INFORME 11 de Labo de Fisica 3

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR

DE SAN MARCOS

(Decana de

(Decana de Amér

América)

ica)

Área de Trabajo

Laboratorio de Física III

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Trabajo

abajo

INDUCCION ELECTROMAGNETICA Y

TRANSFORMADORES

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(2)

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INDUCCION ELECTROMANETICA

9e1os ,isto en e- -aboratorio anterior acerca de- 1anetis1o que tiene -a 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 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 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 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 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 1uc5o a8aratos e-ectr0nicos se usa en 8arte este 8rinci8io# :a que 1uc5o de nosotros ta-,e" 5e1os ,isto esto%

de nosotros ta-,e" 5e1os ,isto esto% <

<oor r ee----o o een n eesstte e --aabboorraattoorriio o ,,eerree11oos s cc001o 1o ees s qquue e ==uunncciioonna a e e--e-ectro1anetis1o# ade14s ,er ,ariados caso# ade14s ta1bi3n se ,er4 -a e-ectro1anetis1o# ade14s ,er ,ariados caso# ade14s ta1bi3n se ,er4 -a in=-uencia de un ob>eto co1o e- 5ierro en un circuito con una bobina : co1o in=-uencia de un ob>eto co1o e- 5ierro en un circuito con una bobina : co1o a=ecta e- ca18o e-ectro1an3tico a esta%

a=ecta e- ca18o e-ectro1an3tico a esta% <a

<ara ra eseste te -a-aboboraratotoririo o soso-o -o se se 5i5iciciereron on 8r8rueuebabas s : : totodo do dadato to toto1a1ado do eses 1era1ente cua-itati,o# :a que con cada e;8eri1ento se trata de ,er que es 1era1ente cua-itati,o# :a que con cada e;8eri1ento se trata de ,er que es -o que sucede : dar una e;8-icaci0n a e--o%

-o que sucede : dar una e;8-icaci0n a e--o%

TRANSORMADORES

<ara este -aboratorio ,ere1os e- =unciona1iento de -os trans=or1adores# <ara este -aboratorio ,ere1os e- =unciona1iento de -os trans=or1adores# 8rinci8a-1ente -os trans=or1adores# son 1u: i18ortantes en nuestra ,ida 8rinci8a-1ente -os trans=or1adores# son 1u: i18ortantes en nuestra ,ida diaria# :a que estos sir,en 8ara 8oder con,ersiones de tensiones a-ta a ba>as diaria# :a que estos sir,en 8ara 8oder con,ersiones de tensiones a-ta a ba>as sin 1uc5a 8erdida de

sin 1uc5a 8erdida de enería%enería%

<rinci8a-1ente ,ere1os a tra,3s de -os e;8eri1entos co1o =uncionan estos# <rinci8a-1ente ,ere1os a tra,3s de -os e;8eri1entos co1o =uncionan estos# a

a88--icic44nnddoo-e -e ddisisttininttoos s ccaassoos s een n --oos s ccuuaa-e-es s ,,eerree11oos s cc0011o o ees s ssuu =unciona1iento si tiene un n?c-eo de 5ierro o si

(3)

II-

'RINCI'IOS TEORICOS

Cuando 1o,e1os un i14n 8er1anente 8or e- interior de -as es8iras de una bobina so-enoide @A# =or1ada 8or es8iras de a-a1bre de cobre# se enera de in1ediato una =uer"a e-ectro1otri" @FEM# es decir# a8arece una corriente e-3ctrica =-u:endo 8or -as es8iras de -a bobina# 8roducida 8or -a Binducci0n 1an3tica de- i14n en 1o,i1iento%

Si a- circuito de esa bobina @A -e conecta1os una seunda bobina @ a 1odo de cara e-3ctrica# -a corriente a- circu-ar 8or esta otra bobina crea a su a-rededor un Bca18o e-ectro1an3tico# ca8a" de inducir# a su ,e"# corriente e-3ctrica en una tercera bobina%

