espectacularidad de las descargas. Sin embargo, hay pruebas entre experimentadores de bobinas Tesla de haber sufrido daños temporales en los tejidos, los cuales pueden ser observados como dolor de músculos, articulaciones u hormigueo durante horas e incluso días después.

Posiblemente estos nocivos efectos sean debidos a los efectos dañinos del flujo de las corrientes de RF por el interior del cuerpo humano, principalmente por el calentamiento por efecto Joule, especialmente si las corrientes son intensas (caso de utilizar bobinas Tesla de potencia y controladas por osciladores electrónicos, que generan una señal de RF continua y no impulsiva). Además, al interceptar el cuerpo humano una chispa o un streamer emitido por la bobina Tesla, debido a la alta tensión de éstas, se pueden producir arcos eléctricos que pueden producir carbonizaciones en la piel, produciendo dolorosas y peligrosas quemaduras que pueden alcanzar el hueso, y que pueden durar meses hasta su curación.

Mientras las bobinas de pequeña potencia son capaces de causar daños temporales en tejidos internos, nervios o articulaciones a través de calentamiento Joule, en las bobinas de potencia los altos valores de la tensiones generadas (250.000 voltios o más) y los relativos altos valores de las corrientes de RF generadas, el shock eléctrico que puede ocasionar a un experimentador que sea alcanzado por una descarga aérea de la bobina puede causar espasmos musculares involuntarios y puede inducir fibrilación ventricular en el corazón y otros problemas que pueden matar al experimentador.

Dedido a estos riesgos, los experimentadores con conocimientos evitan el contacto con los streamers de las bobinas Tesla, a excepción de las de pequeña potencia. Los profesionales, que pueden trabajar con bobinas de gran potencia, suelen usar otros medios de protección como una jaula de Faraday, que intercepta las descarga impidiendo que éstas pasen a su interior, donde está el experimentador, o bien emplean trajes metálicos de cota de malla para evitar que las corrientes penetren en el cuerpo.

Otro efecto que hay que tener en cuenta cuando se manejan bobinas Tesla, o cualquier otro sistema que genere descargas de alta tensión, es que se produce la ionización del aire que rodea las chispas de descarga, ionización que entre otras consecuencias provoca que el oxígeno ordinario (oxígeno biatómico) se transforme en oxígeno triatómico u ozono, el cual es un gas de típico olor (un olor de tipo marisco) y de efecto irritante. También se producen óxidos de nitrógeno, que son también irritantes. Por ello, no se recomienda realizar un uso prolongado de las bobinas de Tesla, salvo que el local disponga de un buen sistema de aireación (renovación del aire). 

Uso de las bobinas Tesla

Las bobinas Tesla son dispositivos muy populares entre ciertos ingenieros eléctricos y entusiastas de la electrónica. Estos últimos suelen construir bobinas Tesla caseras como hobby, y se los suele conocer como "bobinadores Tesla" o simplemente "bobinadores". Antiguamente las bobinas Tesla fueron empleadas para los transmisores de radiotelegrafía a chispa (que dejaron de usarse en los años 1920's), para electroterapia y para ciertos dispositivos pseudométicos (empleando las altas tensiones generadas para producir rayos ultravioleta e incluso rayos X).

Los usos típicos de las bobinas Tesla son como elementos educacionales en las clases de Física en escuelas, institutos y universidades, pero también tienen bastante uso en espectáculos, a causa de la espectacularidad de las chispas y streamers que desprenden desde su electrodo (toroidal) superior. Realizando modificaciones en la forma física del electrodo superior, así como disponiendo adecuadamente elementos conductores próximos a la bobina Tesla como receptores de las descargas, se pueden conseguir espectaculares y artísticas descargas eléctricas.

También se emplean bobinas Tesla de pequeña potencia como fuente de alta tensión para la denominada "fotografía Kirlian" (o electrofotografía Kirlian), un curioso tipo de fotografía sobre papel fotográfico que básicamente consiste en colocar en un recinto oscuro (para no velarlo) el papel fotográfico junto con un objeto o incluso un pequeño ser vivo, la mano, etc... depositiado sobre el papel fotográfico, y someterlo durante unos instantes a una alta tensión de alta frecuencia (en este caso proporcionado por la bobina Tesla). Esto conduce a que en el papel fotográfico se registre la imagen oscura del objeto o ser vivo depositiado sobre él, mostrando luminiscencias que rodean el objeto a modo de aura, puntos luminosos en los bordes y en el interior del objeto, etc... Estas luminiscencias son explicables por la luminosidad que emite el objeto fotografiado por el efecto corona al estar sometido a un elevado campo eléctrico, aunque en el caso de fotografías Kirlian de seres vivos estas "auras luminosas" no son fijas, sino que presentan variaciones, y algunos investigadores de lo esotérico y lo paranormal afirman que también reflejan de alguna manera aspectos de la supuesta aura psíquica que rodea a los seres vivos.

Una aplicación mucho menos conocida de las bobinas Tesla es su uso como reproductor de sonoro de música y señales de audio, sin necesidad de emplear altavoces. Esta capacidad de reproducción sonora funciona bien para sonidos agudos, no funcionando para reproducir sonidos medios ni bajos, por lo que la bobina Tesla se puede emplear a modo de reproductor de audio equivalente a un altavoz de agudos o "tweeter".

