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UNIVERSIDADAUTÓNOMA DENUEVO LEÓNFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICALaboratorio de Física IIIPRACTICA # 9“Ley de Faraday (Transformadores)”Equipo # 5Instructor: Ing. Manuel Alejandro Elizondo de la GarzaSemestre: Agosto 2020 – Enero 2021Ciudad Universitaria, San Nicolas de los Garza, N. a 13d...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Laboratorio de Física III PRACTICA # 9 “Ley de Faraday (Transformadores)” Alumno SOTO CASTILLO CARLOS ENRIQUE MENDOZA RODRIGUEZ JOSE KARLOS ALEMAN ROSALES IKER ALEJANDRO IBARRA GARZA FERNANDO DAVID LUNA LARA MARCELA GUADALUPE CAÑAMAR GUEVARA ERIC OZZIEL VERA CASTRO ABDIEL YAIRI RIVERA LOPEZ ANAHI MONTSERRAT BANDA RODRIGUEZ ANGEL LEONARDO REYNA CASAS JAHAZIEL ESAU

Matricula 1905233 1905539 1905964 1907918 1908071 1909438 1909619 1911072 1911691 1912539

Carrera IMTC IAS IME IME IMF IME IMTC IMTC IEA IAS

Equipo # 5 Instructor: Ing. Manuel Alejandro Elizondo de la Garza Semestre: Agosto 2020 – Enero 2021 Ciudad Universitaria, San Nicolas de los Garza, N.L. a 13 de noviembre del 2020. 1

Índice: Objetivo de la práctica …………………………………………………………………………. 3 Marco teórico ………………………………………………………………………………. 3 - 4 Hipótesis ……………………………………………………………………………………….. 4 Procedimiento …………………………………………………………………………….. 5 – 6 Análisis y cálculos ………………………………………………………………………… 6 – 9 Evidencias ………………………………………………………………………………….….. 9 Preguntas del Instructivo ……………………………………………………………….. 9 – 10 Conclusión ……………………………………………………………………………………. 10 Bibliografías ………………………………………………………………………………….. 10

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Objetivo de la práctica: Establecer experimentalmente las características cualitativas de la inducción electromagnética y su relación con los diversos factores de los que depende.

Marco teórico: La Ley de Inducción electromagnética de Faraday, conocida simplemente como Ley de Faraday, fue formulada por el científico británico Michel Faraday en 1831. Esta ley cuantifica la relación entre un campo magnético cambiante en el tiempo y el campo eléctrico creado por estos cambios. El enunciado de dicha ley sostiene: “La tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la razón de cambio en el tiempo del flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito mismo como borde”. Para entender esto cabalmente, hará falta revisar el experimento de Faraday: una batería aportaba corriente a una bobina pequeña, creando un campo magnético a través de las espiras de la bobina (cables metálicos enrollados sobre su propio eje). Cuando esta bobina se movía dentro y fuera de una más grande, su campo magnético (cambiante en el tiempo por el movimiento) generaba un voltaje en la bobina grande que podía medirse con un galvanómetro. De este experimento y la formulación de la ley de Faraday se desprenden numerosas conclusiones respecto a la generación de energía eléctrica, que fueron clave para la Ley de Lenz y para el manejo moderno de la electricidad. 3

La ley de Faraday usualmente se expresa mediante la siguiente fórmula: FEM (Ɛ) = dϕ/dt En donde FEM o Ɛ representan la Fuerza Electromotriz inducida (la tensión), y dϕ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético ϕ.

La ley de Lenz Esta ley proviene de la aplicación del principio de conservación de la energía a la inducción electromagnética, lo que permite obtener la conclusión de que la FEM producida por un flujo magnético cambiante (ley de Faraday), genera una corriente con una dirección que se opone a la variación del flujo que la produce. Esto se traduce, en términos matemáticos, en la añadidura a la ley de Faraday de un signo negativo, quedando formulada de esta manera: FEM (Ɛ) = -(dϕ/dt) Esta ley es fundamental para determinar y controlar la dirección en la que se desplaza el flujo eléctrico de un circuito. Su nombre se debe a que el científico alemán Heinrich Lenz la formuló en 1834.

Hipótesis: Creemos que, si es posible obtener una corriente eléctrica mediante un mecanismo mecánico, tal como la inducción magnética observada por Faraday.

