LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO - TRANSFORMADORES
Enviado por jorgeimv • 23 de Noviembre de 2015 • Trabajos • 2.055 Palabras (9 Páginas) • 687 Visitas
LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°10
TRANSFORMADORES
Carolina Ruiz, Daniel Montenegro, Sebastián Palacios, Cristian Mondragón.
rcarolina.com@unicauca.edu.co, josemonten@unicauca.edu.co, sapalacios@unicauca.edu.co, mrcristian@unicauca.edu.co
Facultad de Ciencias Naturales Exactas y de la Educación
Departamento de Física
Ingeniería Física
Laboratorio de Electromagnetismo
Universidad del Cauca
Popayán
Abstract: En la experiencia realizada se estudió las aplicaciones de la ley de Inducción de Faraday, evidenciada en el comportamiento de los campos magnéticos que se generan al interior de un transformador, de donde esta generación viene dada por la presencia de dos devanados de cobre, dichos devanados son los encargados del funcionamiento del transformador mediante su flujo magnético, este funcionamiento se vio reflejado en relaciones entre de los dos devanados representado en el número de vueltas o espiras al interior de ellos, relaciones como 2 devanados con el mismo número de espiras en su configuración, y devanados con su número de espiras distinto, donde el primer devanado tuviera el doble de espiras que el segunda devanado, o la mitad de espiras; además, las interacciones entre devanados se evidenciaban por la presencia de un núcleo entre ellos, donde la presencia o no de dicho núcleo implicaba una medida de potencial eléctrico distinto en el segundo devanado. Para lograr analizar estos cambios se hizo uso de la ley de Faraday.
Keywords: Espiras, Devanados, Campos Magnéticos, Flujo Magnético, Inducción, Núcleo.
- INTRODUCCIÓN
Cuando hay una inducción mutua entre dos bobinas o devanados, entonces un cambio de corriente en una de ellas induce una tensión en la otra. Los dispositivos que funcionan con base en este principio reciben el nombre de Transformadores. Todo transformador tiene un devanado primario y uno o más devanados secundarios. El devanado primario recibe energía eléctrica de una fuente de energía y acopla esta energía al devanado secundario por medio de un cambio magnético variable. La energía aparece como una fem en el devanado secundario y si se conecta una carga al secundario, entonces la energía es transferida a la carga. Pero, ¿Cómo es posible transferir energía de un circuito a otro sin que exista conexión física entre ellos? El presente informe tratará de explicar este fascinante fenómeno físico.
- MARCO TEÓRICO
En 1820 Oester estudiaba los efectos magnéticos causados por la corriente eléctrica, esto generó un gran interés en la búsqueda de los efectos eléctricos que podían producir los campos magnéticos, la inducción electromagnética, que fue descubierta en 1830 por Michel Faraday y Joseph Henry, de manera independiente y casi simultánea.
Los experimentos de Faraday y Henry, mostraron que una corriente eléctrica podría inducirse en un circuito mediante un campo magnético variable, esto llevo a la formulación de la Ley de Inducción de Faraday, la cual señala que “la magnitud de la fuerza electromotriz (fem) inducida en un circuito es igual a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético a través del circuito”.
La fem inducida por un flujo magnético cambiante a través de una espira está dada por:
[pic 1]
Ecuación 1.
Donde el flujo magnético es:
= [pic 2][pic 3]
Ecuación 2.
Las interacciones magnéticas son interacciones entre partículas con carga en movimiento. Estas interacciones se describen mediante el campo magnético vectorial que se denota con B.
Si una bobina construida de N espiras, con la misma área, y B es el flujo magnético a través de una espira, se induce una fem en todas las espiras, la cual es:
[pic 4]
Ecuación 3.
Se observa que lo relevante es la velocidad a la que cambia la corriente y no a la intensidad de esta, como la corriente alterna varia continuamente se genera un campo cambiante.
En prácticas pasadas se comprobó que los campos eléctricos producen campos magnéticos que como se acaba de observar son fundamentales en la inducción electromagnética.
La ley de Faraday es aplicable cuando existe un flujo magnético cambiante. Se debe identificar un área a través de la cual hay un flujo de campo magnético. Esta establece que la fem es inducida en una espira cerrada es igual al negativo de la rapidez de cambio con respecto al tiempo del flujo magnético a través de la espira. Esta relación es válida ya que el flujo de cambio se deba a un campo magnético cambiante, al movimiento de la espira o ambas cosas.
El elemento común en todos los efectos de inducción es el flujo magnético cambiante a través de un circuito.
- MÉTODO EXPERIMENTAL
Materiales:
- Variac de 0 a 10 v (mínimo) a 60 Hz.
- Dos multímetros
- Un juego de bobinas con diferente número de vueltas
- Conectores
- Núcleos de hierro
- Regla
En esta práctica se tratará con dos transformadores y se analizara la corriente inducida en una de las bobinas como consecuencia de que esta está sometida al campo magnético producido por la otra bobina. Para esto se realizaran tres procedimientos en los cuales se le suministrará voltaje a una de las bobinas y la otra solo será sometida al campo magnético creado por esta.
En el primer procedimiento se colocará como primera medida el variac en su valor mínimo de salida y las dos bobinas se ajustan para que tengan el mismo número de vueltas y sus núcleos de hierro conectados, pasado esto se procederá a ajustar el variac a un voltaje de salida cercano a los 10 V y se registraran los valores de voltaje emitidos por el voltímetro el cual está conectado a la bobina siguiente; esto se hará para tres combinaciones del número de vueltas de las bobinas. En la primera relación las dos tendrán el mismo número de vueltas, en la segunda la conectada al variac tendrá el doble de vueltas que la otra y en la tercera la conectada al variac tendrá solo la mitad de vueltas.
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