INFORME 11 de Labo de Fisica 3

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Decana de América) América)

Área de Trabajo Laboratorio de Física III

T!"#$o de$ Trabajo Trabajo INDUCCION ELECTROMAGNETICA Y TRANSFORMADORES

In"e%ran"e&

EA'

CODIO

 Aquinaa Nu!e"# $ictor E%

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Da,a-os Cacata# F-a,io C%

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Eoa,i- C0ndor# Roci0 R%

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Torres Cris0sto1o# 2os3 A%

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$4sque" C5arqui# $a-eri N%

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ec* ec*aa de rea$ rea$i+ i+ac aci, i,n n (67((7&'(6

&81% 7 *81%

ec* ec*aa de en"r en"re% e%a a &)7((7&'(6

I-

INTRODUCCION INDUCCION ELECTROMANETICA 9e1os ,isto en e- -aboratorio anterior acerca de- 1anetis1o que tiene -a tierra# 8ero a5ora ,ere1os sobre a-o que ocurre cuando se da un 8aso de corriente e-3ctrica : que a ,eces no nota1os% A- 1o1ento de que 8asa corriente 8or un cab-e# este :a est4 enerando un ca18o 1an3tico# 8uede ser 1íni1o 8ero en rea-idad e;iste un ca18o 1an3tico# en e- caso de 1uc5o a8aratos e-ectr0nicos se usa en 8arte este 8rinci8io# :a que 1uc5o de nosotros ta-,e" 5e1os ,isto esto% eto co1o e- 5ierro en un circuito con una bobina : co1o a=ecta e- ca18o e-ectro1an3tico a esta% o de- ca18o 1an3tico a tra,3s de -a su8er=icie de-i1itada 8or e- conductor% De -a de=inici0n de =-u>o Φ =∫ ⃗ Bd ⃗ S =∫ Bds cos θ

Se deduce que 5a: tres =or1as de ,ariar e- =-u>o de- ca18o 1an3tico ,ariar  e- 10du-o de- ca18o# -a su8er=icie que -o atra,iesa o e- 4nu-o que =or1an a1bos%

TRANSORMADORES Es una de -as 14s i18ortantes a8-icaciones t3cnicas de -a inducci0n Se 8uede encontrar en todos -os ta1a!os# co1o trans=or1ador de a-ta tensi0n# en -a trans1isi0n de enería# o co1o trans=or1ador de ba>a tensi0n# 8r4ctica1ente# en todos -os a8aratos que se a-i1entan con -a tensi0n de -a red% Los trans=or1adores so-o se 8ueden o8erar b4sica1ente con corriente a-terna% Entre -as =unciones que cu18-en se encuentran

Tran&mi&i,n de Ener%!a Un trans=or1ador 8uede trans=or1ar enería con 8ocas 8erdidas# de un ni,ede tensi0n a- otro%

Ada1"aci,n de Ten&i,n Un trans=or1ador con,ierte tensiones# es decir# trans=or1a tensiones en otras 1a:ores o 1enores

'rinci1io de$ Tran&2ormador  e18-o# a1bos de,anados se encuentran arro--ados en un so-o -ado de- n?c-eo de 5ierro% Con esto se -ora que e- =-u>o 1an3tico enerado 8or una bobina se trans1ita casi 8or co18-eto a -a otra bobina% Las -íneas de ca18o se encuentran 8r4ctica1ente dentro den?c-eo# -a dis8ersi0n es 1íni1a : e- circuito 1an3tico se cierra a tra,3s de -os otros -ados e;teriores% Si 8or e- de,anado 8ri1ario circu-a una corriente# debido a -a ,ariaci0n de- =-u>o 1an3tico en e- tie18o# en e- de,anado secundario se inducir4 una tensi0n% La re-aci0n entre -as dos tensiones corres8onder4 a -a e;istente entre e- n?1ero

de es8iras de -os de,anados% Las corrientes# a- contrario# tienen una re-aci0n in,ersa1ente 8ro8orciona- a -a de -os de,anados u1 u2