Todo esto viene de la época anterior a la iluminación eléctrica mediante las bombillas de incandescencia inventadas por Edinson, cuando se usaban las lámparas de arco eléctrico para la iluminación nocturna de las vías públicas. Estas lámparas, consistentes en dos electrodos de carbono muy próximos entre los que saltaba un arco eléctrico, proporcionaban una luz blanca muy intensa, aunque tenía el problema de que el arco consumía con cierta rapidez los electrodos y éstos debían ser sustituidos con bastante periodicidad. Pero además se observó que junto con la luz se producía un molesto zumbido, y para resolver este problema, las autoridades británicas encargaron en 1899 el estudio y resoulción de este problema al físico británico William Duddell (1872-1917).

Dudell se dedicó a observar cuidadosamente este efecto en las descargas de arco e hizo numerosas pruebas, y llegó a la conclusión de que el zumbido no era inherente a la propia descarga del arco eléctrico, sino que era debido a la frecuencia de red de la corriente alterna que alimentaba el arco, y que si se producían fluctuaciones en la tensión de la red eléctrica, también variaba la intensidad del zumbido eléctrico. También comprobó que si se realizaba un control riguroso de la frecuencia e intensidad que circulaba por el arco, el sonido que éste generaba variaba en amplitud y frecuencia, y si modulaba la corriente del arco con notas musicales individuales (generadas por un teclado conectado al sistema de alimentación del arco), éste literalmente "cantaba", reproduciendo las notas musicales.

Este efecto se denominó "arco cantante". Aunque este efecto sorprendió cuando Duddell presentó su informe en el Instituto de Ingeniería de Londres, y propuso que podría llevarse la música a las calles de Londres, como un hilo musical, a través de la red de iluminación pública, nadie se interesó en ello, y sólo a principios de los años 1960's algunos fabricantes de altavoces emplearon este efecto para construir un nuevo tipo de tweeter para reprodución de los sonidos agudos, que se conoció como "tweeter de plasma".

Este efecto sonoro es reproducible con bobinas Tesla que sean controladas con osciladores cuya frecuencia de oscilación pueda ser modulada en amplitud por una señal sonora externa. El efecto sonoro se produce porque las descargas en el arco eléctrico, o las descargas de alta tensión en el toroide o extremo superior del secundario de la bobina Tesla, igual que ocurre con los rayos, produce un rápido calentamiento del aire que atraviesa la descarga, convirtiéndolo en plasma o gas fuertemente ionizado (de ahí el nombre de "tweeter de plasma"). Este fenómeno provoca la repentina expansión de la columna de aire que rodea la chispa, creando una onda de choque que es percibida por el oído humano como un sonido.

Pero si se modula en amplitud la intensidad de la descarga, la densidad en el plasma que se genera alrededor de las chispas de descarga sufrirá variaciones, lo que originará frentes de ondas de choque de distinta presión sonora, que serán percibidas por el oído como sonidos.

Otro sistema musical que emplean bobinas Tesla es la creación de música empleando un reproductor de música electrónica MIDI cuya salida de datos es llevada a un microprocesador, que convierte los datos MIDI en señales impulsivas PWM (Impulsos modulados en anchura), los cuales son llevados al oscilador electrónico de la bobina Tesla (típicamente mediante una conexión de fibra óptica, para mantener un buen aislamiento eléctrico entre la bobina y el equipo MIDI). Los impulsos PWM modulan la señal de RF generada por el oscilador electrónico provocando trenes de impulsos de RF de velocidad y duración variable, que al ser aplicados al arrollamiento secundario, reproducirá la música MIDI gracias a este efecto sonoro de las bobinas Tesla.

La ventaja de estos sistemas de reproducción de ondas sonoras es que el sonido generado en las descargas se irradia en todas direcciones, produciendo en el oyente un particular efecto envolvente. Y al no depender el sonido reproducido de la inercia de partes en movimiento (como ocurre en los altavoces ordinarios), este tweeter de plasma tiene una respuesta rapidísima, lo que le proporciona una gran eficiencia en la reproducción de sonidos de tono alto o aguudos. Sin embargo, en tonos de frecuencias más bajas, el límite del tweeter de plasma en cuanto a la frecuencia de trabajo más baja como la presión sonora que produce depende mucho del tamaño de las descargas, que en el caso de las pequeñas bobinas Tesla (y de los arcos eléctricos) no puede ser demasiado amplia. Por ello este curioso transductor acústico no puede ser empleado pra reproducir sonidos medios, y mucho menos, sonidos bajos. Sin embargo, como reproducor de agudos, puede reproducir frecuencias por encima de los 20 kHz, por lo tanto, ya ultrasónicas.

Ajuste de pequeñas bobinas Tesla

Para aquellos aficionados que quieran realizar su propia bobina Tesla de pequeña potencia, ha de recordar que para que una bobina funcione correctamente, ha de ser excitada en su bobinado primario por una señal de RF proporcionada por un oscilador de RF de cierta potencia (del cual el arrollamiento primario podría formar parte si se trata de un oscilador LC), cuya frecuencia ha de ser igual a la frecuencia de autorresonancia del arrollamiento secundario. El problema es conocer cuál es esta frecuencia de autorresonancia para la bobina realizada por el experimentador, con el fin de desarrollar el circuito oscilador adecuado.

