Comprobación de la ley de inducción de Faraday - Lenz.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA METROPOLITANA Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y Medio Ambiente Departamento de Física Laboratorio de Física

Profesor: Bernardo Carrasco Fis. 621 sección N° 2 Alumnos: Cristóbal Rojas Pino Yoko Romo Benavente

Informe de Laboratorio N° 10

Objetivo General:

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2) Comprobación Comprobación de la ley ley de inducción inducción de Faraday Faraday - Lenz. Lenz.

Objetivos Específicos: 3) Analizar Analizar el comportamie comportamiento nto del del transfo transformador rmador..

Marco Teórico Con anterioridad estudiamos el fenómeno de “inducción magnética”. El cual consiste en la interacción de campos magnéticos producidos por cargas eléctricas en el interior de estas, es así como la variación del flujo magnético nos permite inducir potenciales en dist distin into toss siste istem mas. as. La apl aplicac icació ión n de este este fenó fenóme meno no la enco encont ntrramos amos en los transformadores. Los transformadores consisten en dos bobinas sobre un núcleo cerrado de hierro, una de las bobinas llamada primaria conectada a la fuente de corriente alterna y la otra secundaria es la inducida magnéticamente una fem alterna llamada tension de salida esta puede ser mayor , igual o menor dependiendo de la cantidad de espiras que posea la bobina secundaria. De acuerdo a la ley de Faraday – Lenz se tiene : Vp= -Np dΦ . dt donde N es el numero de espiras luego se deduce

Vp= Np Vs Ns

Existen diferentes tipos de transformadores según la aplicación que tengan o según su construcción.

Desarrollo experimental Materiales: 4) 5) 6) 7) 8)

Una fuent fuentee de poder poder en corri corrient entee altern alterna. a. Cuatro Cuatro multi multimed medido idores res digi digital tales. es. Dos bobinas bobinas para transforma transformadores dores de 400 espiras. espiras. Dos bobinas bobinas para transforma transformadores dores de 600 espiras. espiras. Una bobina bobina para para transf transformado ormadorr de 20000 espiras. espiras.





13) Cuatro bobinas cilíndricas de: 400, 800, 1600 y 2400 espiras. 14) Cables de de conexión. conexión.

Procedimiento 1.1 Conectar una de las bobinas cilíndricas a la fuente de poder con no mas de 6 (v) e introducir una barra de hierro 1.2 Repetir lo anterior con las bobinas restantes. 1.3 Realizar una “conexión magnética” entre un par de bobinas cilíndricas, mediante las barras de hierro. Medir las tensiones en ambas a mbas bobinas. 1.4 Repetir lo anterior con otros pares. 1.5 Construir un transformador con: a) bobina primario de 1600 espiras; bobina secundario 1600 espiras b) bobina primario de 1600 espiras; bobina secundario 400 espiras c) bobina primario de 400 espiras; bobina secundario 1600 espiras

1.6 Con las condiciones de la actividad anterior y conectando en el secundario la resistencia de 100 ohm, construir grafico Is v/s I p

Resultados 1.1 Al conectar según las instrucciones instrucciones no se observo nada al introducir la barra de hierro al interior de una de las bobinas.





alguna. 1.3 Se observo que la bobina principal de 2400 espiras se mantuvo fija en relación al voltaje entregado por la fuente, este fue de 5 (v) , la segunda bobina de 800 espiras marco un voltaje de 0.77 (v) Se obtuvo una diferencia de 4.23 (v) +- 0.4 % de escala de 20 (v)

1.4 Al realizar nuevamente la la medición, pero con diferentes bobinas se se obtuvo que para la bobina principal de 800 espiras el voltaje fue de 5 (v) , y el voltaje presente en la segunda bobina de 2400 espiras, fue de 6 (v) se obtuvo una diferencia de 1 (v) +- 0.4 % de escala de 20 (v)

1.5 Armado el circuirto de la figura, se comenzo con un par de bobinas de 1600 espiras, y se vario el voltaje en el primario de 0.5 volt hasta 5 volt y se registro, luego se cambio la bobina secundaria por una de 400 y se vario el voltaje en la primaria a intervalos de 0.5 (v) luego se cambio la bobina primaria por una de 400 4 00 espiras y se fue variando el voltaje v oltaje de 0.5 (v) hasta 5 volt y se registro la diferencia de tension como co mo se muestra en las sgtes tablas:





a) Para el primer caso con un par de bobinas de 1600 espiras c/u se obtuvo la siguiente ecuacion rectificada: Y = MX + B donde: M (pendiente) = 0.87527 B = 0.022727 Vs= 0.87527 x VP + 0.022727 (volt) voltaje +- 0.4 % de escala de 20 b) Para un par de bobinas de 1600/400 espiras Y = MX + B donde: M (pendiente) = 0.22000 B = 0.0081818 Vs= 0.22000x VP + 0.0081818 (volt)