=

n1 i 1 n2 i 2

=

n 1 u1 n 2 u2

=

i1 i2

Com1or"amien"o

• •

E- trans=or1ador no se 8uede considerar en nin?n 1odo co1o un co18onente idea-# carente de dis8ersi0n : 83rdidas% En -a 8r4ctica se deter1inan 83rdidas que se 1ani=iestan en e- ca-enta1iento de- trans=or1ador% Las causas de esto son u-a a-rededor de -a bobina%



6R78ULA ALREDEDOR DEL CIRCUITO 9Construi1os e- circuito anterior# 8ero a5ora 8asa1os un cab-e 8or  deba>o de -a bobina% 

Gira1os -a br?>u-a a-rededor de -a bobina%



9) EECTO DEL NUCLEO DE /IERRO Con -a a:uda de una br?>u-a ana-i"are1os una bobina con un n?c-eo de 5ierro# 8or donde circu-a corriente# 8ara de esta =or1a co18arar -as 8ro8iedades 1an3ticas de -a bobina con : sin e- n?c-eo de 5ierro%

E- co18orta1iento de -a br?>u-a =rente a una bobina con n?c-eo de 5ierro con una sin n?c-eo de 5ierro# ,arían en -a des,iaci0n de -a au>a =uerte1ente# :a que e- ca18o 1an3tico se re=uer"a con e- n?c-eo de 5ierro : -as -íneas de ca18os sa-en 8or -os 8o-os% Esto sucede debido a que cuando introduci1os un n?c-eo de 5ierro e- ca18o 1an3tico se ,e re=or"ado : esto 5ace que -a au>a de -a br?>u-a se des,íe 1uc5o 14s que antes de introducir e- n?c-eo de 5ierro%

:) E;'ERIMENTO DE INDUCCI0NN Tene1os e- caso de una bobina sin n?c-eos# en -a cua- se enerar4 una tensi0n @1edida en ,o-tí1etro con e- 1o,i1iento de- i14n%

Conectar -a bobina a un ,o-tí1etro# introducir : retirar ,arias ,eces e- i14n 8er1anente1ente# 8ara así 8oder obser,ar que e- ,o-tí1etro indica una tensi0n 8ositi,a : neati,a se?n e- sentido de- 1o,i1ientoK :a que cuanto 14s r48ido sea e- 1o,i1iento# 1a:or ser4 -a a18-itud de -a tensi0n%

'RO'IEDADES MAN#é &on $o& &o$enoide&? Un so-enoide en un a-a1bre -aro enro--ado a-rededor de un ci-indro : cu:a -onitud es 1uc5o 1a:or que su di41etro# =iura @a%

igura#a$% Un a-a1bre enro--ado : cu:a -onitud es 8or -o enera- 1a:or que su di41etro se conoce co1o so-enoide%

Un so-enoide enera un ca18o 1an3tico constante en una rei0n dees8acio% En -a =iura @b 5e1os e;aerado e- es8acio entre -as es8iras con e=in de 1ostrar -as -íneas de ca18o 1an3tico%

igura#b$% So-enoide a-arado con e- =in de 1ostrar -as -íneas de ca18o 1an3tico% La corriente co1o se indica# entra a- 8-ano de -a 84ina Se 8uede obser,ar que -íneas de ca18o en e- es8acio entre e- so-enoide : no 1u: cercano a -os a-a1bres son casi 8ara-e-as# : que entre -as es8iras tienden a cance-arse entre sí% En un so-enoide idea-# e- es8acio entre -os a-a1bres es 8eque!o : -a -onitud es rande cuando se co18ara con e- radio% En este caso en 8untos =uera de- so-enoide es 1u: 8eque!o co18arado con e- ca18o dentro de 3-# ecua- es uni=or1e%

