GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA
ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
Fig.1
VP es un voltímetro que mide la caída de tensión eficaz en el generador.
AP es un amperímetro que mide la intensidad eficaz de la corriente en el
circuito primario.
RP es la resistencia de carga en el primario, en nuestro experimento RP = 470 W.
BP es la bobina del primario (2000
espiras y resistencia óhmica 42 W).
N es un núcleo de hierro laminado
don-de van devanadas las bobinas del primario y del secundario.
BS es la bobina del secundario (400 espi-ras y resistencia óhmi-ca 2,3 W).
VS es un voltímetro que mide la caída
de tensión eficaz a la salida del secundario.
AS es un amperímetro que mide la intensidad
eficaz de la corriente en el secundario.
RS es la resistencia de carga del
secundario, en este experimento RS
= 220 W.
Fig.2
Se puede observar que el primario
del transformador consta de una resistencia y de una bobina y a ese circuito
le suministra potencia el generador.
A su vez el primario transmite al secundario parte de esa potencia. El secundario
recibe una potencia y dado que el circuito es resistivo, esa potencia se
emplea en generar energía calorífica.
El primario por constar de bobina
y resistencia conlleva que haya una diferencia de fase entre la intensidad
y el voltaje. En el secundario la diferencia de fase es despreciable, ya que
la resistencia es muy grande comparada con la reactancia capacitiva de la
bobina.
La potencia del primario se pude
calcular mediante la ecuación.
Vp la
mide el voltímetro, Ip el amperímetro
y j es el ángulo de fase, el cual se
calcula en el experimento.
De esa potencia una parte de la
misma
se emplea en efecto térmico en la resistencia
total del primario, que vale RT = 470 + 42 = 512 W, por
tanto, la potencia que el primario
puede transmitir al secundario es:
La potencia que aparece en el secundario
donde solo se consideran efectos resistivos vale:
Si la potencia PT se transmitiese íntegramente
al secundario, entonces PT =
PS, sin embargo, esto no es así, debido principalmente a que
existen corrientes de Foucault y a que parte del flujo magnético procedente
del primario se dispersa por el entorno y no llega al secundario.
En este experimento se calculan
PT
y
PS ; y se analiza la relación entre ambas magnitudes.
Fotografías
Las fotografías
(1 y 2) sirven para calcular el ángulo de desfase en el primario del transformador,
valor que va a permanecer constante para todas las medidas, ya que no varía
la frecuencia de la corriente ni los elementos del circuito. Para este fin
se ha empleado un osciloscopio, una sonda del mismo se conecta a la resistencia
óhmica y la otra a la salida del generador, (no se muestra la fotografía porque al tener muchos cables resulta poco clarificador
todo el dispositivo). En la fotografía
1, aparece la pantalla con las curvas de la tensión y en la fotografía 2, la figura de Lissajous correspondiente
a la composición de las mismas. Se mide el ángulo de desfase por los dos métodos
y después se halla el valor medio.
En
la sección designada como “Conjunto
de fotografías de diversas medidas” se
toman las lecturas de los voltímetros y de los amperímetros. Los datos se
llevan a la Tabla 1 y se completan las columnas allí indicadas.
Foto 1
Foto 2
Foto para la toma de medidas
La fotografía superior es una vista superior del montaje eléctrico. Este dispositivo se mantiene en todo el experimento y solamente cambian las lecturas de los aparatos, al actuar sobre el cursor que lleva incorporada la fuente de alimentación
Todas las medidas
se recogen en “Conjunto de fotografías
de diversas medidas”. En dicho conjunto no se muestran las fotografías
completas del montaje, sino solamente
las lecturas de los aparatos.
Tabla 1
Ángulo de desfase a partir de la fotografía 1, j1 =
Ángulo de desfase a partir de la fotografía 2, j2=
Valor medio del ángulo de desfase,
j =
Volta-je en el primario Vp/V |
Intensi-dad en el prima-rio Ip/mA |
Voltaje en el secunda-rio |
Intensi-dad en el secunda-rio |
Potencia recibida del generador, en milivatios
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Potencia calorífica en el primario en milivatios
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Potencia transmitida en milivatios |
Potencia en el secundario en milivatios PS=Vs
· Is |
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Gráficas
a) Represente la potencia transmitida,
PT (en el
eje X) frente a la potencia en el secundario (eje Y). Calcule la ecuación
que relaciona ambas magnitudes.
b) Represente la potencia recibida
del generador Pp (eje X)
frente a la potencia transmitida PT (eje Y). Calcule la ecuación que relaciona
ambas magnitudes.
c) Represente la potencia recibida
del generador Pp (eje X)
frente a la potencia del secundario PS (eje Y). Calcule
la ecuación que relaciona ambas magnitudes.