Para determinar empíricamente esta frecuencia de autorresonacia, se ha de disponer de un generador de funciones capaz de generar señales de RF desde unas cuantas decenas de kilohertcios a unos pocos megahertcios, que sea capaz de proporcionar una amplitud de señal de al menos 30 voltios pico a pico sobre su salida, y que ésta sea de baja impedancia (50 ohmios típicamente). Además se necesitará una pequeña bombilla piloto de neón.

La salida del generador se conectará al arrollamiento primario de la bobina, o bien a un arrollamiento de 5-10 espiras realizado con hilo aislado que rodee la bobina de prueba. La amplitud de la señal de salida del generador se fijará a su valor máximo, y se seleccionará la forma de onda sinusoidal (para evitar falsas autorresonancias debidas a frecuencias armónicas si se eligen otras formas de onda).

La bombilla de neón se conectará uno de sus terminales al extremo superior del arrollamiento secundario de la bobina, y el otro terminal de la bombilla se deja libre y apuntando hacia el aire circundante. El otro extremo del arrollamiento secundario se conectará al terminal de masa del generador.

Se enciende el generador y se va variando progresivamente su frecuencia. Cuando la tensión del campo eléctrico en el extremo superior de la bobina alcance altos valores, comenzará a lucir la bombilla de neón. Variando entonces más lentamente la frecuencia, se ha de buscar la frecuencia a la que el brillo del neón es máximo, y ello corresponderá con la frecuencia de autorresonancia de la bobina. Una vez alcanzado éste, podemos observar que si acercamos la mano a la bobina, el brillo de la bobina se reducirá o incluso se apagará, y ello es debido a que la capacidad parásita que introducimos en el circuito secundario de la bobina al acercar la mano la desintoniza suficientemente (cambia la frecuencia de resonancia).

Si durante estas pruebas se observan más de una frecuencia de autorresonancia, la real será la que produzca un mayor brillo de la bombilla de neón.

Si se dispone de un osciloscopio, además del generador de funciones, o de un generador calibrado de RF, se puede emplear este último con un nivel de señal mucho menor para comprobar la autorresonancia de la bobina Tesla montando un circuito de pruebas como el que se muestra a continuación. Monitorizando el nivel de señal de RF entre extremos del arrollamiento primario, a medida que se varía la frecuencia del generador de señal, se apreciará un importante y brusco cambio de la amplitud de la señal medida cuando la frecuencia del generador coincida con la de autorresonancia del arrollamiento secundario.

Una vez determinada la frecuencia de autorresonancia de la bobina en estas condiciones de prueba, puede ser necesario que para su funcionamiento óptimo en condiciones reales el circuito primario deba ser sintonizado a una frecuencia inferior (de un 20 a un 30% inferior), ya que cuando la bobina Tesla esté funcionando, la propia ionización del aire generada por la alta tensión, los objetos conductores próximos a la bobina, acercar la mano a la bobina, etc... tenderán a aumentar la capacidad parásita del arrollamiento secundario, bajando el valor de la frecuencia de autorresonancia.

Principales referencias:

Wikipedia: Artículos "Bobina Tesla" (Wiki española), "Tesla coil" (wiki inglesa).

Revista "Nueva Electrónica" nº 307 (Edición española, diciembre 2011): Sobre reproducción de música con bobinas Tesla.

Patentes USA, para las patentes de Nikola Tesla citadas en este artículo.

Web de Anilandro, artículo sobre 'Experiencias con la Bobina de Tesla' (2008).

Descripción

-. SISTEMA II 0F TRAB IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Y.

' d 20, I90 I N. DIEZ-A. Patenfe ylfiar 0 I A (todos a quienes corresponda:

Que se sepa que yo, NIKOLA TESLA, actúo en la OFICINA DE PATENTES DE LOS ESTADOS UNIDOS.

NIKOLA TESLA, DE NUEVA YORK, N. Y.

SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA;

ESPECIFICACIÓN que forma parte de Cartas de Patente N° 645.576, de fecha 20 de marzo de 1900. Solicitud presentada el 2 de septiembre de 1897. N° de serie 650.343. (Sin modelo). 

Yo ciudadano de los Estados Unidos, con residencia en Nueva York, en el condado y estado de Nueva York, he inventado ciertas mejoras nuevas y útiles en los sistemas de transmisión de energía eléctrica, de las cuales la siguiente es una especificación, haciendo referencia al dibujo que acompaña y formando parte de este examen.