E@1eriencia

Conecte e- so-enoide ta- co1o indica e- circuito de -a =iura &# 1anteniendo -a 8osici0n re-ati,a deso-enoide : co184s% Cierre -a --a,e : anote -a direcci0n en e- cua- e- 8o-o norte de -a au>a es de=-actada%  Anote ta1bi3n -a direcci0n de -a corriente a-rededor de -a 53-ice que constitu:e eso-enoide% @In,ierta e- sentido de -a corriente : 5aa -as 1is1as anotaciones%

EL 'RINCI'IO DEL ELECTROIMÁN

=>#é e& #n e$ec"roimn? Un e$ec"roimn es un dis8ositi,o que =unciona con corriente e-3ctrica : que enera un ca18o 1an3tico% Traba>a de acuerdo a- 8rinci8io de que -a corriente e-3ctrica no so-o 8er1ite que -os e-ectrones =-u:an en un circuito# sino que ta1bi3n es ca8a" de enerar un cam1o ma%né"icoEn este dis8ositi,o 5a: un a-a1bre o un cab-e enro--ado# -o que 5ace que eca18o 1an3tico sea 14s 8otente% Los ob>etos de 5ierro o 1eta- que est4n enro--ados 8or este cab-e son consecuente1ente i1antados% La co1binaci0n de enería e-3ctrica# e- cab-e en es8ira- : un 1ateria- conductor# =or1an edis8ositi,o que conoce1os co1o e-ectroi14n%

=>#é &#cede? Lo que sucede con nuestro e$ec"roimn es que sus 8ro8iedades 1an3ticas se acti,an 8or -a enería e-3ctrica que -a batería -e est4 8ro8orcionando% Un i14n nor1a- sie18re est4 i1antado# no 8ode1os 1aniobrar sus 8ro8iedades a nuestro usto# es decir# no 8ode1os encender : a8aar un i14n% Sin e1baro# en nuestro caso# si desconecta1os un e;tre1o de- cab-e de -a batería# 3ste 8ierde sus 8ro8iedades @aunque e- c-a,o 8uede i1antarse : 8or  un rato 1antener e- 1anetis1o% a no est3 de=-actada 14s de (' con res8ecto a- e>e de- so-enoide cuando -a --a,e est4 abierta% Cierre -a --a,e : anote -a 8osici0n% In,ierta -a corriente : anote -a 8osici0n de -a au>a% Inserte a5ora e- torni--o de 1eta- en e- interior de -a bobina% u3 obser,a "otamos que en un inicio la agu#a se desvía ligeramente, pero al introducir el  tornillo de metal esta de desvía con mayor intensidad, esto se debe a$

%i dentro de un solenoide metemos una barra de hierro &u otro material  ferromagnético' los dominios magnéticos del hierro &en !ltima instancia, los átomos de hierro' se orientan todos de acuerdo con ese campo magnético y  se refuerzan los efectos y no hace falta que la corriente pase por el hierro  para que se produzca el campo magnético, basta con que el campo magnético pase por el hierro para que sus dominios se orienten y se convierta en un imán. U&R'( &L&CTR)*)TRI' IN+UCI+(

Conecte -as ter1inaciones de un so-enoide a- a-,an01etro co1o 1uestra -a =iura )% E;a1ine -a direcci0n en -a cua- e- a-a1bre de -a bobina est4 arro--ado% Induciendo e- i14n ta- co1o se indica en -a =iura )# anote -a de=-e;i0n dea-,an01etro# en cada caso @5acia arriba# 5acia aba>o : deter1ine de qu3 1odo en -a =iura =-u:e -a corriente a-rededor de -a bobina# es 5orario o anti5orario% Mirando de arriba 5acia aba>o : 1o,iendo e- i14n 5acia adentro# se obser,a una de=-e;i0n en sentido 5orario en e- a-,an01etro# 8roduciendo -o contrario a- a-e>ar e- i14n%  A- ca1biar -a ra8ide" de- 1o,i1iento de- i14n se 8roduce -o anterior1ente 8ero con 1a:or intensidad% La 8o-aridad 8roducida en -a bobina 8or -a corriente inducida# se 5a--ara con -a re-a de -a 1ano derec5a%

