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

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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. 2
3.Procedimiento 3.Procedimiento Laboratorio de Física Departamento de ciencias energéticas El laboratorio de desarrollara en varias estaciones de acuerdo con el siguiente orden: 3.1 3.1 Estación Estación 1: 1: Bobina Bobina de de Thompson Thompson Conecte la bobina de Thompson con el interruptor intermedio cerrado. Coloque el anillo de aluminio en la bobina y abra el interruptor ¿Qué ocurre? Con el interruptor abierto coloque de nuevo el anillo en la bobina. Luego se procede a bajarlo y a sostenerlo unos segundos. Anote sus observaciones. 3.2 3.2 Estación Estación 2: 2: Fem Fem in inducida in ducida Introduzca el imán en el solenoide y se observe el galvanómetro, mantenga el imán un momento dentro del solenoide. Luego saque el imán rápidamente. Cambie el polo del imán y repita el paso anterior. Ahora mantenga fijo el imán y acerque la bobina a este. Anote sus observaciones. Repita los pasos anteriores variando la velocidad del imán y la bobina. Anote sus observaciones. 3.1 3.1 Estación Estación 3: 3: Transformador Transformador Arme el equipo como le indique su instructor. Con la fuente conectada a una de las bobinas aumente el voltaje a 0.500 V. Observe y anote el voltaje en la otra bobina. Luego aumente el voltaje a 1.00 V y así sucesivamente hasta llegar a 3.00 V. Anote sus observaciones en las tablas correspondientes. Conecta la fuente a la otra bobina y repita el paso anterior. 3
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