Es bien sabido hasta ahora que al enrarecer el aire encerrado en un recipiente, sus propiedades aislantes se deterioran hasta tal punto que se convierte en lo que puede considerarse un verdadero conductor, aunque ciertamente de muy alta resistencia. La información práctica a este respecto se ha derivado de observaciones necesariamente limitadas en su alcance por el carácter del aparato o medio conocido hasta ahora y la calidad de los efectos eléctricos producibles. de este modo. Así, William (-Rookes) ha demostrado en sus investigaciones clásicas, que hasta ahora han servido como la principal fuente de conocimiento en este tema, que todos los gases se comportan como excelentes aislantes hasta que rara vez llegan a un punto correspondiente a una presión barométrica. de unos setenta y cinco milímetros, e incluso a esta presión muy baja, la descarga de una bobina de inducción de alta tensión pasa a través sólo de una parte del gas atenuado en forma de un hilo luminoso o son, una disminución aún mayor y considerable de siendo necesaria la presión para hacer que toda la masa del gas encerrada en un recipiente sea conductora. Si bien esto es cierto en todos los aspectos, siempre que se empleen impulsos electromotrices o de corriente como los que se pueden obtener con formas ordinarias de aparatos, he descubierto que ni la presión general El comportamiento de los gases ni las relaciones conocidas entre la conductividad eléctrica y la presión barométrica están de acuerdo con estas observaciones cuando se utilizan impulsos que son producibles mediante métodos y aparatos ideados por mí y que tienen propiedades peculiares y hasta ahora no observadas y son fuerzas electromotrices efectivas. midiendo muchos cientos de miles o millones de voltios. A través del perfeccionamiento continuo de estos métodos y aparatos y la investigación de las acciones 5c de estos impulsos actuales he sido desconocido. Entre ellos, y relacionados directamente con el tema de mi presente solicitud, se encuentran los siguientes: Primero, que los gases atmosféricos u otros gases, incluso bajo presión normal, cuando se sabe que se comportan como aislantes perfectos, se ven privados en gran medida de sus propiedades dieléctricas. al estar sujeto a la influencia de impulsos electromotrices del carácter y magnitud a los que me he referido y asumo cualidades de conducción y otras cualidades que hasta ahora se han observado sólo en gases muy atenuados o calentados a una temperatura alta y, en segundo lugar, que la conductividad impartida Al aire o gases aumenta muy rápidamente tanto con el aumento de la presión eléctrica aplicada como con el. grado de rarefacción, siendo la ley a este respecto, sin embargo, bastante diferente de la establecida hasta ahora. Para ilustrar estos hechos pueden citarse algunas observaciones que he hecho con aparatos diseñados para los fines aquí contemplados. Por ejemplo, un conductor o terminal, al que se suministran impulsos como los aquí considerados, pero que por lo demás está aislado en el espacio y alejado de cualquier cuerpo conductor, está rodeado por un cepillo o descarga luminosa en forma de llama que a menudo cubre muchos cientos de veces. o incluso hasta varios miles de pies cuadrados de superficie, este sorprendente fenómeno demuestra claramente el alto grado de conductividad que alcanza la atmósfera bajo la influencia de las intensas tensiones eléctricas a las que está sometida. Esta influencia, sin embargo, no se limita a la parte de la atmósfera que el ojo percibe como luminosa y que, como ha sido el caso en algunas posiciones realmente observadas, puede llenar el espacio dentro de una envoltura esférica o cilíndrica de un diámetro de sesenta pies o más, pero llega a regiones lejanas y remotas, el aislamiento se agranda cualitativamente a medida que pasa el tiempo, y se permite que la descarga pase de manera similar a una flagración que se propaga lentamente, posiblemente debido a la electrificación o ionización gradual del aire o a la formación de compuestos gaseosos menos aislantes. Es un hecho, además, que tales descargas de tensiones extremas, próximas a las del rayo, manifiestan una marcada tendencia a pasar hacia arriba alejándose del suelo, lo que puede deberse a una repulsión electrostática, o posiblemente a un ligero calentamiento y consiguiente elevación de la masa electrificada o eléctrica. aire ionizado. Estas últimas observaciones hacen que parezca probable que una descarga de este carácter que se escape a la atmósfera desde una terminal mantenida a gran altura se filtre gradualmente y establezca un buen camino conductor hacia estratos de aire más elevados y mejor conductores, proceso que tiene lugar posiblemente en descargas silenciosas de relámpagos que se observan con frecuencia en días calurosos y bochornosos. Será evidente hasta qué punto la conductividad impartida al aire aumenta por el aumento de la fuerza electromotriz de los impulsos cuando se afirma que en algunos casos el área cubierta por la descarga de llama mencionada se amplió "más de seis veces por una aumento de la presión eléctrica, que asciende apenas a más del cincuenta por ciento. En cuanto a la influencia de la rarefacción sobre la conductividad eléctrica impartida a los gases, cabe señalar que, mientras que la atmosférica,

u otros gases comienzan normalmente a manifestar esta cualidad a algo así como setenta y cinco milímetros de presión barométrica con los impulsos de fuerza electromotriz excesiva a los que me he referido, la conductividad, como ya se señaló, comienza incluso a presión normal y aumenta continuamente con el grado de tenuidad del gas, de modo que a, digamos, ciento treinta milímetros de presión, cuando se sabe que los gases son todavía aislantes casi perfectos para las fuerzas electromotrices ordinarias, se comportan ante impulsos electromotrices de varios millones de voltios como excelentes conductores, como si estaban enrarecidos en un grado mucho mayor. Gracias al descubrimiento de estos hechos y al perfeccionamiento de los medios para producir de manera segura, económica y completamente practicable impulsos de corriente del carácter descrito, resulta posible transmitir energía eléctrica a través de estratos de la atmósfera fácilmente accesibles y sólo moderadamente enrarecidos. no sólo en cantidades insignificantes, como las adecuadas para el funcionamiento de instrumentos delicados y similares en su aspecto teórico y en sus planteamientos prácticos, sino también en cantidades adecuadas para usos industriales a gran escala hasta prácticamente cualquier cantidad y, según toda la evidencia experimental que he obtenido, a cualquier distancia terrestre. Para comprender mejor este método de transmisión de energía y distinguirlo claramente, tanto de forma auditiva, como de otros modos de transmisión conocidos, es útil señalar que todos los esfuerzos anteriores realizados por mí y por otros para transmitir energía eléctrica a distancia sin el uso de conductores metálicos, principalmente con el objeto de accionar receptores sensibles, se han basado, en lo que respecta a la atmósfera, en aquellas cualidades que posee en virtud de ser un excelente aislante, y todos estos intentos habrían Obviamente se ha reconocido que es ineficaz, si no completamente inútil, en presencia de una atmósfera o medio conductor. La utilización de cualesquiera propiedades conductoras del aire para fines de transmisión de energía.

