La bobina di Tesla

Pubblichiamo uno studio del gentilissimo Alessandro Cestaro inerente ad una delle moltissime invenzioni dello scienziato serbo, naturalizzato statunitense, Nikola Tesla (1856-1943). Tra queste invenzioni, assume particolare interesse la bobina di Tesla, perché risulta, da alcune testimonianze, che questa apparecchiatura, insieme con lo zapper, sia lo strumento più efficace per contrastare e forse per debellare il terribile morbo di Morgellons. Infatti tale patologia non è causata da un parassita né ha origini genetiche, ma è provocata da nanomacchine che si insediano nell'organismo: per neutralizzarle può quindi essere efficace creare un'interferenza elettromagnetica. Come sempre, questi consigli non sostituiscono in alcun modo e per nessun motivo le prescrizioni e le indicazioni del proprio medico, cui bisognerà rivolgersi per qualsiasi problema. Per procurarsi una Tesla coil di bassa potenza, qualora se ne ravvisasse la necessità, occorre rivolgersi solo a personale esperto e qualificato.

Per leggere il documento corredato di immagini, clicca qui (formato PDF).

La bobina di Tesla

La bobina di Tesla (o in inglese Tesla coil) è un trasformatore risonante senza nucleo ferromagnetico. Prende il suo nome dall’inventore, Nikola Tesla, scienziato e inventore americano di origini serbe che lo inventò nel 1891 come conseguenza dei suoi studi sulle correnti alternate di alta frequenza. Lo si può considerare come una diretta evoluzione di quelle che erano conosciute come induction coils (bobine d’induzione) verso la fine del XIX secolo, in cui si usava un rocchetto di Ruhmkorff per ottenere una vistosa scintilla di alta tensione. Fu col rocchetto di Ruhmkorff che si osservarono sperimentalmente per la prima volta le onde elettromagnetiche. Tale rocchetto era semplicemente un trasformatore avvolto su nucleo ferroso in cui il rapporto spire, tra primario e secondario, era molto elevato. Veniva alimentato da una batteria che caricava un condensatore (oppure anche senza il condensatore). Agendo su un interruttore, si scaricava il condensatore sul primario e questo induceva una corrente di tensione molto più alta sul secondario, dove ai capi si poteva osservare una scintilla.

In una bobina di Tesla abbiamo quindi il principio dell’induzione e del trasformatore, ma con un comportamento completamente diverso. Invece di avere semplicemente un avvolgimento secondario e primario, abbiamo in realtà due circuiti LC, il circuito primario e il circuito secondario. Ogni circuito è composto da una bobina e da un condensatore. Il rapporto tra capacità ed induttanza è tale che i due circuiti risuonino alla stessa frequenza data dalla formula F=1/2π√LC dove F è la frequenza di risonanza in Hertz, L è il valore dell’induttanza in Henry e C il valore della capacità in Farad. Esistono diverse tipologie di bobine di Tesla che si differenziano soltanto nel pilotaggio del circuito primario. Esistono varie sigle per identificare queste tipologie e le più note sono queste: SGTC (spark gap tesla coil), SSTC (solid state tesla coil), OLTC (off line tesla coil), DRSSTC (dual resonant solid state tesla coil), VTTC (vacuum tube tesla coil) ed altre ancora. Le sigle prendono il nome dal mezzo usato per effettuare la commutazione sul primario e sul tipo di oscillatore usato. Bisogna che sia chiaro comunque che il principio di funzionamento resta lo stesso e che la tensione prodotta sul secondario non dipende dal numero di spire dello stesso, ma dal rapporto tra le impedenze di primario e secondario. Qui descriveremo la prima categoria, ovvero gli spark gap tesla coils ovvero le bobine di Tesla a spinterometro. Lo spinterometro è semplicemente un interruttore ad alta tensione molto semplice costituito nella sua forma più elementare da due elettrodi a distanza di qualche millimetro. Sfruttando la bassa rigidità dielettrica dell’aria, questo innescherà quando la tensione arriva a una certa soglia determinata dalla distanza degli elettrodi. La bobina di Tesla spinterometrica è rimasta pressoché immutata dalla sua invenzione, dato che, quando fu inventata, lo spinterometro era praticamente l’unico per effettuare commutazioni prima dell’avvento delle valvole e dei dispositivi a semiconduttore. Questo tipo di bobina quindi è anche quella con cui sperimentò Nikola Tesla stesso.

Spieghiamo i componenti. Generalmente si usa un trasformatore di alta tensione collegato alla rete 220 volt 50 Hertz. Il condensatore deve essere di buona qualità con bassa induttanza e resistenza parassita e deve poter reggere svariati kilovolts senza problemi. Il primario in genere è una bobina a spirale piatta realizzata con del tubo di rame. Questa bobina deve poter reggere correnti elevatissime. Lo spinterometro esiste in varie forme, rotante sincrono e asincrono, statico a due o più elettrodi raffreddato con ventole ecc. Il più semplice è quello illustrato nell’immagine.