<or e>e18-o# si co-oca1os una tercera bobina so-enoide @C >unto a -a bobina @# sin que e;ista entre a1bas nin?n ti8o de cone;i0n ni =ísica# ni e-3ctrica : conecte1os a-circuito de esta ?-ti1a un a-,an01etro @G# obser,are1os que cuando 1o,e1os e- i14n 8or e- interior de @A# -a au>a de-a-,an01etro se 1o,er4 indicando que 8or -as es8iras de @C# =-u:e corriente e-3ctrica 8ro,ocada# en este caso# 8or -a Binducci0n e-ectro1an3tica que 8roduce -a bobina @% Es decir# que e- Bca18o 1an3tico de- i14n en 1o,i1iento 8roduce Binducci0n 1an3tica en e- enro--ado de -a bobina @# 1ientras que e- Bca18o e-ectro1an3tico que crea -a corriente e-3ctrica que =-u:e 8or e- enro--ado de esa seunda bobina 8roduce Binducci0n e-ectro1an3tica en una tercera bobina que se co-oque a su -ado%

E- ca18o 1an3tico de- i14n en 1o,i1iento dentro de -a bobina so-enoide @A# 8ro,oca que# 8or%Binducci0n 1an3tica# se enere una corriente e-3ctrica o =uer"a e-ectro1otri" @FEM en esa bobina% Si%insta-a1os a- circuito de @A una seunda bobina @# -a corriente e-3ctrica que co1en"ar4 a circu-ar 8or%sus es8iras# crear4 un Bca18o e-ectro1an3tico a su a-rededor# ca8a" de inducir# a su ,e"# 8ero a5ora%8or Binducci0n e-ectro1an3tica# una corriente e-3ctrica o =uer"a e-ectro1otri" en otra bobina @C% La%e;istencia de -a corriente e-3ctrica que circu-ar4 8or esa tercera bobina se 8odr4 co18robar con -a a:uda%de un a-,an01etro @G conectado a- circuito de esa ?-ti1a bobina%

(4)

Los estudios sobre inducci0n e-ectro1an3tica# rea-i"ados 8or Mic5ae- Farada: nos indican que en un conductor que se 1ue,a cortando -as -íneas de =uer"a de un ca18o 1an3tico se 8roduciría una =uer"a e-ectro1otri" @FEM inducida : si se tratase de un circuito cerrado se 8roduciría una corriente inducida% Lo 1is1o sucedería si e- =-u>o 1an3tico que atra,iesa a- conductor es ,ariab-e%

La Le: de Len" nos dice que -as =uer"as e-ectro1otrices o -as corrientes inducidas ser4n de un

sentido ta- que se o8onan a -a ,ariaci0n de- =-u>o 1an3tico que -as 8rodu>o% Esta -e: es una consecuencia de- 8rinci8io de conser,aci0n de -a enería% La 8o-aridad de una FEM 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-%

UER.A DE LORENT.

Cuando una cara e-3ctrica en 1o,i1iento# se des8-a"a en una "ona donde e;iste un ca18o 1an3tico# ade14s de -os e=ectos reidos 8or -a -e: de Cou-o1b# se ,e so1etida a -a acci0n de una =uer"a%

Su8ona1os que una cara # que se des8-a"a a una ,e-ocidad ,# en e- interior de un ca18o 1an3tico % Este ca18o enera que a8are"ca una =uer"a F# que act?a sobre -a cara # de 1anera que 8ode1os e,a-uar dic5a =uer"a 8or -a e;8resi0n

F =QV ×B

Co1o -a =uer"a es e- resu-tado de un 8roducto ,ectoria-# ser4 8er8endicu-ar a -os =actores# es decir# a -a ,e-ocidad : a- ca18o 1an3tico% A- ser 8er8endicu-ar a -a ,e-ocidad de -a cara# ta1bi3n -o es a su tra:ectoria# 8or -o cua- dic5a =uer"a no rea-i"a traba>o sobre -a cara# -o que su8one que no 5a: ca1bio de enería cin3tica# o -o que es -o 1is1o# no ca1bia e- 10du-o de -a ,ocidad% La ?nica acci0n que se oriina# cuando -a 8artícu-a entra en e-ca18o 1an3tico# es una ,ariaci0n de -a direcci0n de -a ,e-ocidad# 1anteni3ndose constante e- 10du-o%

(5)

Este cambio de dirección es debido a que la fuerza que aparece va a actuar como fuerza centrípeta, originando un movimiento de rotación de la partícula en el interior del campo magnético. En el gráfico que vemos al lado, observamos la fuerza producida, que es la que originará ese cambio de dirección. B representa al campo, cuyo sentido es hacia el interior de la página.  es la fuerza, que, como vemos, tiene dirección radial, es decir, act!a como fuerza central y, v es la velocidad de la carga.