Hasta ahora ha sido imposible en ausencia de aparatos adecuados para satisfacer los numerosos y difíciles requisitos, aunque desde hace mucho tiempo se sabe o se supone que los estratos atmosféricos a grandes altitudes (digamos quince o más millas sobre el nivel de la escala) están, o deberían estar ser, en cierta medida, conductor; pero suponiendo incluso que se hubieran producido los medios indispensables, aún persistiría una dificultad, que en el estado actual de las artes mecánicas debe considerarse insuperable, a saber, la de "mantener terminales a elevaciones de quince millas o más por encima del nivel del mar". nivel del mar. Mediante mis descubrimientos antes mencionados y la producción de medios adecuados se obvia la necesidad de mantener terminales a altitudes tan inaccesibles y se logra un método y sistema práctico de transmisión de energía a través de los medios naturales esencialmente diferente de todos los disponibles hasta el momento y Poseyendo, además, esta importante ventaja práctica, que mientras que en todos los métodos o sistemas utilizados o propuestos hasta ahora, sólo una pequeña fracción de la energía total gastada por el generador o transmisor era recuperable en un aparato receptor distante mediante mi método y mis aparatos, es posible utilizar con diferencia la mayor parte de la energía de la fuente y en cualquier localidad por muy alejada que sea de la misma.

Expresado brevemente, mi presente invento, basado en estos descubrimientos, consiste entonces en producir en un punto una presión eléctrica de tal carácter y magnitud que,

hacer que una corriente atraviese estratos elevados del aire entre el punto de generación y un punto distante en el que se recibirá y utilizará la energía.

. En el dibujo adjunto se ilustra esquemáticamente una disposición general de los aparatos que pienso emplear en la realización de mi invento a escala industrial, como, por ejemplo, para iluminar ciudades o distritos distantes de lugares donde se puede obtener energía barata.

Con referencia al dibujo, A es una bobina, generalmente de muchas vueltas y de un diámetro muy grande, enrollada en forma de espiral alrededor de un núcleo magnético o no, según se considere necesario. C es una segunda bobina, formada por un conductor de. Sección mucho más grande y transformador IIO más pequeño.

longitud, enrollada alrededor y cerca de la bobina A. En el aparato transmisor, la bobina A constituye el secundario de alta tensión y la bobina 0 el primario de voltaje mucho más bajo de un transformador. En el circuito del primario 0 se incluye una fuente adecuada de corriente G. Un terminal del secundario A está en el centro de la bobina espiral, y desde este terminal la corriente es conducida por un conductor B a un terminal D, preferiblemente de Gran superficie, formada o mantenida por medios tales como un globo a una elevación adecuada para los fines de transmisión, como se describió anteriormente. El otro terminal del secundario A está conectado a tierra y, si se desea, también al primario para que este último pueda estar sustancialmente al mismo potencial que las partes adyacentes del secundario, garantizando así la seguridad. En la estación receptora se emplea un transformador de construcción similar; pero en este caso la bobina A, de alambre relativamente delgado, constituye el primario y la bobina 0', de alambre o cable grueso, el secundario del En el circuito de este último se incluyen lámparas L, motores M u otros dispositivos. para aprovechar la corriente. La terminal elevada D está conectada con el centro. de la bobina A, y el otro terminal de dicha bobina está conectado a tierra y preferentemente, también, a la bobina 0 por los motivos expuestos anteriormente.

Se observará que en bobinas del carácter descrito el potencial aumenta gradualmente con el número de espiras hacia el centro, y la diferencia de potencial entre las espiras adyacentes, siendo comparativamente pequeña a muy alta, impracticable con bobinas ordinarias, puede obtenerse con éxito. . Además, se observará que no importa hasta qué punto se pueda modificar el diseño y la construcción de las bobinas, debido a su disposición general y forma de conexión, como se ilustra, aquellas partes del cable o aparato que estén altamente cargadas serán fuera de su alcance, mientras que aquellas partes del suelo a las que es posible acercarse, tocar o manipular estarán al mismo potencial o casi al mismo potencial que las partes adyacentes del suelo, asegurando esto, tanto en el aparato transmisor como en el receptor e independientemente de la magnitud de la presión eléctrica utilizada, perfecta seguridad personal, lo cual se evidencia mejor por el hecho de que, aunque se han experimentado presiones tan extremas de muchos millones de voltios durante varios años continuos, ni yo ni yo hemos sufrido lesiones. cualquiera de mis asistentes.

