Ley de inducción de Faraday 1. Objetivos 2. Introducción teórica

Transformadores
Laboratorio de Física
Departamento de ciencias energéticas
Hace algo más de un siglo que se inventó este dispositivo que ha hecho posible la
distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Si no fuera por el
transformador tendría que acortarse la distancia que separa a los generadores de
electricidad de los consumidores.
El transformador lo encontramos en muchos lugares, en las lámparas de bajo consumo,
cargadores de pilas, en sótanos de edificios, en las centrales hidroeléctricas y otros
generadores de electricidad. Su tamaño puede variar desde muy pequeños a enormes
transformadores que pueden pesar más de 500 Tm.
Figura 2. Transformador
Un transformador es un aparato capaz de cambiar el voltaje o tensión de la corriente
eléctrica alterna. Básicamente están formados por dos solenoides de n1 y n2 espiras
arrolladas en torno a un núcleo de hierro, como en la figura Si uno de estos circuitos es
alimentado por un generador que produce una f.e.m. ε1 esto producirá un flujo
magnético φ que atravesará cada espira del solenoide. En este circuito, si suponemos
que no se pierde energía en calor, etc...tendremos que toda su ε1 se está invirtiendo en
flujo magnético y, según la ley de faraday:
ε1 = -n1 dφ /dt
Veamos que sucede para el circuito 2. El hecho de arrollar ambos circuitos a un núcleo
de hierro sirve para que casi todo el flujo (siempre se pierde algo) φ que atravesaba cada
espira del primer circuito lo haga también en las del segundo. De esta manera vamos a
suponer que no hay pérdida alguna y que, también para el segundo circuito cada espira
es atravesada por el flujo φ . En este caso se inducirá una corriente equivalente a la
derivada temporal del flujo total con signo menos, esto es:
ε2 = -n2 dφ /dt
y como el término dφ/dt es el mismo en ambas expresiones si dividimos miembro a
miembro tenemos que
ε2 = n2/n1ε 1
que nos da la relación entre las tensiones de entrada y salida de un transformador.
Ahora bien, este no es un dispositivo ``milagroso'' y aunque logra transformar un tenue
voltaje en otro más alto debe respetar el principio de conservación de la energía, y por
tanto las potencias de entrada y salida deberían ser iguales, si no hay pérdidas.
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