E;iste una re-a 1u: senci--a 8ara obtener -a direcci0n# ob,ia 8or ser e- resu-tado de un 8roducto ,ectoria-# : e- sentido de -a =uer"a que act?a sobre -a cara% Se conoce con e-no1bre de -a "Regla de la mano izquierda" % Ta- : co1o ,e1os en -a =iura# si co-oca1os -os dedos de -a 1ano i"quierda 8u-ar# índice : 1edio# abiertos : 8er8endicu-ares entre sí# cada uno de e--os se!a-a uno de -os ,ectores

RELA DE LA MANO DEREC/A

Una ,ariaci0n de -a re-a de -a 1ano derec5a es 8ara obtener -a direcci0n : e-sentido de -a =uer"a a8-icada sobre una cara en 1o,i1iento dentro de un ca18o 1an3tico% La Fuer"a seuir4 de -e: de Lorent"# un 8roducto ,ectoria- F =q v x B # donde q es -a cara de -a 8artícu-a# , es su ,e-ocidad# ; indica e- 8roducto ,ectoria-# :  e- ca18o 1an3tico A- ser un 8roducto ,ectoria- F ser4 8er8endicu-ar -a 8-ano =or1ado 8or , : % <ara deter1inar e- sentido a8-icare1os -a ,ariante & de -a re-a de -a 1ano derec5a% <ara -o# en e-dedo índice se si1bo-i"a que est4 e- 8ri1er t3r1ino de- 8roducto ,ectoria- @,# : en e- dedo cora"0n e- seundo t3r1ino @% La =uer"a tendr4 en este caso sentido 5acia arriba% 9a: que decir que -a re-a sie18re indica e- sentido de -a cara 8ositi,a# si -a cara es neati,a e- sentido de F es e- in,erso @5acia aba>o%

(6)

La inducci0n 1an3tica es e- 8roceso 1ediante e- cua- ca18os 1an3ticos eneran ca18os e-3ctricos% A- enerarse un ca18o e-3ctrico en un 1ateria-conductor# -os 8ortadores de cara se ,er4n so1etidos a una =uer"a : se inducir4 una corriente e-3ctrica en e- conductor%

Cua-quier dis8ositi,o @batería# 8i-a que 1antiene -a di=erencia de 8otencia-entre dos 8untos en un circuito se --a1a =uente de a-i1entaci0n%

La =uer"a e-ectro1otri" H @=e1 de una =uente se de=ine co1o e- traba>o rea-i"ado 8or e- dis8ositi,o 8or unidad de cara# 8or -o que -as unidades de =uer"a e-ectro1otri" son -os ,o-tios% Cuando deci1os que un ca18o 1an3tico enera una corriente e-3ctrica en un conductor# nos re=eri1os a que a8arece una =e1 @--a1ada =e1 inducida de 1odo que -as caras de-conductor se 1ue,en enerando una corriente @corriente inducida%

Este 5ec5o se obser,a =4ci-1ente en e- siuiente e;8eri1ento si acerca1os o a-e>a1os un i14n a un conductor que no est4 conectado a ninuna =uente de =uer"a e-ectro1otri"# se detecta con un a18erí1etro que a8arece una corriente e-3ctrica en e- conductor% La corriente desa8arece si e- i14n se 1antiene en -a 1is1a 8osici0n# 8or -o que se --ea a -a conc-usi0n de que s0-o una ,ariaci0n de- =-u>o de- ca18o 1an3tico con res8ecto a- tie18o enera corriente e-3ctrica%

La -e: que e;8-ica esta interacci0n entre -a =uer"a ectro1otri" inducida : e-ca18o 1an3tico es -a Le: de Farada:%

LEY DE INDUCCION DE ARADAY

Los 8rocesos =ísicos re-ati,os a este =en01eno se describen 1ediante -a -e: de -a inducci0n%

Una ,ariaci0n de- =-u>o en e- tie18o dF /dt induce en un buc-e conductor# que abarca -a su8er=icie A# -a tensi0n de inducci0n%

U _Ind= U _Ind=

Si e- conductor es una bobina con n ,ue-ta# -as tensiones 8arcia-es inducidas en cada arro--a1iento se su1an 8ara con=or1ar -a tensi0n

tota-En donde  es e- =-u>o de- ca18o 1an3tico% <or tanto# 8ara que a8are"ca una =uer"a e-ectro1otri" @=e1 inducida debe ,ariar e- =-u>o de- ca18o 1an3tico a tra,3s de -a su8er=icie de-i1itada 8or e- conductor% De -a de=inici0n de =-u>o

(7)

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,e-de 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

