Reporte del experimento presentado para la clase de Temas Selectos de Física II.

1. COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE VERACRUZ
PLANTEL 35 “DR. LEONARDO PASQUEL”
MATERIA: TEMAS SELECTOS DE FÍSICA II
PROF. ING. JUAN FRANCISCO CORTINAS JAMESON
PROYECTO DE TERCER PARCIAL
“ESCALERA DE JACOB”
INTEGRANTES DEL EQUIPO:
BASULTO ALMEIDA MAURICIO ALBERTO
JIMÉNEZ MENDOZA ANDRÉS GIOVANNI
LEAL HERNÁNDEZ ARLETTE
MARTÍNEZ SÁNCHEZ JOSÉ FRANCISCO
REYES LLANOS LUIS ARTURO
GRUPO: 602

2. OBJETIVO
 Construir un aparato que permita el estudio de los arcos voltaicos a más de 5000
volts.
 Demostrar la transmisión inalámbrica de energía eléctrica impulsada inicialmente
por Nikola Tesla.
FUNDAMENTO TEÓRICO
 Se denomina arco eléctrico o también arco voltaico a la descarga eléctrica que se
forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en
el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a baja presión, o al
aire libre, como es el caso de nuestro aparato.
 Se conoce informalmente como escalera de Jacob, al arco eléctrico producido por
un dispositivo formado por dos conductores rectos en forma de V. El arco se
produce en la parte más cercana (baja) de los electrodos y a medida que el aire
superior es ionizado por la radiación ultravioleta y por el calor, va subiendo hasta
que la distancia de los electrodos es demasiado larga y desaparece, repitiéndose
el arco en la parte más estrecha y así sucesivamente.
MATERIALES
 Un transformador de microondas con una entrada de 120 voltios y una salida de
5000 voltios.
 Clavija
 Cable dúplex calibre 12
 Dos alambres de 75 cm de largo.
 Una base de madera
 Dos tornillos para madera.
 Terminales para electrónica
HERRAMIENTA
 Desarmador plano y de cruz
 Pinzas de corte
 Pinzas de electricista
 Equipo de seguridad

3. DIAGRAMA
ELABORACIÓN
Lo primero que se hizo para desarrollar el aparato fue hacer una distribución de nuestros
elementos esenciales dentro de nuestra tabla, cuidando que el transformador y los
alambres que utilizaríamos como antenas quedaran a una distancia en la que no pudieran
hacer algún contacto peligroso, puesto que se trabaja con un alto voltaje, que implica gran
riesgo.
Se identificó el bobinado primario o de entrada de nuestro transformador mirando el cable
que lo conformaba. Este debería de ser grueso y tener pocas vueltas, para tener así más
resistencia e intensidad, pero poco voltaje, que en este caso era de 127 voltios. Ahora
sabíamos cuál era el bobinado secundario, el cual se caracterizaba por tener mayor
número de vueltas en comparación al primario y debería de ser más delgado, lo que nos
daría menos resistencia e intensidad, pero un voltaje mucho mayor, de 3500 a 5000
voltios.
Ahora, lo que pretendíamos hacer con este elemento era elevar el voltaje a un nivel en el
que pudiera ionizar el aire entre dos conductores conectados a la salida, por lo que
conectamos el bobinado primario al cable de alimentación y el secundario al par de
alambres conductores que nos servirían como antenas, como puede observarse en la
fotografía.
Para ello, utilizamos terminales que irían conectadas a las “patitas” salientes del
bobinado. En el bobinado de salida solo teníamos una “patita”, pero dos cables, e
investigando un poco llegamos a la conclusión de que uno de ellos debería de ir a la
salida del bobinado, y el otro tendríamos que conectarlo a tierra o masa, que podría ser la
misma carcaza del transformador. Al final, los extremos no conectados se llevarán a los
alambres conductores, conectándolos a los mismos, los cuales sujetamos a la madera de

4. igual forma para que así estuvieran en un medio aislante y no hubiera riesgo alguno de
descarga.
Ahora, antes de probar el funcionamiento del aparato se tomaron ciertas medidas de
seguridad, como utilizar guantes, calzando zapatos de hule.
FUNCIONAMIENTO
En lo que se basa nuestro experimento es la idea de Nikola Tesla sobre transmitir energía
eléctrica de manera inalámbrica a través de la alta tensión. Así pues, nosotros elevaremos
el voltaje hasta un nivel en el que ionizará el aire entre dos conductores para demostrar a
pequeña escala la transmisión de energía eléctrica sin necesidad de algún cable,
ofreciendo un atractivo visual interesante, que también es didáctico.
Al accionar el aparato, el transformador comienza a hacer su función: elevar el voltaje de
entrada a uno que pueda ionizar el aire y así crear un arco eléctrico entre los conductores,
pero esto no puede hacerse de una manera aislada, sino que tiene que hacer de manera
asistida, utilizando algún conductor extra que logre crear un salto de chispa entre los
alambres para que se genere el pequeño rayo. Para ello, utilizamos un destornillador
amarrado a la punta de un palo de madera (para mayor seguridad), lo que provoca el
salto que chispa esperado. Entonces, conforme el aire se va ionizando de manera
ascendente, la chispa viaja hasta el punto en el que los conductores están lo
suficientemente alejados para que se pierda ese enlace y la ionización del aire no sea
posible, repitiéndose el fenómeno de nuevo, como un ciclo.
PROBLEMAS PROPUESTOS
Dados los datos proporcionados en el diagrama del experimento, obtenga:
a) La potencia de entrada y de salida.
b) La intensidad de salida.
c) La razón entre el número de espiras de la bobina secundaria y el número de
espiras de la bobina primaria.
CONCLUSIÓN
La Escalera de Jacob la escogimos en equipo, se escogió este experimento debido a que
escogimos demostrar algo sobre electromagnetismo, pero que fuera muy atractivo a la
vez.
El experimento estuvo basado en varios temas que en conjunto hicieron posible funcionar
la Escalera de Jacob, entre ellos están: electrodinámica, la ionización del aire, pero
principalmente el electromagnetismo.

5. En conclusión la Escalera de Jacob es en esencia un arco eléctrico o arco voltaico, se
logró utilizarlo como aparato de uso didáctico, ya que cumplió con la intención de
demostrar que se puede transmitir energía eléctrica de manera inalámbrica a través de la
alta tensión, obviamente se demostró a pequeña escala, pero se cumplió lo esperado: que
al generar un gran voltaje entre dos conductores puestos en forma de V y creando una
chispa entre ellos, el aire entre ellos se ionizará y dará como resultado un arco eléctrico.
En nuestra opinión fue una forma eficaz de hacerlo didáctico y atractivo a la vista de quien
los presencie, por consecuencia, creando una mejor comprensión de este principio.