1. UNIVERSIDAD NACIONAL
TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA
INGENIERIA ELECTRONICA Y DE TELECOMUNICACIONES
INFORME 05
Profesor: Bartolomé
Alumno:Roca Poccorpachi Jorge Luis
Fecha de presentación: 21/ 08/ 2012
Lima –Perú
2012

2. Introducción
Los primeros fenómenos magnéticos observados fueron quizá la atracción entre el hierro
y la magnetita (óxido de hierro) La magnetita formaba un imán natural que se encontró
antiguamente en la provincia de Magnesia, mencionada por los griegos en el año 800 A. C.
Quizá la primera aplicación práctica fue la invención de la brújula.
Los grandes descubrimientos del siglo XIX llevaron a unificar el estudio de los fenómenos
magnéticos y eléctricos. En 1820, Oersted mostró que una corriente eléctrica producía
una deflexión en la aguja de una brújula. Después de este descubrimiento, Ampère
mostró que conductores que conducían corriente eléctrica estaban sujetos a fuerzas
magnéticas. Faraday, alrededor de 1830, descubre el fenómeno de inducción. Con estos
descubrimientos se inicia una revolución tecnológica relacionada con los fenómenos
magnéticos y eléctricos, que continúa en nuestros días

3. Objetivos
Estudio experimental de la ley de inducción electromagnética de Faraday
utilizando imanes y bobinas
EstudiarLas características tecnicas del transformador
Entender en que consiste el fenómeno de la inducción electromagnética mediante
la ley de Faraday y la Ley de Lenz.
Comprender el fenómeno de inductancia mutua.
Se estudiará la relación entre el voltaje de salida de un transformador, el voltajede
entrada y el número de espiras de ambas bobinas.

4. Fundamento teórico
Induccionelectromagnetica
Flujo Magnetico
Magnitud escalar , que representa el numero de líneas de campo magnético
que atraviesa cierta superficie , matemáticamente se representa por la
siguiente expresión :
Las unidades de medición son el Weber (WB)
Ley de Lenz Ley de Faraday
Conocida tambien como la ley de la
induccion electromagnetica. Establece
que todo campo magnetico cuyo flujo
magnetico a traves de un circuito cerrado
varia en el tiempo induce en el circuito
una fuerza electromotriz llamada fem
inducida:
Donde el signo negativo manifiesta que la
fem inducida ,obedece a la ley de Lenz

5. Transformadores
Perdidas de potencia de
Relacion de transformación Se utilizan para transformar transformadores
en un energía eléctrica de una
transformadoresmonofasico tensión determinada , en
energía eléctrica de otra Por ser una maquina eléctrica
tensión distinta a la anterior. estatica , presenta perdidas
de potencia ,que tienen origen
en el hierro del Nucleo y el
cobre del bobinado
Perdidas en el hierro
Perdidas en el cobre
Reluctancia Histeresis
Lareluctancia magnética En electrotecnia se define la
histéresis magnética como el El valor de
de un material, es la retraso de la inducción esta potencia depen
resistenciaque éste posee respecto al campo que lo crea de de la intensidad
al verseinfluenciado por de corriente tanto en
un campo magnético el bobinado primario
como en el
secundario, la cual
varía mucho desde
el funcionamiento en
Corriente de
vacío a plena carga.
Folcaut
Las corrientes de Foucault crean
pérdidas de energía a través
del efecto Joule.

6. Materiales
Bobinas de primario, con nucleo
Bobinas en U
Sección del núcleo: 40x40 mm²
Interface 3B Netlab
Imanes
Cables
Computadora
Fuente de alimentación
universal con indicación
digital parala tensión 3B NETlog™
y la corriente (115 V, 50/60 Hz)
Dimensión de tubo en mm
Tubo de inducción con 6 bobinas (LxD): 1500 x 10/20
Ancho de las bobinas: 10
Soporte universal mm
Distancia entre las bobinas:
19 cm
Pinza universal Masa: aprox. 500 g
Cables de experimentación
Tensión de salida de
CC : 0 − 20 V, 0 − 5
APotencia de salida:
100 W
Estabilidad a plena
carga: ≤0,01% + 5
mV, ≤0,2% + 5 mA
Bobina secundaria 5 Dimensiones: aprox.
tomas , 72 espiras
130x150x300 mm³
Resistencia 0.1Ω Masa: aprox. 4,7 kg
Corriente máxima:12ª
Inductancia 0.23mH

7. Procedimiento
1. Con ayuda del soporte y la pinza universal colocar el tubo de inducción de tal
manera que este quede completamente vertical
2. Utilizando el interface como medidor de corriente (en las entradas IAin) conectarlo,
con ayuda de los cables, al tubo de inducción. conectar la interface a PC.
Observaciones :
Conectamos la salida del interfaz al
puerto USB de la PC ,encendemos
el interfaz , y ahora el control será
por software .