UER.A ELECTROMOTRI. INDUCIDA ENTRE DOS CIRCUITOS  A-inee dos so-enoides de 1odo que sus e>es est3n 8ara-e-os : -os enro--a1ientos est3n en -a 1is1a direcci0n# co1o se indica en - a =iura *% E- so-enoide conectado a una 8i-a se deno1ina 8ri1ario o inductor : e- otro es e- secundario o inducido% Con -a --a,e cerrada 1o,er -a bobina 8ri1aria 5acia atr4s o 5acia ade-ante co1o se 5i"o con e- i14n% Si -a au>a de- a-,an01etro se re=-ecta de1asiado redu"ca -a corriente en e8ri1ario%

"otamos que aparece corriente en la espira secundaria, mientras varía la corriente de la espira primaria. (bserve las direcciones de la corriente en el secundario y haga los diagramas similares al mostrado en cada uno de los diagramas debe indicar lo siguiente$

( La direcci0n de -a corriente en e- 8ri1ario & La direcci0n de- 1o,i1iento de- 8ri1ario @5acia o desde e- secundario ) La direcci0n de -a corriente inducida en e- secundario%

=>#é &#ceder!a &i en $#%ar de$ 1rimario &e m#e3e e$ &ec#ndario? Con -a bobina 8ri1aria cerca de -a secundaria# ,aríe -a corriente en e- 8ri1ario brusca1ente# abriendo o cerrando e- circuito% Obser,e -a a18-itud re-ati,a de -a de=-e;i0n de -a au>a de- a-,an01etro% Reistre sus obser,aciones en dos diara1as de un a1anera si1i-ar a -a suerida anterior1ente 1ostrando en estos casos cuando -a --a,e 5a sido cerrada : cuando 5a sido abierta%

5- Tran&2ormador &in nBc$eo  con nBc$eo Se estudiara -a trans1isi0n de enería en un trans=or1ador con o sin n?c-eo de 5ierro : se conocer4 e- e=ecto i18ortante que tiene dic5o co18onente% Monte e- siuiente arre-o e;8eri1enta-%  Abra e- instru1ento ,irtua- enerador de =unciones% Rea-ice -os siuientes a>ustes For1a de -a cur,a  SINUS Frecuencia  /''9"  A18-itud  (( : (''P  Acti,e e- bot0n u-a% La au>a de una br?>u-a es en sí 1is1a un i14n 8er1anente# : e- indicador de norte de -a br?>u-a es e- 8o-o norte 1an3tico% E- 8o-o norte de un i14n# tiende a a-inearse con e- ca18o 1an3tico# de 1odo que una au>a de br?>u-a sus8endida# irar4 5asta a-inearse con e- ca18o 1an3tico% Los 8o-os 1an3ticos di=erentes se atraen# de 1odo que e- indicador norte de -a br?>u-a# a8untar4 a- 8o-o sur de- i14n% En res8uesta a- ca18o 1an3tico de -a Tierra# -a br?>u-a a8untar4 en direcci0n a8o-o norte eor4=ico de -a Tierra# 8orque de 5ec5o es un 8o-o sur 1an3tico% Las -íneas de ca18o 1an3tico de -a Tierra entran en -a Tierra# cerca de- 8o-o norte eor4=ico%

Un a-a1bre 1et4-ico se 8uede enro--ar sobre una su8er=icie ci-índrica : se =or1a una bobina con secci0n circu-ar%

 Aquí -a bobina est4 con=or1ada 8or N es8iras @,ue-tas% Si en -as condiciones que se 5a indicado -a bobina 1antiene su as8ecto# es deno1inada so-enoide% Ade14s# si 5ace1os 8asar corriente 8or este conductor en e- so-enoide# se estab-ece un ca18o 1an3tico si1i-ar a- de un i14n de barra% ado 8or su -ado norte 1irando a- so-enoide entonces -a corriente inducida to1ara sentido 5orario% La 8o-aridad de una tensi0n inducida es ta-# que tiende a 8roducir una corriente# cu:o ca18o 1an3tico se o8one sie18re a -as ,ariaciones de- ca18o e;istente 8roducido 8or -a corriente oriina- en este caso e- -ado sur estar4 a -a i"quierda : e- -ado norte a -a derec5a @se?n -a =iura )%

