GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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SOLUCIÓN
Transformador sin carga (Primera parte)

 

Fundamento 
 
El transformador en un dispositivo eléctrico que por su entrada recibe una corriente alterna con un voltaje y una intensidad, mientras que por su salida suministra otra corriente alterna con un voltaje e intensidad diferentes. Si el voltaje de salida es menor que el de entrada se denomina transformador reductor y si es mayor transformador elevador.

 

El dispositivo del transformador consiste esencialmente en una bobina  de entrada y una de salida devanadas ambas sobre un mismo núcleo, generalmente de hierro, fig.1. Cuando nos referimos a la bobina de entrada hablamos del primario del transformador, cuando a la de salida, del secundario del transformador.

 

Un transformador ideal  opera de modo que la potencia que recibe en el primario es transmitida íntegramente al secundario. Para que esto ocurra se debe cumplir:

 

a) Que las bobinas carezcan de resistencia eléctrica.

b) Que en el núcleo del transformador no se creen corriente de torbellino o de Foucault.

c) Que el flujo magnético entre el primario y el secundario se produzca sin pérdidas.

 

Tales requisitos son imposibles de cumplir en la práctica y por ello los transformadores reales no se comportan como ideales. Lo que se pretende es que las pérdidas sean mínimas y un transformador estará tanto mejor diseñado, tanto en forma como en materiales, cuanto más se acerque al comportamiento ideal.

 

Si la potencia que recibe el primario se transmite sin pérdidas al secundario, caso del transformador ideal, las relaciones de voltajes e intensidades en un transformador son las siguientes.

 

                                            

 

Siendo: ns y np el número de espiras del secundario y del primario respectivamente

 

En un transformador reductor  ns<np       por tanto,    Vs<Vp       y          Is>Ip

 

En un transformador elevador  ns>np       por tanto      Vs>Vp      y          Is<Ip

 

Los transformadores reales se aproximan más o menos a las relaciones ideales anteriores.

 

 En la primera parte  del experimento aquí propuesto, se opera con un transformador real reductor, teniendo el primario 2000 espiras y una resistencia óhmica de 42 W y el secundario 400 espiras y 2,3W.

 

En la segunda parte se utiliza un transformador real elevador con un primario de 450 espiras y 3,5 W de resistencia y un secundario de 1800 espiras y 27 W de resistencia.

 

Para ambos transformadores se estudia las relaciones entre voltajes e intensidades.

 

Primera parte

 

La fig.1 corresponde al  transformador reductor con dos voltímetros, uno mide la tensión en el primario y el otro en el secundario. La fuente de alimentación es un generador de corriente alterna a la frecuencia de la red española de 50 Hz, que puede proporcionar diferentes voltajes al primario del transformador. 

 

Fig.1 Montaje del transformador reductor para medir voltajes

La fotografía 1 es una vista superior del dispositivo experimental. En dicha fotografía el  voltaje del primario es 2,87 V  y del secundario 506 mV = 0,506 V. En la sección designada como “Conjunto de fotografías de diversas medidas (primera serie)” se incluye esta medida y el resto de las que se han hecho. En dicho conjunto solamente se indican los valores que miden ambos voltímetros, ya que  el montaje siempre es el  de la fotografía 1 y solamente cambian las lecturas.

 

Todos los resultados se anotarán en la tabla 1.

 

Fotografía 1.Vista superior para la toma de medidas  (Primera serie)

Conjunto de fotografías tomadas de diversas medidas (Segunda serie)

 

Tabla 1

 

 

Primera serie

Segunda serie

Medidas

Voltaje en el primario

DVp/V

Voltaje en el secundario

DVs/V

Intensidad en el primario

Ip/mA

Intensidad en el secundario

Is/mA

1ª Medida

 

 

 

 

2ª Medida

 

 

 

 

3ª Medida

 

 

 

 

4ª Medida

 

 

 

 

5ª Medida

 

 

 

 

6ª Medida

 

 

 

 

                                              

 

 

 

Gráficas

a) Represente el voltaje en el secundario (eje Y), frente al voltaje en el primario (eje X). Obtenga la relación entre ambos voltajes. Calcule en % la diferencia entre el valor teórico y el experimental.

