Imagineaza-ti un barbat izolat, picurand de sudoare toata noaptea intr-un laborator intunecat, iluminat doar de scantei trosnitoare care sar periodic din masini enorme si ii arunca o stralucire violeta pe fata. Acesta a fost Nikola Tesla, arhetipul omului de stiinta nebun. Inventiile lui umplu lumea din jurul nostru; ele sunt esentiale pentru reteaua noastra electrica moderna. Sunt masini silentioase, fiabile, invizibile.
Poate cea mai faimoasa inventie a sa este bobina Tesla – un instrument care produce arcuri zburatoare frumoase de energie electrica. A fost inventat de Tesla in incercarea de a transmite electricitate fara fir.
Transformator in actiune
Principiile din spatele bobinei Tesla sunt relativ simple. Retineti ca curentul electric este fluxul de electroni, in timp ce diferenta de potential electric (tensiune) dintre doua locuri este ceea ce impinge acel curent. Curentul este ca apa, iar tensiunea este ca un deal. O tensiune mare este un deal abrupt, pe care un flux de electroni poate curge rapid. O tensiune mica este ca o campie aproape plata, fara flux de apa.
Puterea bobinei Tesla consta intr-un proces numit inductie electromagnetica. Aici un camp magnetic in schimbare creeaza o tensiune care obliga curentul sa curga. La randul sau, curentul electric care curge genereaza un camp magnetic. Cand electricitatea curge printr-o bobina de sarma infasurata, genereaza un camp magnetic care umple zona din jurul bobinei intr-un anumit model.
In mod similar, daca un camp magnetic curge prin centrul unui fir bobinat, in fir este generata o tensiune, ceea ce face ca un curent electric sa circule.
Tensiunea („deal”) generata intr-o bobina de sarma de un camp magnetic prin centrul acesteia creste odata cu numarul de spire de sarma. Un camp magnetic in schimbare intr-o bobina de 50 de spire va genera de zece ori tensiunea unei bobine de doar cinci spire. (Cu toate acestea, mai putin curent poate curge de fapt prin potentialul mai mare, pentru a conserva energia.)
Exact asa functioneaza un transformator electric comun de curent alternativ (AC), care se gaseste in fiecare casa. Curentul electric fluctuant constant care curge din reteaua electrica este infasurat printr-o serie de spire in jurul unui inel de fier pentru a genera un camp magnetic. Fierul este permeabil magnetic, astfel incat campul magnetic este continut aproape in intregime in fier. Inelul ghideaza campul magnetic (in verde spre dreapta) in jurul si prin centrul bobinei opuse de sarma.
Raportul bobinelor de pe o parte fata de cealalta determina schimbarea tensiunii. Pentru a trece de la tensiunea de perete de uz casnic de 120 V la, sa zicem, 20 V pentru utilizarea intr-un adaptor de alimentare pentru laptop, partea de iesire a bobinei va avea de sase ori mai putine ture pentru a reduce tensiunea la o sesime din nivelul sau original.
Cum ruleaza bobina
Bobinele Tesla fac acelasi lucru, dar cu o schimbare mult mai dramatica a tensiunii. In primul rand, folosesc un transformator prefabricat cu miez de fier de inalta tensiune pentru a trece de la curentul de perete de 120 V la aproximativ 10.000 V. Firul cu 10.000 de volti este infasurat intr-o bobina mare (primara) cu doar cateva spire. Bobina secundara contine mii de spire de sarma subtire. Aceasta creste tensiunea la 100.000 si 1.000.000 de volti. Acest potential este atat de puternic incat miezul de fier al unui transformator normal nu il poate contine. In schimb, exista doar aer intre bobine.
Bobina Tesla necesita inca un lucru: un condensator pentru a stoca incarcatura si a declansa totul intr-o scanteie uriasa. Circuitul bobinei contine un condensator si un mic orificiu numit eclator. Cand bobina este pornita, electricitatea curge prin circuit si umple condensatorul cu electroni, ca o baterie. Aceasta sarcina isi creeaza propriul potential electric in circuit, care incearca sa faca o punte peste eclatorul. Acest lucru se poate intampla numai atunci cand s-a acumulat o cantitate mare de incarcare in condensator.
In cele din urma, s-a acumulat atat de multa sarcina incat distruge neutralitatea electrica a aerului in mijlocul eclatorului. Circuitul se inchide pentru o secunda trecatoare si o cantitate uriasa de curent iese din condensator si prin bobine. Aceasta produce un camp magnetic foarte puternic in bobina primara.
Bobina de sarma secundara foloseste inductia electromagnetica pentru a converti acest camp magnetic intr-un potential electric atat de mare incat poate sparge cu usurinta moleculele de aer de la capete si impinge electronii acestora in arce salbatice, producand scantei violet enorme. Domul din partea superioara a dispozitivului actioneaza pentru a face ca bobina secundara de fire sa primeasca energie mai mult de la prima bobina. Cu cateva calcule matematice atente, cantitatea de energie electrica transferata poate fi maximizata.
Fluxuri albastre zburatoare de electroni curg din bobina si prin aerul cald in cautarea unui loc de aterizare conductiv. Acestia incalzesc aerul si il sparg intr-o plasma de filamente de ioni stralucitori inainte de a se disipa in aer sau de a ajunge la un conductor din apropiere.
Se genereaza un spectacol extraordinar de lumini, precum si un bazait puternic, trosnet, care poate fi folosit pentru a reda muzica. Teatrismul electric este atat de uimitor incat Tesla se stia ca si-a folosit dispozitivul pentru a speria si a hipnotiza vizitatorii din laboratorul sau.
Poate ca Tesla nu a inventat o sursa de putere nelimitata, care era unul dintre obiectivele sale, dar a proiectat o masina geniala pentru a demonstra puterea si frumusetea electrica.