La longitud de la bobina de alambre delgado en cada transformador debe ser aproximadamente un cuarto de la longitud de onda de la perturbación eléctrica en el circuito, esta estimación se basa en la velocidad de propagación de la perturbación a través de la propia bobina y el circuito con el que se encuentra. diseñado para ser utilizado. A modo de ilustración, si la velocidad a la que la corriente atraviesa el circuito, incluida la bobina, es de ciento ochenta y cinco mil millas por segundo, entonces una frecuencia de novecientos veinticinco por segundo mantendría novecientos veinticinco estacionarios. ondas en un circuito de ciento ochenta y cinco mil millas de largo, y cada ola tendría doscientas millas de longitud. Para una frecuencia tan baja, a la que recurriré sólo cuando sea indispensable hacer funcionar motores de tipo ordinario en las condiciones antes supuestas, utilizaría un secundario de cincuenta millas de longitud. Mediante tal ajuste o proporción de la longitud del cable en la bobina o bobinas secundarias, los puntos de mayor potencial se hacen coincidir con los terminales elevados D D, y debe entenderse que cualquiera que sea la longitud que se les dé a los cables, esta condición debe cumplirse. con el fin de obtener los mejores resultados.

I Como el requisito principal para llevar a cabo mi invención es producir corrientes de un potencial excesivamente alto, este objetivo se facilitará utilizando una corriente primaria oi. frecuencia muy considerable, ya que la fuerza electromotriz que se puede obtener con una longitud dada de conductor es proporcional a la frecuencia; pero la frecuencia de la corriente es en gran medida arbitraria, porque si el potencial es suficientemente alto y si los terminales de las bobinas se mantienen a las altitudes adecuadas, la acción descrita tendrá lugar y se transmitirá una corriente a través del aire elevado. estratos, que encontrarán poca y posiblemente incluso menos resistencia que si se transportaran a través de un alambre de cobre de un tamaño practicable. Por consiguiente, la construcción del aparato puede variar mucho en muchos detalles; pero para permitir que cualquier persona experta en las artes mecánica y eléctrica aproveche en las aplicaciones prácticas" de mi sistema la experiencia que he adquirido hasta ahora, los siguientes detalles de una planta modelo que ha estado en uso durante mucho tiempo y que fue construida para Se da el propósito de obtener más datos para usar en la realización de mi invención a gran escala. El aparato transmisor era en este caso uno de mis osciladores eléctricos, que son transformadores de un tipo especial, ahora bien conocido y caracterizado por el paso de descargas oscilatorias de un condensador a través del primario.La fuente G, que formaba uno de los elementos del transmisor, era un condensador de una capacidad de aproximadamente cuatro h unddth de microfaradio y estaba cargado por un generador de corrientes alternas de cincuenta mil voltios de presión y se descargaba mediante un interruptor accionado mecánicamente cinco mil veces por segundo a través del O primario. Este último consistía en una sola vuelta de cable trenzado robusto de resistencia inapreciable y de una inductancia de unos ocho mil centímetros, cuyo diámetro del bucle es casi doscientos cuarenta y cuatro centímetros. La inductancia total del circuito primario era de aproximadamente diez mil centímetros, de modo que el circuito primario vibraba en general. según el ajuste,

II

de doscientas treinta mil a doscientas cincuenta mil veces por segundo. La bobina de alta tensión Ain, en forma de espiral plana, estaba compuesta por cincuenta vueltas de cable número 8 fuertemente aislado enrollado en una sola capa, comenzando las vueltas cerca del bucle primario y terminando cerca de su centro. El extremo exterior de la bobina secundaria o de alta tensión A se conectaba a tierra, como se ilustra, mientras que el extremo libre se conducía a un terminal situado en el estrato de aire enrarecido a través del cual se iba a transmitir la energía, el cual estaba contenido en una envoltura aislante. -tubo de una longitud de cincuenta pies o más, dentro del cual se mantenía una presión barométrica que variaba de unos ciento veinte a ciento cincuenta milímetros por medio de una bomba de succión mecánica. El transformador receptor tenía proporciones similares, siendo la relación de conversión recíproca de la del transmisor, y la bobina primaria de alta tensión A estaba conectada, como se ilustra, con el extremo cerca de la bobina de baja tensión a tierra y con el extremo libre. extremo a un alambre o placa igualmente colocada en la capa de aire enrarecido y a la distancia indicada del terminal transmisor. Al estar cuidadosamente sincronizados los circuitos primario y secundario del aparato transmisor, se podía obtener una fuerza electromotriz de dos a cuatro millones de voltios y más en los terminales de la bobina secundaria A, pasando la descarga libremente a través del estrato de aire atenuado mantenido a las presiones barométricas mencionadas anteriormente. , y en estas condiciones fue fácil transmitir con bastante economía cantidades considerables de energía, como las que son de momento industrial, al aparato receptor para alimentar desde i la bobina secundaria 0' lámparas L o dispositivos similares. Los resultados fueron particularmente satisfactorios cuando la bobina primaria o sistema A, con su secundario O, se ajustó cuidadosamente para que vibrara en sincronismo con la bobina transmisora ​​o el sistema A C. Sin embargo, no he encontrado ninguna dificultad para producir con aparatos de sustancialmente En el mismo diseño y construcción las fuerzas electromotrices superan a la postura, no tanto por una gran relación de transformación como por el efecto conjunto de las capacidades. e inductancias en los circuitos sincronizados, cuyo efecto se ve reforzado por una alta frecuencia, y obviamente será superior. La alta fuerza electromotriz obtenida en los terminales de la bobina o conductor A fue, como se verá, en el entendido anterior que si este último se reduce a una mayor relación de transformación se debe recurrir, especialmente en los casos en los que se puede considerar ventajoso suprimir tanto como sea posible, y particularmente en la bobina transmisora ​​A, el aumento de presión debido a el efecto anterior y obtener la fuerza electromotriz necesaria únicamente mediante una gran relación de transformación.