 

b) Represente la intensidad en miliamperios en el secundario (eje Y), frente a la intensidad también en miliamperios en el primario,  (eje X). Obtenga la relación entre ambas intensidades. Calcule en % la diferencia entre el valor teórico y experimental.

 

 

Conjunto de fotografías de diversas medidas (Primera serie)

 

Fig.2  Montaje del transformador reductor para medir intensidades

La fotografía 2 tiene el mismo transformador que la fotografía 1, pero ahora se han colocado amperímetros. Las lecturas se encuentran en  el “Conjunto de fotografías de diversas medidas (segunda serie)”.

 

Fotografía 2. Vista superior para la toma de medidas  (Segunda serie)

La fig.2 lleva el transformador reductor y dos amperímetros.

Medidas

 

 

 

1ª Medida

 

 

 

 

2ª Medida

 

 

 

 

3ª Medida

 

 

 

 

 

4ª Medida

 

 

 

 

 

5ª Medida

 

 

 

 

 

6ª Medida

DVP/V (PRIMARIO)

DVS(SECUNDARIO)

 

Medida

 

 

1ª Medida

 

 

 

 

2ª Medida

 

 

 

 

3ª Medida

 

 

 

 

 

4ª Medida

 

 

 

 

 

5ª Medida

 

 

 

 

6ª Medida

IP/mA(PRIMARIO)

IS/mA(SECUNDARIO)

ALMACÉN

Introducción a la fotografía digital en la experimentación física

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Movimiento circular uniforme

Movimiento circular uniformemente acelerado

Movimiento parabólico 1

Movimiento parabólico 2

Movimiento armónico simple

Movimiento pendular

Movimiento en un plano inclinado

Fuerzas paralelas

Fuerzas concurrentes

Equilibrio de fuerzas

Momentos de fuerzas

Segunda ley de Newton

Máquina de Atwood

Coeficiente dinámico de rozamiento

Momento de inercia

Conservación de la energía mecánica

Circuito eléctrico I ( R constante)

Circuito eléctrico II ( V constante)

Montaje en potenciómetro

Resistencias en serie

Resistencias en derivación

Óhmetro

Resistencia interna de una pila

Potencia de un circuito eléctrico

Puente de Wheatstone

Descarga de un condensador

Introducción a la corriente alterna I

Introducción a la corriente alterna II

Circuito de corriente alterna con resistencia

Circuito de corriente alterna con autoinducción

Circuito de corriente alterna con condensador

Circuito de corriente alterna en serie I

Circuito de corriente alterna en serie II

Transformador con carga

Reflexión de la luz en una superficie plana

Reflexión de la luz en dos espejos

Reflexión en un espejo que gira

Imágenes en dos espejos planos que forman un ángulo diedro

Reflexiones múltiples

Reflexión de la luz en superficies curvas

Refracción de la luz en una superficie plana

Ángulo límite

Refracción en láminas de caras planas y paralelas

Prisma óptico

Espejo cóncavo I

Espejo cóncavo II

Distancia focal de una lente convergente

Formación de imágenes en lentes convergentes

Distancia focal de una lente divergente 1

Distancia focal de una lente divergente 2

Red de difracción 1

Red de difracción 2

Difracción por una rendija estrecha

Difracción por un orificio

Difracción en un glóbulo rojo

Difracción por dos rendijas paralelas

Difracción producida por un cabello

Longitud de onda de un láser en el agua

Medida de la longitud de onda de un láser con una regla

Interferencias 1

Anillos de Newton

Polarización

Medida en un disco de vinilo

Medida en un CD

Actividad óptica

Péndulo quebrado

Potencia en un circuito de corriente continua

Vaciado de un depósito

Frasco de Mariotte

Caída de un cilindro girando en el aire (I)

Caída de un cilindro girando en el aire(II)

Cadena cayendo

Aceleración mayor que g

Aceleración menor que g

Choques

Conservación de la cantidad de movimiento

Momentos 2

Momentos 3

Momentos 4

Momentos 5

Ley de Hooke

Conservación de la energía mecánica II

Puente de capacidades

Curvas de un diodo

Ángulo de desfase en un circuito RC

Circuito de corriente alterna paralelo RC

Circuito de corriente alterna paralelo RL

Resonancia en paralelo

Resonancia en serie