LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°10 TRANSFORMADORES

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°10
TRANSFORMADORES


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 segeneran 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 conel 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 elsegundo devanado. Para lograr analizar estos cambios se hizo uso de la ley de Faraday.
Keywords: Espiras, Devanados, Campos Magnéticos, Flujo Magnético, Inducción, Núcleo.

1. 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 recibenel 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 estransferida 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.




2. 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 producirlos 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 “lamagnitud 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:

Ecuación 1.
Donde el flujo magnético es:
=
Ecuación 2.
Las interacciones magnéticas son interacciones entre partículas concarga 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:

Ecuación 3.
Se observa que lo relevante es la velocidad a la que cambia la corriente y no a la intensidad de esta, comola 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...