Con las tensiones muy altas se pueden hacer muchos experimentos y aplicaciones importantes, ya sea como equipo, ya sea en experimentos de laboratorio. La fuente que describimos brinda tensiones que fácilmente superan los 10.000 volt, produciendo chispas de mas de 1 centímetro con bastante brillo, dada la elevada corriente in volucrada. Una delas posibles aplicaciones para esta fuente es en el laboratorio de física, usandola para demostrar la Ionización, campos de corriente y efecto de puntas.
Existen muchas maneras de conseguir tensiones muy elevadas, siendo la más tradicional la que hace uso de la Bobina de Tesla. Se cuenta que este investigador de origen europeo, radicado en los EE. UU. conseguía con sus bobinas producir descargas de más de un millón de volt, que no sólo espantaban a las visitas ( ;a las que le gustaba hacer chistes!) sino también a sus vecinos.
No vamos a llegar al millón de volt, pero con unos 10.000 podemos perfectamente tener rayos visibles y efectos interesantes para experimentos y aplicaciones prácticas.
Cómo funciona
La base de nuestro circuito es un transformador de alta tensión (fly-back) usado para generar de 10.000 a 30.000 volt en televisores (*), ya que ésta es la tensión que se debe aplicar al tubo de imagen para que el haz de electrones en su interior alcance la pantalla produciendo la imagen.
(*) Modelos analógicos de la época en que lo articulo fue escrito (1990)
El lector podrá conseguir este componente en cualquier televisor fuera de uso lo que sin duda hará todo más fácil en términos financieros.
Aplicando una señal alternada de una frecuencia del orden de 1kHz en la bobina primaria de este transformador, podemos tener en el secundario una tensión muy alta que fácilmente superará los 10.000 volt. La señal es generada por un multivibrador astable alimentado por una tensión entre 12 y 15 volt obtenida de un transformador a partir de la corriente comercial.
Este transformador es importante, pues aisla el circuito de la red pública para mayor seguridad.
La frecuencia es determinada por C3 / R3 y C4/R4que pueden eventualmente ser alterados para obtener mayor rendimiento.
Sugerimos que los lectores cambien R4 por un potenciômetro de 100k en serie con un resistor de 4k7, obteniendo así un ajuste de punto ideal de funcionamiento o de tensión de salida (figura 1).
Para excitar el fly-back con una buena corriente se usa un transistor de potencia TIP31 que deberá montarse en un buen disipador de calor. El transistor debe tener el sufijo “C” que soporta tensiones más elevadas y que. por lo tanto. estará más seguro en la aplicación indicada.
Montaje
El diagrama completo de la fuente de MAT aparece en la fig. 2.
Una versión más simple, que debe ser bien cerrada en una caja de madera, aparece en puente de terminales en la figura 3.
La versión en placa de circuito impreso puede ser vista en la figura 4.
El transformador T1 debe tener secundario de 12+12V con corriente de por lo menos 1 ampere.
El bobinado primario estará de acuerdo con la red local (117/220V).
X1 y el fly-back que puede ser de cualquier televisor común (blanco y negro o en colores), siempre que esté en buen estado.
En este transformador debemos enrollar L1 que consiste en 10 a 20 vueltas de alambre común enrolladas en la parte inferior del núcleo de ferrite.
El transistor Q1 debe ser dotado de un pequeño disipador de calor, ya que trabajará caliente.
Este disipador puede ser hecho doblando en forma de “U” una lámina de hierro o aluminio de 6 x 3 cm.
La conexión del chispero, que corresponde al punto en que obtenemos mayor tensión, se hace en dos puntos. Uno es el proprio alambre que sale de lo alto dela bobina secundaria del fly-back.
El otro debe ser experimentado entre las diversas tomas que normalmente existen en el mismo bobino y que terminan en las laterales. La conexión debe salir de la bobina secundaria del fly-back.
El otro debe ser experimentado entre las diversas tomas que normalmente existen en el mismo bobinado y que terminan en las laterales. La conexión debe hacerse en la que produzca mayor chispa que corresponde a los extremos del bobinado.
Terminado el montaje, el lector debe revisarlo, y pasar a las pruebas de funcionamiento.
Prueba y uso
Es importante observar que las elevadas tensiones de este circuito son peligrosas. Así, se debe hacer el montaje del aparato en una caja de material aislante (madera por ejemplo) y el transformador de alta tensión debe estar bien aislado.
El chispero tampoco debe quedar accesible, y está hecho con dos alfileres y bornes, como muestra el ejemplo de la figura 5.
Conectando el aparato a la corriente comercial, la chispa debe ocurrir entre las puntas que deben estar separadas hasta 1 cm.
Para tener una ideal de la tensión, en función de la constante dieléctrica del aire, podemos decir que cada 1 cm. corresponde a una tensión de 10.000 volt.
Así, si aleja las puntas del chispero a una distancia de 1,5 cm y todavía obtiene chispa, entonces la tensión obtenida será de 15.000 volt.
La constante dieléctrica del aire es una magnitud que expresa su capacidad de aislamiento, que es del orden de 10kV/cm, en condiciones normales ya que la humedad influye mucho.
Acercando una lámpara fluorescente al chispero o bobina, cuando el aparato estuviera conectado y no se producen chispas (aleje las puntas), la misma se encenderá por la acción del fuerte campo eléctrico existente (figura 6).
Haga este experimento en la oscuridad. La aproximación de una lámpara neón también provoca el mismo efecto.
