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LEY DE INDUCCION DE FARADAY Cristian Pardo, Miguel Valero, Nubia Suarez, Duwan Conejo, Diego Caicedo
Universidad católica de Colombia [email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
I. RESUMEN
El presente informe consiste en la descripción y análisis de datos por medio de la Ley de Faraday. La ley de Faraday es el principio fundamental por el cual se genera energía eléctrica en las plantas generadoras. Distintos factores influyen en la fem que se induce en una bobina, como lo son su número de espiras, su configuración (si tienen un material ferromagnético en su interior) y de su movimiento con respecto al campo magnético. Lo que esta fem inducida trata es oponerse al cambio del flujo magnético. II. INTRODUCCION
A diario en nuestras casas o entornos disfrutamos de las bondades de las leyes de la electricidad, que describen comportamientos y propiedades de fenómenos magnéticos y eléctricos. El principio básico de la Ley de Faraday establece con flujos de campos magnéticos variables en el tiempo, se obtienen corrientes (Fem) variables en el tiempo esto es de gran utilidad, ya que este es el principio básico y más fundamental para la generación de la energía eléctrica en las plantas generadoras. Para este efecto se pueden hacer demostraciones prácticas como desarmar un transformador de energía o un motor que funciones con bobinas y observar en la realidad cómo se comportan as variables que forman la ecuación que describe la Ley de Faraday.
III. MARCO TEORICO Ley de Faraday Establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo en el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:
IV. MONTAJE EXPERIMENTAL
Para el laboratorio se utilizaron los siguientes elementos: - Fuente de voltaje alterno - Embobinados con diferente número de
vueltas - Núcleo metálico - Reóstato - Cables de conexión - Multímetro - Resistencia
Figura 1. Materiales del laboratorio
V. PROCEDIMIENTO
Se identificó en la tabla 1 el número de vueltas que tenía cada embobinado (N1 y N2), se conectó en serie la fuente de voltaje, el reóstato que es la resistencia variable y el primer embobinado o primario. A través del núcleo metálico se conectó la segunda bobina y esta a su vez la resistencia (ver figura 2)
Figura 2. Montaje experimental Se midió el voltaje y la corriente en el primario (V1, I1) y en el secundario (V2/I2). Se cambió el voltaje en el primero graduando el reóstato y se repitieron las medidas y se reportaron en la tabla 2.
VI. RESULTADOS
N1 N2 N1/N2
800 400 2
Tabla 1. Vueltas embobinado
V1 (V) I1 (A) V2 (V) I2 (A)
5,06 0,0308 1,75 0,0032
10,05 0,0465 3,78 0,005
14,97 0,0583 5,97 0,0066
20 0,0696 8,26 0,0081
25,05 0,0796 10,48 0,0094
29,98 0,0897 12,76 0,0106
Tabla 2. Toma de datos laboratorio
VII. ANALISIS DE RESULTADOS
Figura 3. Toma de datos
I2 (A) I1 (A)
0,0032 0,0308
0,005 0,0465
0,0066 0,0583
0,0081 0,0696
0,0094 0,0796
0,0106 0,0897
Tabla 1. I2 Vs I1
Figura 4. Grafica I2 Vs I1
V2 (V) V1 (V)
1,75 5,06
3,78 10,05
5,97 14,97
8,26 20
10,48 25,05
12,76 29,98
Tabla 1. V2 Vs V1
Figura 5. Grafica V2 Vs V1
PREGUNTAS
1. Qué importancia tiene la ley de Faraday en el estudio del transformador? RTA: Para entender el funcionamiento de un transformador real, refirámonos a la figura. Esta nos muestra un transformador que consiste en dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo del transformador. La bobina primaria del transformador está conectada a una fuente de tensión de ca y la bobina secundaria está en circuito abierto
La base del funcionamiento del transformador se
puede derivar de la ley de Faraday.
eent = d / dt
En donde es el flujo magnético ligado de la bobina, a través de la cual se induce la tensión. El flujo ligado total es la suma de los flujos que pasan por cada vuelta de la bobina, sumando tantas veces cuantas vueltas tenga dicha bobina:
= å f i
2. Cuál es la diferencia entre inducción mutua y autoinducción? RTA: INDUCCIÓN MUTUA Y AUTOINDUCCION -La inducción mutua es el fenómeno por el cual una corriente variable en un circuito induce una fem en otro. -Por otra parte, el fenómeno de autoinducción consiste en una inducción de la propia corriente sobre sí misma. TRANSFORMADORES Los fenómenos de la autoinducción e inducción mutua constituyen el fundamento del transformador eléctrico, un dispositivo que sirve para aumentar o disminuir la tensión eléctrica 3. Por qué se usa el núcleo de hierro en los transformadores?
RTA: Un transformador está formado por dos bobinas enrolladas sobre un núcleo de hierro común. El núcleo de hierro se usa para que el campo magnético sea más intenso en el interior de las bobinas, debido a las propiedades ferromagnéticas del hierro. La acción de este núcleo consigue que el flujo que atraviesa cada espira sea el mismo en las dos bobinas. ¿Por qué por lo general se laminan? RTA: Al insertar en el núcleo un bloque de hierro compacto, cuando éste se somete a un campo magnético alterno, en su interior corren corrientes parásitas (corrientes de Foucault) que lo recalientan. 4. Qué perdidas ocurren en los transformadores? RTA: Un transformador presenta las siguientes perdidas
Perdidas de corriente de Foucault: Las corrientes de Foucault se producen en cualquier material conductor cuando se encuentra sometido a una variación de flujo magnético. Las pérdidas por estas corrientes parasitas dependen del tipo de material del que está construido el núcleo magnético.
Perdidas por Histéresis: Es el fenómeno que se producen con la imantación de materiales ferromagnético del flujo generado, depende del tipo de material, porque al someter el material a un flujo variable, produce una imantación, que al momento de cesar el flujo sometido, produce calor que son perdidas entonces dependiendo del tipo de material de construcción del transformador estas pérdidas pueden ser mayores o menores.
Perdidas en el material del bobinado: Existen muchas materiales conductores pero cada uno posee pérdidas diferentes que afectan.
El material mejor conductor seria el oro pero esto no puede ser utilizado debido a su precio, el que más se utiliza y existen de diferentes categorías y es el comercial es el cobre. Ocurre una pérdida que es la del efecto Joule (calentamiento debido a la circulación de corriente)
VIII. CONCLUSIONES:
Podemos decir que comprobamos la
relación existente entre la fem inducida y la variación del flujo magnético, el cual se conoce como ley de inducción de Faraday
logramos experimentar la ley de Faraday de
inductancia, ya que al registrar una intensidad producida por un campo magnético al interior de una bobina, obtuvimos un resultado en los transformadores, donde el voltaje de entrada para la bobina primaria sería mayor al voltaje de entrada para bobina secundaria dando importancia al número de espiras, ya que entregaría un voltaje mayor si el numero de espiras es mayor, y un voltaje menor si el número de espiras es menor.
Realizadas las experiencias, se obtuvieron
valores los que posteriormente fueron graficados, logrando así obtener las pendientes de las rectas, las que en el caso del gráfico voltaje primario v/s voltaje secundario, corresponde a la constante de inducción mutua. En el caso de la pendiente correspondiente al gráfico de intensidad primaria Vs intensidad secundaria, corresponde al coeficiente de auto inductancia.
ANEXOS
