Bobina de Ruhmkorff

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La bobina de Ruhmkorff es un generador eléctrico que permite obtener tensiones muy elevadas, del orden de los miles o decenas de miles de voltios a partir de una fuente de corriente continua. Fue inventada hacia 1850 por Heinrich Daniel Ruhmkorff, mecánico de precisión parisino de origen alemán. Al mismo tiempo Charles Grafton Page en los Estados Unidos y Antoine Masson en Francia habían realizado aparatos similares. Ruhmkorff aportó a la bobina de Masson los perfeccionamientos necesarios para responder a las necesidades de la medicina y la física de una fuente de corriente de muy alta tensión.

Funcionamiento[editar]

El principio de la bobina de Ruhmkorff es el de un transformador elevador de tensión constituido de un bobinado primario p y de un bobinado secundario S. El primario está hecho de unas decenas de vueltas de hilo de cobre aislado de un diámetro bastante grueso (del orden de un milímetro) en tanto que el secundario está constituido de varias decenas, incluso centenas de millar de vueltas de hilo muy fino (algunas décimas de milímetro). Los dos bobinados están enrollados alrededor de un núcleo magnético N formado por hilos de hierro dulce reunidos en haces. El hecho de dividir el núcleo permite limitar las pérdidas por Corriente de Foucault. Las espiras del bobinado secundario deben ser cuidadosamente aisladas para evitar la quema del bobinado por sobretensión.

Si el primario p es recorrido por una corriente variable (una corriente continua producida por un acumulador y comandada por el interruptor Int) la variación del campo magnético induce en el secundario S una tensión en la que el valor es proporcional a la relación entre el número de vueltas de S con el número de vueltas de p. Esta relación de transformación es muy grande para la bobina de Ruhmkorff, lo que permite obtener tensiones de varios kilovoltios. Al corte de la corriente (abertura del circuito primario) es cuando la tensión inducida es más elevada y produce una chispa entre los bornes esféricos de Ec.

La formación de la chispa se traduce en la producción en el circuito de una serie de oscilaciones eléctricas amortiguadas cuyo período fue calculado en 1853 por William Thomson. Esta descarga oscilatoria se acompaña de la emisión de ondas electromagnéticas que fueron estudiadas por Heinrich Rudolf Hertz en 1887.

El oscilador[editar]

Para producir chispas permanentemente, fue suficiente para Ruhmkorff controlar el paso de la corriente que circula por el primario con la ayuda de un oscilador, un sistema interruptor puesto a punto por el alemán Christian Ernst Neef. El principio es el mismo que el del timbre electromagnético:

  • primer tiempo: la corriente suministrada por el acumulador accu pasa por el contacto c y atraviesa la bobina P.
  • segundo tiempo: un campo magnético se forma en el núcleo, que se comporta entonces como un imán, y atrae el relé m fijo en el extremo de una lámina resorte r, sujeta en el punto o.
  • tercer tiempo: la lámina se separa del contacto C y la circulación de la corriente en el primario se interrumpe bruscamente. La chispa del pico de corriente de ruptura es absorbida por el condensador cond. El campo magnético en el núcleo desaparece.
  • cuarto tiempo: el rele m no es ya atraído por el núcleo, la lámina r vuelve a cerrar el contacto con c y la corriente puede circular de nuevo.

El tiempo que separa dos cortes del circuito se llama período de corte. Depende de numerosos parámetros (atracción del núcleo, rigidez del resorte, etc.) y puede ser ajustado con la ayuda del tornillo de reglaje V. Es del orden de milisegundos, lo que corresponde a una frecuencia de corte de 1000 hertzios.

El añadido del condensador en los bornes del contacto C fue propuesto en 1853 por Hippolyte Fizeau. Los principios descritos aquí son los utilizados por la bobina de encendido de los motores de explosión para producir la chispa en las bujías.

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