8. 3. Pulsar el botón test, para verificar la conexión con el equipo 3B NETlogtm.
4. Configure el sensor a modo de entrada a DC y rango de entrada en 200mA.
5. Pulsar el botón Entradas Ok.
6. Para la toma de datos configurar el intervalo en 500 μs, y 1000 datos.
7. Pulsar Iniciary, apenas se tenga la medición en marcha….dejar caer el imán a
través del tubo .Guarde sus datos.
Observaciones :
Los parámetros que se
añadió a la computadora
son :
500ms y 10000 datos
8. Repita el paso 7, invirtiendo la polaridad del imán .guarde sus datos.
Observaciones :
La grafica adjunta representa una
función amortiguada , cuando
soltamos el iman (con el norte abajo
.Escogido arbitrariamente ), dentro del
tubo que en su rebestimiento tiene
seis bobinados . en la figura aparecen
también 6 oscilaciones que es la
corriente inucida en cada bobina .
Figura 1

9. Observaciones:
La grafica adjunta representa Cuando el
iman cae en el interior del tubo ,
inmediatamente después del anterior
experimento, solo que esta vez
cambiamos la orientación del iman (el sur
colocamos ahora en la parte inferior)
Figura 2
Repetimos la experiencia con un iman de mayor longitud
Observaciones
La figura ajunta ,representa cuando el
imanmas largo cae e norte , por el tubo
rebestido de bobinas .
Como el iman tiene mayor dimensión ,
entonces es mas intenso su campo
magnético , por lo tanto mayor numero de
líneas ingresa a la espira y rápidamente se
induce corriente .
Figura 3
Observaciones :
De la figura adjunta representa ,la caída del
iman cuando cae de sur, por el tubo
rebestido de solenoide . Es muy notorio la
diferencia y el tiempo es masprolongado ,
esto se asocia a la mayor longitud del iman.
Tambien existe una inversión de inicio
,queesta relacionado con que polaridad cae
Figura 4 el iman. Y el sentido de la corriente inducida
en la bobina

10. Transformador
9. Instale el transformador con fuente apagada, de acuerdo a la figura siguiente,
conectando entre los terminales de 06 espiras la interface 3B NETlogtm como
sensor de voltaje, configurado en modo de entrada V DCy rango de entrada 20 V.
En un transformador reductor la
resistencia eléctrica en el
bobinado secundario es baja
(200Ω),a comparación con la
resistencia eléctrica en el
primario (Ley de Poulliet), lo cual
nos ayudaría a diferenciar del
primario y el secundario.
10. Encienda la PC, configure el intervalo de tiempo a 200 microsegundos y número de
datos d 500.
11. Pulse iniciar para realizar una medida con fuente apagada.
Se obtuvo la siguiente figura con fuente apagada :
Observaciones :
Cuando esta apagado el
transformador presenta una
señal muy tenue , un ruido
eléctrico , esto indica que
apagado, el nucleo concentra
el campo magnético , debido
a la contaminación
electromagnética del
ambiente.
Figura 5

11. 12. Anote el número de espiras de las bobinas y el voltaje mas el primario, encienda la
fuente del transformador.
Numero de bobinas en
el primario : 600
Numero de bobinas en
el secundario : 6 Bobinas
13. Pulse restablecer, luego iniciar, realice ajuste de curvas y guarde sus datos.
Se obtiene la señal sinusoidal en la salida :
Observaciones :
La señal es de
naturaleza sinusoidal ,
el transformador no
genera desfase, pero
se muestra una ligera
distorsion,eso implica
que existe una fuente
de ruido que se esta
involucrando .
Figura 6

12. 14. Cambie el sensor de voltaje a 30 espiras, pulse restablecer, luego pulse iniciar,
realice el ajusté de curvas y guarde sus datos.
Para este segundo caso ,
cambiamos la segunda bobina
del secundario a 30 bobinas,
Con 600 espiras en el
secundario
Se obtiene la siguiente grafica de la señal en el bobinado secundario :
Figura 7