<or -o enera-# -os trans=or1adores constan de de,anados aco8-ados 1an3tica1ente% Se di=erencia entre e-

de3anado 1rimario4

es decir# e- que consu1e 8otencia e-3ctrica# : e-

de3anado &ec#ndario

# es decir# e- que entrea 8otencia e-3ctrica% Iua-1ente de 1odo an4-oo se 5ab-a de

• Tensi0n 8ri1aria U( : secundaria U&

• Corriente 8ri1aria i( : secundaria i&

• Nu1ero de es8iras de- de,anado 8ri1ario n( : de- secundario n&

Los trans=or1adores tienen di,ersas =or1as% En -os 8eque!os trans=or1adores 1ono=4sicos# co1o e- que se 1uestra 8or e>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 de-n?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

(8)

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 n2 i1 i2 =n1 n2 u1 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

• <erdidas en -os de,anados debidas a -as resistencia de- a-a1bre de cobre

• <erdidas en e- 5ierro debidas a corrientes 8arasitas : 8erdidas 8or 5ist3resis#

causadas 8or -a in,ersi0n 1an3tica de- 5ierro

<ara reducir estas 83rdidas# e- n?c-eo e- trans=or1ador se constru:e de ca8as de c5a8as indi,idua-es# ais-adas entre sí%

Esto e,ita considerab-e1ente -a =or1aci0n de corrientes 8arasitas% La c5a8a de- trans=or1ador se constru:e de 1ateria- 1an3tico sua,e# con -a cur,a de 5ist3resis anosta

Las 8erdidas resisti,as son -a causa es8ecia- de que -a tensi0n secundaria de-trans=or1ador con cara no 8er1ane"ca constante# sino que desciende% Este =en01eno se a8recia 14s en -os trans=or1adores 8eque!os# que 8oseen de,anados de a-a1bre de cobre de-ado%

(9)

III- MATERIALES

Sistema UNITR@IN

Es e- dis8ositi,o que se usara 8ara 8oder si1u-ar -a construcci0n de distintos circuitos e-3ctricos# ade14s tiene -a ,enta>a de que es 1 ane>ado a tra,3s de un so=tJare que desde -a co18utadora nos 8er1ite ,er -os ,a-ores de intensidad de corriente# ,o-ta>e# resistencia : co1o ,arían de acuerdo a- circuito que decida1os ar1ar en 3-% En este caso traba>are1os ,arios ti8os de circuitos 8ara 8robar ,arios casos de -a =uer"a e-ectro1an3tica%

Imanes Brújula

(10)

IV- 'ROCEDIMIENTO

5)

VERIICACION DEL CAM'O MANETICO DE UNA 6O6INA

 Desarro--a1os e- circuito que se 1uestra en 8anta--a%

(11)

6R78ULA ALREDEDOR DEL CIRCUITO

9-Construi1os 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%

(12)

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<TICAS DE LOS SOLENOIDES

=>#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

(13)

Un so-enoide enera un ca18o 1an3tico constante en una rei0n des8acio% En -a =iura @b 5e1os e;aerado 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 d so-enoide es 1u: 8eque!o co18arado con ca18o dentro de 3-# e-cua- es uni=or1e%

E@1eriencia

Conecte e- so-enoide ta- co1o indica e- circuito de -a =iura &# 1anteniendo -a 8osici0n re-ati,a de- so-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 e-so-enoide% @In,ierta e- sentido de -a corriente : 5aa -as 1is1as anotaciones%

(14)

=>#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"ico-En este dis8ositi,o 5a: un a-a1bre o un cab-e enro--ado# -o que 5ace que e-ca18o 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 3ctrica# cab-e en es8ira- : un 1ateria- conductor# =or1an e-dis8ositi,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%

<or estas ra"ones es que se --a1a e-ectroi14n : =unciona de acuerdo a -a

"eor!a e$ec"roma%né"ica

% Todo e-ectroi14n# co1o c-ara1ente -o dice su no1bre# =unciona racias a -a enería e-3ctrica# su 1anetis1o s0-o se acti,a cuando -a

e$ec"ricidad

=-u:e a tra,3s de- cab-e% Cuando -a enería e-3ctrica =-u:e# -as 1o-3cu-as en e- c-a,o se orani"an de =or1a ta- que ocurre -a atracci0n res8ecto a -os 1eta-es% Es 1u: i18ortante que nunca se intente 5acer esta acti,idad con =uentes de enería e-3ctrica 1a:ores# a-o así sería su1a1ente 8e-iroso%

