INDUCTANCIA I
1. OBJETIVOS DE LA PRACTICA
1.1.
OBJETIVO GENERAL
Verificar la relación entre la inductancia y el numero de vueltas de un solenoide.
1.2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Construir u inductor en forma de solenoide largo Probar la variación de la inductancia con un núcleo de material magnético Comprobar las expresiones de la inductancia equivalente para conexiones de inductores en serie y paralelo. Probar la variación de la inductancia equivalente si los inductores conectados se aproximan
-
-
2. JUSTIFICACION
El procedimiento se realizará para conocer mas sobre el campo magnético y la inductancia y como afectan estos en un solenoide por donde pasa una corriente “i”.
3. HIPOTESIS
la hipótesis para este experimento será la siguiente: Si:
: La constante de la relación La constante de la misma relación encontrada experimentalmente Hipótesis nula Ho: Hipótesis alternativa H 1:
4. VARIABLES
Las variables que se utilizaran en el presente laboratorio son:
1
5. LIMITES Y ALCANCES
Los limites y alcances para las variables de este laboratorio no están dadas peo se puede decir que los valores son muy pequeños ya que la inductancia se mide en micro Henrios y eso nos hace pensar que el alcance de la inductancia es corto. 6.
MARCO TEORICO
En un Inductor o bobina, se denomina inductancia , L, a la relación entre el flujo magnético, y la intensidad de corriente eléctrica, I :
El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas. Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través del voltaje V inducido en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo. La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas. De acuerdo con el Sistema Internacional de Medidas, si el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperio, el valor de la inductancia vendrá en henrio (H).
2
Los valores de inductancia prácticos van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnéticos.
7.
MARCO CONCEPTUAL
8. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 8.1.
MATERIALES -
Alambre de cobre Barra metálica Tester Tubo de plástico
INDUCTANCIA DE UN SELENOIDE
1. Construir un solenoide como el que se muestra en la figura en forma ampliada y segmentada. El primer tramo del solenoide tendrá 250 vueltas y a este nivel se hará la primera derivación cortando el alambre y uniéndolo al siguiente tramo retorciendo juntos los extremos. Luego se harán derivaciones cada 50 vueltas hasta contemplar un total de 450 vueltas; es decir, el solenoide tendrá dos extremos y cuatro derivaciones 2. Quitar el aislante de unos 2 [cm] del alambre de los extremos y las derivaciones. En las derivaciones unir los extremos sin aislante retorciéndolos. 3. Determinar el error de cero del medidor de inductancia que es igual a la inductancia leída cuando se cortocircuitan las puntas de prueba del instrumento. Entonces, para tener la medida correcta de una inductancia, a la medida obtenida se le debe restar el error de cero. Llenar la tabla 1 de la Hoja de Datos midiendo correctamente la inductancia entre lo terminales correspondientes del solenoide.
El error al cortocircuitar las puntas del instrumento es:
3
Llenamos la tabla 1
Tabla 1.
250
91.1
300
112.0
350
133.4
400
155.9
450
178.5
4. Con un vernier medir la longitud total del solenoide, l. el diámetro dl tubo de PVC que es el diámetro interno del solenoide, y el diámetro externo del solenoide. Con un tornillo micrómetro medir el diámetro del alambre sin aislante. Midiendo tenemos:
5. Medir la inductancia d un tramo de 50 vueltas del solenoide.
6. Introducir, a manea de núcleo. Una varilla de hierro en el solenoide y medir su inductancia de extremo a extremo.
CONEXIÓN DE INUCTORES
7. Medir la inductancia de dos inductores
y .
8. Conectar los inductores en serie, cuidando que estén separados por lo menos medio metro, y medir la inductancia equivalente.
4
9. Aproximar estrechamente los inductores de manera que tengan un eje común y medir la inductancia equivalente
10. Conectar los inductores en paralelo, cuidando que estén separados por o menos medio metro. Y medir la inductancia equivalente.
11. Aproximar estrechamente lo inductores de manera que tengan un eje común y medir la inductancia equivalente.
9.
ANALISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS
INDUCTANCIA DE UN SOLENOIDE
1. En base a la Tabla 1 de la Hoja de Datos, mediante un análisis de regresión, determinar y dibujar la relación experimental Comparar la constante de la regresión con el valor esperado, tomando como diámetro del solenoide el promedio de y .
Tabla 1.
250
91.1
300
112.0
350
133.4
400
155.9
450
178.5
La ecuación que relaciona las o variables es:
Entonces realizamos una regresión de tipo lineal con intersección nula
Al comparar con la ecuación de inductancia tenemos:
5
Realizando la regresión tenemos:
̅ ∑ ∑ 0.3855 Operando con los datos
[]
2. De la tabla 1 tomar el valor de L correspondiente a 450 vueltas, , compararlo con el valor teórico dado por la ecuación (8) (calcular la diferencia porcentual). Hacer lo mismo con la inductancia del tramo de 50 vueltas
El valor teórico de L con la ecuación:
CONEXIÓN DE INDUCTORES
3. Comparar la inductancia
con el valor teórico dado por la ecuación (11).
4. Comparar la inductancia
con el valor teórico dado por la ecuación (16).
10. 11. 12.
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA ANEXOS
6