Si bien las fuerzas electromotrices como las producidas por el aparato que acabamos de describir pueden ser suficientes para muchos propósitos a los que se aplicará o podrá aplicarse mi sistema, deseo declarar que contemplo utilizar en una empresa industrial de este tipo fuerzas muy superiores a éstas, y Con mi conocimiento y experiencia actuales en este nuevo campo, estimaría que oscilan entre veinte y cincuenta millones de voltios y posiblemente más. Mediante el uso de estas fuerzas mucho mayores se pueden transportar mayores cantidades de energía a través de la atmósfera a lugares o regiones remotas, y así la distancia de transmisión puede ampliarse prácticamente sin límite.

En cuanto a la elevación de las terminales D D, es obvio que estará determinada por una serie de cosas, como por la cantidad y calidad del trabajo a realizar, por la densidad local y otras condiciones de la atmósfera, por el carácter del país circundante, y las consideraciones que puedan presentarse en casos individuales. Por lo tanto, si hay montañas altas en las proximidades, las terminales deberían estar a mayor altura y, en general, siempre deberían estar, si es posible, a altitudes mucho mayores que las de los objetos más altos cercanos a ellas para evitar en la medida de lo posible el pérdida por fuga. En algunos casos cuando se requieren pequeñas cantidades de energía, la gran elevación de los terminales, y más particularmente del terminal receptor D, puede no ser necesaria, ya que, especialmente cuando la frecuencia de las corrientes es muy alta, se puede obtener una cantidad suficiente de energía. ser recogidos en ese terminal por inducción electrostática de los estratos de aire superiores, que se vuelven conductores por el terminal activo del transmisor o a través de los cuales se conducen las corrientes del mismo.

Con referencia a los hechos que se han señalado anteriormente, se verá que las altitudes requeridas para la transmisión de cantidades considerables de energía eléctrica de acuerdo con este método son tales que sean fácilmente accesibles y en las que los terminales puedan mantenerse con seguridad, como por con la ayuda de globos cautivos alimentados continuamente con gas desde depósitos y mantenidos en posición segura mediante cables de acero o por cualquier otro medio, dispositivo o expediente, que puedan ser ideados y perfeccionados por ingenieros ingeniosos y hábiles. De mis experimentos y observaciones concluyo que con impulsos electromotrices que no excedan mucho de quince o veinte millones de voltios, la energía de muchos miles de caballos de fuerza puede transmitirse a través de vastas distancias, medidas por muchos cientos e incluso miles de millas, con terminales no más de De treinta a treinta y cinco mil pies sobre el nivel del mar, e incluso esta elevación comparativamente pequeña será necesaria principalmente por razones de economía y, si se desea, puede reducirse considerablemente, ya que por los medios que se han descrito prácticamente Se puede obtener cualquier potencial que se desee, las corrientes a través de los estratos de aire pueden hacerse muy pequeñas, con lo que se puede reducir la pérdida en la transmisión.

Se entenderá que tanto las bobinas, transformadores u otros aparatos transmisores como los receptores pueden ser móviles en algunos casos, como, por ejemplo, cuando son transportados por barcos que flotan en el aire o por barcos en el mar. En tal caso, o en general, la conexión de uno de los terminales de las bobinas de alta tensión 01' a tierra puede no ser permanente, sino que puede establecerse de manera intermitente o inductiva, y cualquier modificación de este tipo o similar la consideraré dentro de los alcance de mi invención.

Si bien la descripción aquí dada contempla principalmente un método y sistema de transmisión de energía a distancia a través de medios naturales para fines industriales, los principios que he divulgado aquí y el aparato que he mostrado obviamente tendrán muchos otros usos valiosos, como, por ejemplo, Por ejemplo, cuando se desea transmitir mensajes inteligibles a grandes distancias, o iluminar las capas superiores del aire, o producir, intencionadamente, cambios útiles en el estado de la atmósfera, o fabricar a partir de los gases de los mismos productos, como ácido nítrico, compuestos fertilizantes o similares, por la acción de tales impulsos de corriente, para todos los cuales y para muchos otros propósitos valiosos son eminentemente adecuados, y no deseo limitarme a este respecto. Obviamente, también, ciertas características de mi invención descritas aquí serán útiles si están desconectadas del método en sí, como, por ejemplo, en