donde: M (pendiente) = 3.7060 B = 0.034091 Vs= 3.7060 x VP + 0.034091 (volt) voltaje +- 0.4 % de escala de 20 1.6 Con las condiciones anteriores se conecto al secundario una resitencia resitencia de 100 (ohm) y se registraron los siguientes valores para la intensidad en el primario y en el secundario. a) Para un par de bobinas de 1600 espiras se obtuvo la siguiente ecuacion recificada Y = MX + B Donde: M = 0.75991 B = -0.47215 Is = 0.75591 x Ip + (-0.47215) mA Intensidad +- 2 % en escala de 200 para las medidas de Ip y 60 para las medidas de Is

b) Para un par de bobinas de 1600 y 400 espiras se obtuvo la siguiente ecuacion recificada Y = MX + B Donde: M = 1.1574







tres mediadas de Is y +-2% de 60 para el resto de las medidas de Is. c) Para un par de bobinas de 400 y 1600 espiras se obtuvo la siguiente ecuacion recificada: Y = MX + B Donde: M = 0.75138 B = -0.23309 Is = 0.75138 x Ip + (-0.23309) mA Intensidad +- 2 % en escala de 200 para las medidas de Ip, +-2 % de escala de 6 para las dos mediadas de Is y +-2% de 60 para el resto de las medidas de Is. D) La pendiente en el grafico Ip v/s Is indica el coeficiente de autoinductancia el cual sera constante, analogamente la pendiente pe ndiente en el grafico Vp /v/s Vs significa el coeficiente de induccion mutua. E) Principio fisico La intensidad de la corriente del secundario, provocará en todo instante un flujo magnético opuesto al que origina el primario, lo cual, de acuerdo con lo expresado por la Ley de Lenz, tenderá siempre a disminuir el flujo magnético del primario. Esto, a su vez, reducirá la f.e.m. de autoinducción ( tiene en todo instante, sentido sentido contrario ) circunstancia que hará circular mayor intensidad de corriente por el primario. Como se ve, el consumo sobre el circuito primario de un transformador será proporcional a la carga del secundario. Puede decirse que prácticamente , la potencia absorbida por el secundario de un transformador es igual a la potencia consumida co nsumida por el primario, o sea:





la fórmula es la siguiente:

Las pérdidas en los transformadores pueden dividirse d ividirse en dos grupos, a saber: a) pérdidas en el cobre; b) pérdidas en el hierro. Las pérdidas en el cobre son debidas a la resistencia. óhmica presentada por el alambre, pérdidas estas que se incrementan cuanto cua nto mayor es la corriente que los atraviesa. Las pérdidas en el hierro (núcleo) pueden subdividirse en dos partes: las pérdidas por histéresis magnética y las pérdidas por corrientes de Foucault o corrientes parasitarias. En el primer caso son debidas a que el núcleo del transformador se encuentra ubicado dentro del campo magnético generado gen erado por el mismo y, en consecuencia, se imanta. Pero, ocurre que la corriente aplicada al a l transformador es alternada y, y, por tanto, invierte constantemente su .polaridad, variando con la misma frecuencia el sentido del campo magnético. Luego, las moléculas del material que forma el núcleo deben invertir en igual forma su sentido de orientación, lo cual requiere energía, que es tomada de la fuente que suministra la alimentación. Esto representa, por tanto, una pérdida. Hay dos tipos de ciclos de histéresis de un material magnético: - dinámico: se obtiene con tensión alterna y su área incluye las pérdidas por histéresis y por corrientes inducidas de Foucault, y - estático: se obtiene con tensión continua variable y su área sólo incluye las pérdidas por histéresis. Para limitar las pérdidas por corrientes de Foucault en los transformadores, se suele construir el núcleo con chapas cha pas aisladas eléctricamente entre sí, con lo que se limita la posibilidad de circulación de corrientes inducidas al aumentar la resistencia eléctrica que ofrece el núcleo a este tipo de corrientes (sin alterar las propiedades magnéticas).





Caso 3. 400/1600 Vs x Is = 18.64(v) x 16 (mA) x 100 = 23 watt Vp x Ip 5(v) x 21.3 (mA)

Conclusión Reali Realizad zadas as las exper experie ienc ncia iass se logro logro exper experim imen enta tarr la ley ley de Fara Faraday day –Lenz –Lenz de inductancia, presente al registrar una intensidad producida por un campo magnético al interior de una bobina, Se obtuvo una relación en los transformadores, donde el voltaje de entrada para la bobina primaria seria el mismo, para cualquier bobina no importando el





Bibliografía

Nombre No mbre del document docu mento o

Autor Auto r

15) Fí Física, Investiguemos 11, Ricardo Ramírez S 16) Mis Inicios en electrónica, Forrest M. Mimins, III Paginas Web: www.santillana.cl/fis4

editoria edit oriall

Voluntad Mc Graw Hill

Comprobación de la ley de inducción de Faraday - Lenz.

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