Il secondario, invece, è in genere una bobina cilindrica, con molte spire di filo sottile (ma non troppo dato la corrente molta alta che circola anche sul secondario) sormontato da una sfera o un toroide metallico. Questa sfera è quello che costituisce la capacità terminale e il condensatore nel circuito secondario. Si tratta di un condensatore in cui l’altra piastra è il terreno con cui si accoppia capacitivamente. Questo perché l’altra estremità del secondario è connessa a terra. La terra del secondario è separata da quella di rete e, in genere, si fa piantando un palo metallico nel terreno oppure collegando ad un tubo dell‘acqua. Tutto ciò è per diminuire la resistenza della terra che, altrimenti, limiterebbe molto le prestazioni e soprattutto per diminuire i disturbi in radio frequenza che possono penetrare nell’impianto domestico, causando seri danni. Si usa mettere anche un filtro EMI sull’entrata del trasformatore di alimentazione per il medesimo motivo. Una bobina di Tesla spinterometrica con questi accorgimenti non causa assolutamente danni all’impianto ed alle apparecchiature. E’ bene, però, non metterla in funzione nei pressi di apparecchiature elettroniche sofisticate, dato che l’intenso campo elettrico sopprimerà il funzionamento di cellulari, macchine fotografiche, schermi etc.. E’ possibile anche che gli apparecchi più delicati e non schermati possano rovinarsi permanentemente soprattutto a causa degli impulsi sullo spinterometro. Illustriamo ora il principio di funzionamento. Generalmente si usa un alimentazione in alta tensione in corrente alternata ( si può usare anche corrente continua) per caricare il condensatore primario.

- Il trasformatore di alta tensione carica il condensatore primario fino a che la tensione sullo spinterometro non arriva a rottura.
- Lo spinterometro spara.
- Il condensatore si scarica sulla bobina primaria attraverso lo spinterometro.
- Il primario produce un campo magnetico che cresce quanto più il condensatore si scarica.

Quando la tensione sul condensatore è zero (cioè è scarico), il campo magnetico sul primario comincia a collassare e, a causa della sua autoinduzione, genera una tensione che ricarica il condensatore. Questo crea un’oscillazione alla frequenza naturale del gruppo LC primario.

Siccome, però, abbiamo un circuito secondario accoppiato induttivamente alla bobina primaria, l’oscillazione in risonanza e l’energia del primario vengono trasferiti sul secondario. Per trasferire tutta l’energia al secondario ci vogliono in genere più cicli dato che il coefficiente di accoppiamento non è mai prossimo ad uno in una bobina di Tesla, ma è molto basso (da 0.1 a 0.5 circa)

Dato che i due circuiti sono tarati alla stessa frequenza di risonanza avremo uno scambio di energia sincronizzato. Questo aumenta grandemente la tensione sul secondario.

Quando la tensione sulla capacità terminale raggiunge un valore talmente elevato che non può più essere immagazzinato in questa capacità, la tensione innesca molteplici scintille.

Il processo continua molte volte finché non c’è più energia nel condensatore primario e nella bobina primaria e non c’è più abbastanza tensione per tenere acceso lo spinterometro. Lo spinterometro si spegne; questo comporta la ricarica del condensatore primario e tutto il processo si ripete. Quello che possiamo osservare uscire dalla capacità terminale è un insieme di scintille di alta tensione ad alta frequenza. Tali scariche hanno particolari effetti.

Le lampade al neon si accendono senza fili nei pressi della Bobina di Tesla. Ciò è dovuto all’intenso campo elettrico e magnetico generato che portano alla conduzione il gas interno del tubo.

Piccola bobina di Tesla costruita dall’autore. Questa bobina produce 30 cm di scintille (circa 200-300 kv ), consumando 125 watt di potenza dalla rete. Scariche in alta frequenza fuoriescono dalla capacità terminale.

NOTA: le Bobine di Tesla a stato solido presentano scintille più sicure che si possono anche toccare.

A causa di un fenomeno fisico chiamato effetto pelle, la corrente in alta frequenza circola poco in profondità di un corpo conduttore stando sull’esterno. Questo effetto, unito alla poca corrente presente nella scintilla, permette che la si tocchi, senza conseguenze per il corpo. La scintilla comunque scalda molto e può provocare ustioni. Si può far passare corrente attraverso il corpo con particolari accorgimenti assolutamente senza pericolo anche con tensioni che arrivano ai megavolts, che sono più del doppio delle nostre linee di alta tensione. Tali esperimenti sono, però, da sconsigliare in quanto solo chi ha una certa esperienza nel campo sa quello che sta facendo. Vale perciò la regola: non provate a farlo a casa.


Alessandro Cestaro
alessandrocestaro [at] hotmail.it

Photos Courtesy by:

http://www.scitechantiques.com/tesla%20oudin%20coil/
http://www.mgvolt.com/t-30.htm
http://www.rhunt.f9.co.uk/
http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil
http://www.extremeelectronics.co.uk/
http://physics.units.it/Dipartimento/museo/rocchettoRtot.htm
http://www.radioblvd.com/WirelessPhoto.htm