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Procedimiento: Primero 2 transformadores uno amarillo con 400 vueltas y uno azul con 200 vueltas, la función de un transformador es transformar la energía a la requerido solamente y las piezas que la cubren son laminas y se ocupan para cuando se tensa el transformador no trueno este, luego dice las terminales de color gris son las del multímetro y las más largas, los cables de alimentación son rojos y negros más cortos, el lado que se considera primario es el lado por el que se muestra el voltaje y el voltaje de alimentación es el de 7 v de corriente alterna y el número de corriente cambia debido a que hay otros transformadores con diferente número de vueltas en las bobinas hay un cable de cobre, que entre más número de vueltas hace más campos magnéticos, en uno hay de entrada 200 vueltas y salida 800 vueltas y da 0.09, luego 200 de entrada y 1600 de salida da 5.02 y si lo invertimos 1600 de entrada y 200 de salida, en el siguiente 200 de entrada y 3200 de salida da 10.06 y si lo invertimos los números da 0.01, reitero los transformadores no están en una sola pieza están laminados, son varia laminas delgadas unidas para 4 piezas por al momento de pasar corriente se hace un campo magnético se presiona muy fuerte y esto se hace para que no se quiebre la pieza.

Aquí se puede ver el cambio de entrada y salida de transformadores dependiendo su número de vueltas.

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Análisis y cálculos: Primer caso Numero de vueltas Bobina #1: 200 Bobina #2: 400 Voltaje medido #1: 12.2 Voltaje medido #2: 0.27 Voltaje teórico 𝑁

𝐸2 = ( 1 ) 𝐸1 𝑁 2

200

𝐸1 𝑁1 = 𝐸2 𝑁2 𝑁

𝐸2 = ( 400) 12.2

𝐸1 = 𝐸2 ( 𝑁2 )

𝐸2 = 6.1

𝐸1 = 0.27 (200)

1

400

𝐸1 = 0.54 Porcentaje diferencias 6.1−12.2 6.1

(100)

PD= -100

0.54−0.27 0.54

(100)

PD= 50 6

Segundo caso Numero de vueltas Bobina #1: 200 Bobina #2: 800

Voltaje medido #1: 24.9 Voltaje medido #2: 0.9 Voltaje teórico 𝑁

𝐸2 = ( 1 ) 𝐸1 𝑁 2

200

𝐸1 𝑁1 = 𝐸2 𝑁2 𝑁

𝐸2 = ( 800) 24.9

𝐸1 = 𝐸2 (𝑁2)

𝐸2 = 6.225

𝐸1 = 0.9 (200)

1

800

𝐸1 = 3.6 Porcentaje diferencias 6.225−24.9 (100) 6.225

PD= -300

3.6−0.9 3.6

(100)

PD= 75

Tercer caso Numero de vueltas Bobina #1: 200 Bobina #2: 1600

Voltaje medido #1: 50.2 7

Voltaje medido #2: 0.4 Voltaje teórico 𝑁

𝐸2 = ( 1 ) 𝐸1 𝑁 2

200

𝐸1 𝑁1 = 𝐸2 𝑁2 𝑁

𝐸2 = ( 1600) 50.2

𝐸1 = 𝐸2 ( 𝑁2 )

𝐸2 = 6.275

𝐸1 = 0.4 ( 200 )

1

1600

𝐸1 = 3.2 Porcentaje diferencias 6.275−50.2 (100) 6.275

PD= -700

3.2−0.4 3.2

(100)

PD= 87.5

Cuarto caso Numero de vueltas Bobina #1: 200 Bobina #2: 3200 Voltaje medido #1: 100.6 Voltaje medido #2: 0.1 Voltaje teórico 𝑁

𝐸2 = ( 1 ) 𝐸1 𝑁 2

200

𝐸1 𝑁1 = 𝐸2 𝑁2 𝑁

𝐸2 = ( 3200) 100.6

𝐸1 = 𝐸2 ( 𝑁2 )

𝐸2 = 6.2875

𝐸1 = 0.1 ( 200 )

1

3200

𝐸1 = 1.6 8

Porcentaje diferencias 6.2875−100.6 6.2875

1.6−0.1

(100)

PD= -1500

1.6

(100)

PD= 93.75

Evidencias:

Preguntas del instructivo: ¿Qué características transformador?

de

la

señal

son

transformadas

en

el

R= se transforma la amplitud de la onda o el voltaje como la corriente alterna Concluya acerca de la importancia del núcleo del transformador. ¿podría el núcleo fabricarse de plástico? R= No, ya que este material es un aislante. ¿pueden utilizar los transformadores para señales de corriente directa? 9

R= No, ya que el transformador es el medio donde la corriente se puede disminuir, como ir de ondas primarias y secundarias.

Conclusión: En conclusión, la inducción magnética observada por Faraday muestra que también es posible obtener corriente eléctrica mediante un mecanismo mecánico. (Movimiento relativo de un imán y una bobina o solenoide). Esa forma de obtención de corriente eléctrica es diferente de la que se obtiene en las pilas y baterías, donde se obtiene producto de reacciones químicas. La corriente así generada se denomina corriente inducida y el fenómeno que la produce, inducción electromagnética.

Bibliografía: • Manual de laboratorio de física 3. • Clase en línea del 9 de noviembre del 2020. • https://concepto.de/ley-de-faraday/#ixzz6du6ODAe5

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