otros sistemas de transmisión de energía, por

cualquiera que sea el fin que se les destine, el

Transformadores transmisores y receptores dispuestos y. conectado como se ilustra, la característica de una bobina o conductor transmisor y receptor, ambos conectados a tierra y a un terminal elevado y ajustados para vibrar en sincronismo, la proporción de dichos conductores o bobinas; como se especifica arriba', la característica de. un transformador-receptor con su primario conectado a tierra y a un terminal elevado y teniendo en su secundario los dispositivos operativos, y otros. características o detalles, tales como los que se han descrito en esta especificación o lo harán fácilmente 1. El método descrito anteriormente para transmitir energía eléctrica a través de,

medios naturales, que consiste en producir en una central generadora una presión eléctrica muy alta, provocando así una propagación o flujo de energía eléctrica, por conducción, a través de los estratos terrestres y aéreos, y recogiendo o recibiendo en un punto distante la energía eléctrica así propagado o hecho fluir.

2. El método descrito anteriormente para transmitir energía eléctrica, que consiste en producir en una estación generadora una presión eléctrica muy alta, conduciendo la corriente así provocada a tierra y a un terminal a una altura en la que la atmósfera sirve de un conductor para el mismo, y recogiendo la corriente por un segundo terminal elevado a una distancia del primero.

3. El método anteriormente descrito de transmisión de energía eléctrica a través de medios naturales, que consiste en producir entre la tierra y un terminal de generador elevado sobre la misma, en una estación generadora, una fuerza electromotriz suficientemente elevada para transformar los estratos de aire elevados. conduciendo, provocando así una propagación o flujo de energía eléctrica, por conducción, a través de los estratos del aire,

' y recoger o recibir en un punto distante de la estación generadora la energía eléctrica así propagada o hecha fluir.

4. El método descrito anteriormente de transmisión de energía eléctrica a través de medios naturales, que consiste en producir entre la tierra y un terminal de generador elevado sobre la misma, en una estación de generación, una fuerza electromotriz suficientemente alta para mantener los estratos de aire en o cerca de la terminal elevada conduciendo, provocando de ese modo una propagación o forma de energía eléctrica, por conducción, a través de los estratos de aire, y recogiendo o recibiendo en un punto distante de la estación generadora la energía eléctrica así propagada o hecha fluir. .

CPI

5. El método descrito anteriormente de transmitir energía eléctrica a través de los medios naturales, que consiste en producir entre la tierra y a. Terminal del generador elevado por encima del mismo, en una estación generadora, impulsos eléctricos de un punto suficientemente alto y distante de la estación generadora, la energía de los impulsos de corriente mediante un circuito sincronizado con los impulsos.

6. El método descrito por Hercinbetorc para transmitir energía eléctrica a través de medios naturales, consiste en producir entre la tierra y un terminal de generador elevado sobre ella, en una estación generadora, impulsos eléctricos de una fuerza electromotriz suficientemente alta para transformar los estratos de aire. en o cerca del terminal elevado conduciendo, provocando así que los impulsos de corriente pasen a través de los estratos de aire, y recogiendo o recibiendo en un punto distante de la estación generadora la energía de los impulsos de corriente por medio de un circuito sincronizado con los impulsos.

'7. El método anteriormente descrito de transmisión de energía eléctrica a través de medios naturales, que consiste en producir entre la tierra y un generador-terminal elevado sobre la misma, en una estación generadora, impulsos eléctricos de una longitud de onda relacionada con la longitud del circuito generador. o conductor para producir el máximo potencial en el terminal elevado, y de fuerza electromotriz suficientemente alta para hacer que los estratos de aire elevados sean conductores, provocando así una propagación de impulsos eléctricos a través de los estratos de aire, y recogiéndolos o recibiéndolos en un punto distante del generador. - Estacionar la energía de tales impulsos por medio de un circuito receptor que tenga una longitud de conductor similarmente relacionada con la longitud de onda de los impulsos.

8. El método descrito anteriormente para transmitir energía eléctrica a través de medios naturales, que consiste en producir entre la tierra y un terminal de un generador elevado sobre la misma, en una estación generadora, una fuerza electromotriz suficientemente elevada como para hacer conductores los estratos de aire elevados, provocando g de este modo una propagación o flujo de energía eléctrica a través de los estratos de aire, por conducción, recolección o recepción de la energía así transmitida por medio de un circuito receptor en un punto distante de la estación generadora, utilizando el circuito receptor para energizar un circuito secundario y operar dispositivos de traducción mediante la energía así obtenida en el circuito secundario

9. El método descrito anteriormente para transmitir energía eléctrica a través de medios naturales, que consiste en generar impulsos de corriente de fuerza electromotriz relativamente baja en una estación generadora, utilizando dichos impulsos para energizar el primario de un transformador, generando por medio de tales impulsos del circuito primario. en un entorno secundario por el primario y conectado a tierra y a un terminal elevado, de fuerza electromotriz suficientemente elevada para hacer conductores los estratos de aire elevados, provocando así que los impulsos se propaguen a través de los estratos de aire, recogiendo o recibiendo la energía de dichos impulsos, en un punto distante de la estación generadora, por medio de un circuito receptor conectado a tierra y a una terminal elevada, y utilizando la energía así recibida para energizar un circuito secundario de bajo potencial que rodea el circuito receptor.

' NIKOLA TESL'A.