E@1eriencia

Co-oque e- so-enoide en direcci0n este oeste de-co184s de 1odo que -a au>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$

(15)

%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 d a-,an01etro se re=-ecta de1asiado redu"ca -a corriente en e-8ri1ario%

"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%

(16)

=>#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 <OQER : obser,e -a -u1inosidad de -a -418ara%

A8aue de nue,o e- bot0n <OQER de- enerador de =unciones%

<u-se a continuaci0n STE<&# en -a ani1aci0n : co18-e1ente e-trans=or1ador# co1o se indica# con e- n?1ero de 5ierro

Conecte de nue,o e- enerador de =unciones : obser,e -a -u1inosidad de -a -418ara%

(17)

5- =C,mo &e com1ara $a $m1ara en e$ de3anado &ec#ndario de #n

"ran&2ormador con o &in nBc$eo?

)on el n!cleo, la lámpara se enciende

9- =En e$ "ran&2ormador4 #e in2$#encia ejerce #n nBc$eo de *ierro &obre $a

"ran&mi&i,n de ener%!a?

El n!cleo de hierro procura un buen acoplamiento magnético entre el devanado primario y secundario.

*a mayor parte de las líneas de campo magnético pasan por el interior del n!cleo de hierro.

+racias al n!cleo de hierro el flu#o magnético generado por el devanado primario se conduce a través del

secundario.

9- Re$aci,n de "ran&2ormaci,n

Se a8-icara una tensi0n terna

a-trans=or1ador# se 1edir4 con e- ,o-tí1etro -a a18-itud de -as tensiones 8ri1arias :

secundarias : se ca-cu-ara -a e-aci0n de trans=or1aci0n%

Monte e- siuiente arre-o e;8eri1enta-

Abra e- instru1ento ,irtua- ,o-tí1etro A 8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes Rano / $# DC Dis8-a:

diita-Con1utador iratorio en RMS @,a-or e=ica"

Abra e- instru1ento ,irtua- ,o-tí1etro  8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes Rano & $# DC

Dis8-a:

Abra e- instru1ento ,irtua- enerador de =unciones 8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes

For1a de -a cur,a SINUS Frecuencia /'9" A18-itud (( : &/P Conecte e- enerador de =unciones accionando e- bot0n <OQER% Lea a1bos instru1entos : trans=iera -os ,a-ores

$o-tí1etro A tensi0n 8ri1aria

U

'RIM

F 54GH3

$o-tí1etro  tensi0n secundaria

U

SECF

H4G:3

$aríe e- n?1ero de es8iras de- trans=or1ador n(  *''# n&  &''% La ani1aci0n

STE<& 1uestra -a 1anera de 5acer-o

Lea a1bos instru1entos : trans=iera -os ,a-ores $o-tí1etro A tensi0n 8ri1aría

U

'RIM

F 54GHV

$o-tí1etro  tensi0n secundaria

U

SEC

FH4GV

Ca$c#$e

Tensi0n 8ri1aria# tensi0n secundaria

U

'RIM

J U

SEC

F9-5

Es8iras de 8ri1ario es8iras de- secundario

n

5

J n

9

F9

5- =#e re$acion e@i&"e en"re $a& "en&ione& 1rimaria  &ec#ndaria4 corrien"e

1rimaria  &ec#ndaria?

(18)

Son in,ersa1ente 8ro8orciona-es

9- ='or #é ra+,n Ka "en&i,n de &a$ida e& menor #e $o e&1erado de

ac#erdo con $a re$aci,n en"re e$ nBmero de e&1ira& de $o& de3anado&?

E;8-ique 8orque

orque el flu#o magnético de dispersión hace que disminuya el flu#o magnético del devanado secundario.

orque el n!cleo desarmable tiene entrehierro muy grande y esto hace que se presente flu#o de dispersión.

:-Tran&2ormador con car%a

Se a8-icar4 una cara a un trans=or1ador : se 1edir4 -a tensi0n de-secundario 1ientras se au1enta -a cara% Los ,a-ores 1edidos se anotar4n en una tab-a : se re8resentaran r4=ica1ente

Monte e- siuiente arre-o e;8eri1enta-%

Abra e- instru1ento ,irtua- ,o-tí1etro A 8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes Rano% / $# DC

Dis8-a:

Abra e- instru1ento ,irtua- ,o-tí1etro  8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes Rano & $# DC Dis8-a:

Abra e- instru1ento ,irtua- enerador de =unciones 8u-sando sobre -a i1aen% Rea-ice -os siuientes a>ustes