- De $a 2i%#ra  con $a $$a3e cerrada  con $a idea de #e e$ 2$#jo ma%né"ico en e$ &ec#ndario a#men"e o di&min#e a medida #e acer#emo& o a$ejemo& e$ 1rimario4 en#ncie #na re%$a 1rac"ica 1ara de"erminar $a 1o$aridad en e$ ind#cido A 1edida que ,a1os acercando e- 8ri1ario -a inducci0n au1enta en esecundario : dis1inu:e cuando -o a-e>a1os%

TRANSORMADORES 5- =En #é &e di&"in%#en e$ de3anado 1rimario  e$ &ec#ndario de$ "ran&2ormador? Re&1onda El devanado primario consume potencia

9- =C,mo &e com1or"an $a "en&i,n  $a corrien"e en #n "ran&2ormador 1or c#o de3anado 1rimario circ#$a corrien"e a$"erna? Re&1onda*as tensiones primaria y secundaria se comportan$ de igual manera que el  correspondiente n!mero de espiras de los devanados.

:- Lo& "ran&2ormadore& no &on com1onen"e& idea$e& en $a 1rc"ica mencione $o& 1rob$ema& #e 1re&en"an

)alentamiento debido a las pérdidas. erdidas en el hierro del n!cleo debido a corrientes parasitas. erdidas en los devanados debido a la resistencia del alambre de cobre  al acoplamiento entre los devanados debido a la dispersión.

- En #n "ran&2ormador con car%a re&i&"i3a4 =>#é oc#rre con $a "en&i,n? *a tensión del secundario disminuye. .% Mencione  a1$icacione& de "ran&2ormadore&

•

/ransformador elevador0reductor de tensión

•

/ransformador de aislamiento

•

/ransformador de alimentación

•

/ransformador de impedancia

•

/ransformador híbrido o bobina híbrida

VI- CONCLUSION INDUCCION ELECTROMANETICA Entonces co1o 5e1os ,isto -a inducci0n e-ectro1an3tica# es a-o que sie18re 5a e;istido# sie18re un 8aso de corriente e-3ctrica ,a a enerar un ca18o e-ectro1an3tico# ade14s co1o se ,e -a =or1a de- so-enoide que es 1u: usada sobre todo en bobinas# -o que nos da entender 1e>or esini=icado : e- uso de estas% Ta1bi3n 5e1os ,isto que -a br?>u-a sie18re nos a:uda a 8oder detectar si 5a: un ca18o e-ectro1an3tico : cu4- es su co18orta1iento# :a que co1o se 5a ,isto# 8ode1os ,er -as distintas ,ariaciones que 8odrían 5aber racias a co1o ana-ice1os -a br?>u-a% Ta1bi3n cabe 1encionar -a i18ortancia de- 5ierro co1o 1ateriae-ectro1an3tico# :a que ,e1os co1o este de cierta =or1a a=ecta e- ca18o e-ectro1an3tico%

TRANSORMADORES Los trans=or1adores son un co18onente 1u: ?ti- :a que co1o se 5a ,isto 5acen un ca1bio de tensiones sin 1uc5o rieso de tener una ran 83rdida de enería%

VII- REERENCIAS *""1JJ-e&i9-#&-e&JDAJ99GITI9Pa"imaJA1#n"e&J5H55J"emaQ ind#ccion-1d2  *""1JJ-e$ec"rico&on$ine-comJ'ri3adoJE$ec"ricidadJe$ec"roma%ne"i&mo-*"m *""1JJ-ie&ree&ca"o$ico&-e&J1or"adaJima%e&J&"orie&Jde1ar"amen"o&J2J1d2J9bac *Jc9#:-1d2