Con le sue gigantesche scintille ad arco e il rumore snervante, la bobina di Tesla è una scene più memorabili e iconiche. Milioni di persone l’hanno vista in funzione, lancia scariche simili a fulmini contro le pareti della sua alcova. In questo articolo vedremo che cos’è la bobina di Tesla, chi era l’inventore e a cosa serve.
Indice
La bobina di Tesla
Una bobina di Tesla converte l’elettricità da corrente alternata a bassa tensione in una tensione molto alta e ne aumenta la frequenza. Prende il nome dal suo inventore, l’eccentrico genio Nikola Tesla che espose il suo primo modello nel 1891. Lo scopo principale della bobina di Tesla era la trasmissione di elettricità attraverso l’aria, parte di un grande sogno di fornire elettricità senza utilizzare fili.
Le bobine di Tesla hanno una storia lunga e colorata nei baracconi della scienza e della tecnologia. Oggi, la prima bobina di Tesla è esposta nell’Osservatorio Griffith del 1937 e apparteneva a un medico e istruttore presso la Tufts University nel Massachusetts. Questo dottore aveva utilizzato l’elettricità nel processo di guarigione e aveva fatto molto affidamento sulla bobina di Tesla come parte del suo lavoro.
Alla fine, ha donato i componenti principali di questo strumento alla città di Los Angeles. Ma vediamo nel prossimo paragrafo chi era l’inventore Nikola Tesla.
Nikola Tesla
Nikola Tesla (1856-1943) aveva inventato la bobina di Tesla e aveva condotto molti esperimenti nel suo laboratorio sulla generazione e distribuzione di elettricità a corrente alternata. La società Westinghouse ha utilizzato i progetti di Tesla per generatori e sistemi di distribuzione per costruire una centrale elettrica alle Cascate del Niagara. La rete elettrica che usiamo per portare l’elettricità nelle nostre case si basa sul lavoro; l’invenzione della bobina di Tesla.
Le bobine di Tesla fanno parte di un grande sogno per fornire elettricità senza usare fili. L’elettricità divenne ampiamente disponibile intorno al 1900 quando le prime reti iniziarono a inviare energia alle case e alle aziende tramite linee di trasmissione. Erano costosi da costruire, quindi Tesla e altri lavorarono su reti elettriche wireless. La tecnologia era difficile da implementare e non è mai uscita dal laboratorio.
Nikola Tesla era un esperto ingegnere elettrico e inventore. Gli vengono attribuite molte invenzioni con l’obiettivo di cambiare il mondo usando l’elettricità. Oltre a sviluppare la corrente alternata, che oggi è considerata lo standard, ha lavorato con motori a corrente alternata. Tesla è riconosciuto come scienziato, fisico, ingegnere, inventore e filosofo.
Elettricità senza fili
L’energia elettrica è fondamentale per i sistemi moderni. Dal più piccolo dei sensori agli impianti bionici ai satelliti, aeroplani, automobili, robot telecomandati e piattaforme petrolifere, è importante essere in grado di fornire energia tramite mezzi diversi dai cavi o dalle linee di trasmissione. L’uso della trasmissione di potenza wireless, su una scala più ampia di quella utilizzata dai dispositivi a induzione magnetica, consentirebbe ai sistemi di funzionare in remoto senza la necessità di dispositivi di accumulo di energia relativamente grandi o di manutenzione ordinaria.
Verrà inoltre impiegato nei casi in cui l’interconnessione dei cavi è scomoda, pericolosa o impossibile, come in ambienti umidi, giunti rotanti o in movimento, nonché per l’alimentazione di apparecchiature di telecomunicazione remote. La configurazione della bobina di Tesla a stato solido viene utilizzata come base per generare energia elettrica ad alta tensione e ad alta frequenza.
L’idea di trasmettere energia attraverso lo spazio è stata concepita oltre un secolo fa, con le idee e gli esperimenti pionieristici di Nikola Tesla. La sua visione era quella di distribuire l’energia in modalità wireless su grandi distanze utilizzando la ionosfera terrestre.
La maggior parte degli approcci al trasferimento di potenza wireless utilizza in un campo elettromagnetico (EM) di una certa frequenza come mezzo attraverso il quale viene inviata l’energia. All’estremità ad alta frequenza dello spettro ci sono tecniche ottiche che utilizzano i laser per inviare energia tramite un raggio di luce collimato a un rivelatore remoto dove i fotoni ricevuti vengono convertiti in energia elettrica.
Con questo approccio è possibile una trasmissione efficiente su grandi distanze ma sono necessari complicati meccanismi di puntamento e tracciamento per mantenere un corretto allineamento tra trasmettitori e ricevitori in movimento. Gli oggetti che si frappongono tra il trasmettitore e il ricevitore possono bloccare il raggio, interrompendo la trasmissione di potenza e, a seconda del livello di potenza, eventualmente causano danni.
Alle frequenze delle microonde, un approccio simile può essere utilizzato per trasmettere in modo efficiente potenza su grandi distanze utilizzando il campo EM irradiato da antenne appropriate.
Come funziona una bobina di Tesla
Una bobina di Tesla a stato solido funziona commutando la bobina primaria a una frequenza di risonanza. Questa frequenza varia a causa dell’altezza della bobina e dal carico superiore e dell’ambiente. Un oscillatore a frequenza fissa non è l’ideale. Il driver utilizzato cambia la sua frequenza in base a ciò che l’antenna riceve dalla bobina di Tesla.
Il feedback dell’antenna è progettato per catturare il feedback dal secondario per mantenere il circuito in risonanza. Poiché utilizziamo il feedback per fornire il segnale al semiponte, la bobina è sempre accordata. L’utilizzo di diodi con una bassa caduta di tensione diretta servono per bloccare il segnale a terra e per garantire che l’azionamento non venga distrutto.
Il circuito combina e amplifica i segnali dell’ampolla e di retroazione per pilotare il trasformatore di azionamento del gate. Questo circuito funziona generando un’onda quadra dalle rispettive uscite dei driver MOSFET invertente e non invertente e operano in fase. Un sistema di funzionamento un po’ complicato per chi non se ne intende.