13. 15- Luego con el sensor colocado, movemos el iman axialmente al centro de la bobina fija
y la grafica obtenida es :
Figura 8
16 – Analogamente con el sensor colocado ahora movemos la bobina axialmentesobre el
iman fijo , la grafica obtenida es la siguiente :
Figura 9

14. Datos experimentales
1. De acuerdo a los datos obtenidos en los pasos del 1 al 8 del procedimiento.
Explique las variaciones de corriente, considere que el imán cae aceleradamente.
¿que sucede con la polaridad del imán?
Al iniciar el experimento , cae de norte la barra de iman , la primera espira
interactua con un campo magnético tenue , pero debido a la acción de la gravedad
el tiempo de caída se vuelve mas pequeño ,lo cual según la ley de Faraday ,se
incrementa considerablemente la tensión inducida ,esta tensión se incrementa
conforma avanza en su caída libre el iman , por eso en la grafica se nota unas
oscilaciones de amplitud creciente y también se ven 6 oscilaciones que
corresponde a las seis bobinas .
De igual forma cuando de inmediato invertimos el iman y dejamos caer en el
interior del tubo ,al iniciar la primera oscilación lo hace de manera invertida , esto
se debe a la polaridad del iman , y se comporta de la misma manera al caso
anterior.
La polaridad del iman se mantiene tal como estadefinido , la única manera de que
pierda sus propiedades magnéticas es por medio de golpes y exponerlo a
temperaturas elevadas.
¿Que ocurrirá con la corriente inducida si en vez del imán usado en el
experimento, utilizamos imanes más intensos o másdébiles?
Al utilizar imanes más intensos la corriente inducida aumenta (Debido a que mas
líneas de flujo atraviesan la superficie de la espira ) ,el periodo se mantiene
constante mientras que al someter un imán de campo más débil la intensidad de la
corriente disminuye.
2. ¿Cómo varia la corriente inducida sise hace pasar por lenta o muy rápidamente el
imán por la bobina, a velocidad constante?
La intensidad de la corriente inducida en una bobina,cuando un imánpasa con una
mayor velocidad ,es de mayorintensidad,mientras al ser la velocidad tenue,La
intensidad de corriente que se induce es infima ,contrastando con el caso
anterior,Al poseer una velocidad constante la corriente inducida crecerá de
manera proporcional a su velocidad .

15. 3. Con los datos medido en el paso 12 complete la siguiente tabla :
Vrms Np Ns
216 600 6
De sus datos obtenidos en los pasos del 12 al 13 del procedimiento .escriba el
voltaje ajustado para el secundario.
V eficaz del primario = 220
Calcule el voltaje eficaz del secundario:
Determinando el error porcentual del valor eficaz calculado al respecto a la salida
teórica del transformador
E% = (Vsexperi – Vsteo)/Vsteo*100% = 0.045 %
Con sus datos calculados de Vrms del secundario y sus datos de la tabla .verifique
la valides de la ecuación
Entonces el Vpexperimental se aproxima al Vpteórico por lo que cumple la
ecuación

16. 4. Determinar la frecuencia de a fem inducida y compare con la frecuencia de la
bobina primaria (60 Hz)
La frecuencia de la fem inducida es:
5. De los datos obtenidos en el paso 14 del procedimiento. escriba el voltaje ajustado
para el secundario
Vrms Np Ns
220 600 30
Calcule el voltaje eficaz del secundario:
Determine el error porcentual del valor eficaz calculado respecto a la salida teórica
del transformador
Vs experimental = 11
=>( Vsteo – Vs experi )* 100 %/Vs teor= 0.8127
Con los datos calculados de Vrms del secundario y sus datos de la tabla .verificar la
validez de la ecuación
=> Vp = 218.21

