Hidrol

Departamento de Física
Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

EL TRANSFORMADOR
1. Objetivos
Estudiar el funcionamiento del transformador y comprobar la relación de transformación
de tensiones.

2. Fundamentos teóricos
2.1. Ley de Faraday
Hacia 1830 Michael Faraday y Joseph Henry, trabajando independientemente,
descubrieron que si el flujo Φ de campo magnético a través de un circuitovaría con el
tiempo, mientras dura esta variación, aparece una corriente en el circuito.
El hecho de que aparezca una corriente en el circuito se debe a que la variación del flujo
magnético da lugar a una fuerza electromotriz (fem) en dicho circuito, denominada fuerza
electromotriz inducida (o fem inducida). La ley de Faraday establece que la fuerza
electromotriz inducida en un circuito esigual a menos la derivada del flujo magnético con
respecto al tiempo,

ε ind = −

dΦ
dt

[1]

2.2. El transformador
Un transformador es un dispositivo usado para variar tensiones y corrientes alternas.
En la figura se muestra un transformador simple formado por dos bobinas de hilo conductor
arrolladas sobre un núcleo de hierro común.

N2

N1

Figura 1

Si sobre una de lasbobinas (bobina primaria) se aplica una tensión alterna, la
corriente alterna que circula por ella dará lugar a un campo magnético variable en el
tiempo y, por tanto, a un flujo magnético variable en el tiempo. El núcleo de hierro se usa
para que las líneas de campo magnético (y, por tanto, el flujo magnético) queden
encerradas dentro de él. De este modo, a través de las espiras de la segundabobina
(bobina secundaria) pasarán las mismas líneas de campo (mismo flujo) que a través
de las espiras de la bobina primaria. Como dicho flujo varía con el tiempo, se tendrá una

1

fem inducida en la bobina secundaria. Se puede demostrar que la relación entre la tensión
alterna V1 aplicada en el circuito primario y la tensión V2 en el secundario es:

V2 N 2
N
=
⇒ V2 = 2 V1
V1 N1
N1[2]

donde N1 , N2 son el número de espiras de las bobinas primaria y secundaria,
respectivamente.
Si N2 > N1 , V2 > V1 con lo que la tensión en el secundario será mayor que en el
primario (transformador elevador o de alta). Si, por el contrario, N2 < N1 , la tensión en
el secundario será menor que en el primario y el transformador recibe el nombre de
transformador reductor o de baja. Deeste modo, se puede utilizar un transformador
para aumentar o disminuir una tensión alterna.
El resultado que acabamos de discutir corresponde a un transformador ideal, para el
que se supone que todas las líneas de campo magnético (y, por tanto, el flujo magnético)
quedan encerradas dentro del núcleo del transformador. Sin embargo, en un transformador
real, una parte de las líneas de campopuede escapar del núcleo de hierro, por lo que no
pasarán a través de las espiras de la bobina. El resultado es que el flujo magnético y la
tensión inducida V2 en la bobina secundaria serán menores que en el caso ideal. Si
designamos por f la fracción de las líneas de campo (flujo magnético) encerradas dentro
del núcleo del transformador, se tendrá:

V2 = f

N2
V1
N1

[3]

La cantidad100f (porcentaje de voltaje inducido en la bobina secundaria respecto al
caso ideal) es lo que denominaremos como rendimiento del transformador.

3. Para saber más…
•

P.A. Tipler, G. Mosca, FISICA, Vol. 2 (Capítulo 29, Sección 29.7), 5ª edición, Ed.
Reverté, Barcelona, 2005.

•

R.A. Serway, J.W. Jewett, Jr., Vol. 2 (Capítulo 23), 3ª edición, Ed. Thomson, Madrid,
2002.

En internet:http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados/acoplados.htm
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap04_transformadores.php
http://www.selectividad.tv/swf/F_1_2_3.swf?logo=swf/educared.swf
http://farside.ph.utexas.edu/teaching/302l/lectures/node90.html (en inglés)
http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/transformers.html (en inglés)

2

4. Material
1. Núcleo de...