For1a de -a cur,a SINUS Frecuencia /'9"

A18-itud (( : *'P

Conecte e- enerador de =unciones accionando e- bot0n <OQER%

Carue e- trans=or1ador con -os ,a-ores de resistencias indicados en -a tab-a% En -a ani1aci0n s0-o se 1uestra e- 8ri1er caso# esto es# una cara de (''  Los otros casos se obtienen conectando en serie : en 8ara-e-o -as dos resistencias de (''  % E- ,a-or  re8resenta e- caso a circuito abierto# es decir# sin cara E- ,a-or de ('  se obtiene a8ro;i1ada1ente con -a -418ara% Lea -os ,a-ores 1edidos en e- ,o-tí1etro  : an0te-os en -a tab-a%

(19)

Com1are $o& 3a$ore& medido& re1re&en"ado& en &# dia%rama con $a

&i%#ien"e &e$ecci,n- ra2i#e U 3& R4 In"ér1re"e

%

=C#$ a2irmaci,n &obre #n "ran&2ormador e& correc"a?

-' *a tensión de salida disminuye cuando la carga resistiva aumenta. B' *a tensión de salida aumenta cuando la carga resistiva disminuye. C$ La tensi!n de salida aumenta uando la arga resistia disminu-e%

V- CUESTIONARIO

UER.A ELECTROMOTRI. INDUCIDA ENTRE DOS

CIRCUITOS

5- =>#é re$aci,n ob&er3a #&"ed en"re $a cond#c"a de #n &o$enoide 1or e$

#e 1a&a corrien"e e$éc"rica  #n imn de #na barra?

Las =or1as de -as -íneas de- ca18o 1an3tico de un i14n de barra son cerradas% <or con,enci0n# se to1a -a direcci0n de- ca18o sa-iendo de- 8o-o norte : entrando 8or e- 8o-o sur de- i14n% Con -os 1ateria-es =erro1an3ticos se 8ueden 5acer i1anes 8er1anentes%

Las -íneas de ca18o 1an3tico de un i14n de barra se 8ueden dibu>ar con e-uso de una br?>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 ca18o 1an3tico de -a Tierra# -a br?>u-a a8untar4 en direcci0n a-8o-o norte eor4=ico de -a Tierra# 8orque de 5ec5o es un a-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%

(20)

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% <or ta- 1oti,o# un so-enoide con corriente es un di8o-o 1an3tico%

9- Mencione 1or $o meno& do& re%$a& 1rc"ica& 1ara de"erminar $a

1o$aridad de #n &o$enoide #e $$e3a corrien"e e$éc"rica

<ara saber -a 8o-aridad de un so-enoide con corriente se a8-ica -a siuiente re-a# --a1ada -a re-a de -a 1ano derec5a# de 1anera que -os dedos cur,ados a8unten en sentido de -a circu-aci0n de -a corriente @Sentido con,enciona- de  a K E- 8u-ar e;tendido a8untara en e- sentido de- ca18o interno de- 8o-o sur a- 8o-o norte% Si en ,e" de considerar e- sentido con,enciona- se considera e- rea- @de a # -a re-a anterior se a8-icara con -a 1ano i"quierda%

:- =>#é e2ec"o 1rod#ce $a in&erci,n de #na 3ari$$a me"$ica en e$ in"erior

de #na bobina #e $$e3a #na corrien"e e$éc"rica?

La inserci0n de esta ,ari--a 1et4-ica 8ro,ocar4 que se intensi=ique e- ca18o 1an3tico : actuar4 co1o un i14n e-3ctrico o e-ectroi14n% Con e- que se 8odr4n atraer di=erentes ob>etos 1et4-icos durante todo e- tie18o que -a corriente e-3ctrica se 1antena circu-ando 8or -as es8iras de- enro--ado de a-a1bre de cobre%

(21)

- U&ando $a $e de Len+4 indi#e e$ &en"ido de $a corrien"e e$éc"rica  $a

1o$aridad en e$ &en"ido de $a 2i%#ra : c#ando e$ imn &e

a$eja-Cuando retiro e- i14n dis1inu:en -as -íneas de =uer"a de 3ste# 8ero 8or -a Le: de Len" e- so-enoide tratar4 de atraer a -as -íneas de =uer"a# si es que to1a1os co1o re=erencia que e- i14n est4 siendo a-e>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 8ri1ario -a inducci0n au1enta en e-secundario : 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.

(22)

• /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 e-si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 1ateria-e-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

(23)