17. Analisis de datos
Para el caso del desplazamiento del iman en el interior de la bobina (ver
grafico 1 ) , se deduce que cumplen de manera estricta la ley de Faraday
,mientras se acerca induce una corriente en un sentido y cuando se aleja
tambien induce una corriente en sentido contrario esto ocurre en todas las
espiras, esa es la explicacion por la cual la corriente inducida en la grafica
es oscilante , la amplitud creciente de la funcion amortiguada esta asociada
al menor tiempo con que atraviesa la espira , por accion de la gravedad .
Para el caso del transformador de multiples salidas, y sin alimentarlo
cuando aplicamos el sensor de voltaje,figura una señal (figura 5 ),esta
señal viene a ser la corriente de Folcaut, que generalmente se queda
inmerso en el nucleo de hierro .por el cual genera perdidas de eficiencia
mediante disipacion de calor ,sin embargo tambien tiene un aspecto
positivo , que _ sirve como un buen amortiguador a oscilaciones molestas
En el caso de los tranformadores .figura una diferencia entre el valor
teorico y experimental que se representa e la siguiente tabla:
Valor eficaz Valor eficaz experimentalde Eficiencia del
teoricp de tension en el secundario transformador frecuencia
tension en el
secundario
Transformador 2.2V ef 2.75±0.08/1.41 =1.94Vef 88.18 % 59.93 Hz
de 600 a 6
Transformador 11 Vef 14.81±0.06/1.41=10.51Vef 95.8% 59.9Hz
de 600 a 30
Analizando en el transformadores de 600/6( Fig6 y Fig 7). Una eficiencia del 80.18% .esta
diferencia lo podemos asociar porperdidas en el nucleo ,por la reluctancia del material . la
resistencia de los bobinados,y tambien a la incertidumbre del instrumento ,como la mala
ergonomia al momento de colocar el sensor.

18. En el caso del otro transformador ,manifiesta una perdida de energia , esta perdida de
energia se debe a la energia acumulada por el bobinado del primario y del secundario
debido a la inductancia que representa , mas las perdidas por resistencia electricas .
La frecuencia de la red se aproxima a la nominal que es de 60 Hz, para nuestra
experiencia es tolerable, ya que no manipulamos variables criticas, sin embargo esta
caracteristica puede ser determinante cuando se trabaja en equipos mas sensibles , como
el caso de equipos biomedicos. O cuando deseamos hacer alguna investigacion especifica
donde involucra esta señal . es por eso que en la actualida se usan los estabilizadores,
porque garantiza una señal de la red optima .
Con respecto a la figura 7 y figura 8 , enla experiencia cuando realizamos un movimiento
axial del iman hacia el transformador , se cumple la ley de lenz .
Al acercar el iman al bobinado el flujo en las espìras del bobinado aumentan, entonces se
induce una corriente electrica en opocicion al flujo que se incrementa, deacierdo a la
regla de la mano derecha . la corriente tiene una polaridad incial .
Pero cuando alejamos el iman, el flujo se atenua , entonces la corriente inducida en las
espiras de la bobina es tal que tiene un sentido a favor del flujo decreciente , (aplicando la
regla de la mano derecha), por tal efecto la polaridad se cambia , es por eso que en la
grafica (Fig 8), figura una inversion de fase.
Analogamente cuando mantenemos el iman fijamente y aproximamos la parte hueca del
bobinado al iman . se induce una fem . la explicacion es la misma, se cumple la ley de
lenz. Ahora si realizamos estos movimientos de maneras mas rapidas la fem es mayor , la
explicacion nos las da la Ley de faraday
Una aplicación de este flujo variante, es en las alas de los aviones ,cuando termina un
vuelo , en sus alas se induce fem , debido a que interactua con el campo magnetico
terretres , y esta carga estatica puede ser agente de ignicion a los almacenes de
combustible .

19. Cuestionario
1. Explique el funcionamiento de los generadores de corriente que transforman
energía mecánica en energía eléctrica
Generadores de Corriente alterna
La mayor parte de la energia electrica utilizada actualmente se produce
mediante generadores electricos en forma de corriente alterna (ca),Un
simple generador de corriente alterna esta formado por una espira en
rotacion dentro de un campo magnetico uniforme :

20. Los extremos de la espira estan conectados a unos anillos deslizantes que giran con la
espira. El contacto eléctrico con la espira se realiza mediante escobillas estacionarias de
grafito en contacto con los anillos cuando la línea perpendicular al plano de la espira
forma un anguloθ. Con un campo magnético uniforme B ,el flujo de la espira es :
Siendo N el numero de vueltas de la bobina y A el área de la misma .Cuando la bobina gira
mecánicamente, el flujo a su travez cambia con el tiempo y según la Ley de Faraday , se
inducirá en la bobina una fem,Si el angulo inicial es α, al cabo de cierto tiempo t el angulo
será :
En donde W es la frecuencia angular de rotación .sustituyendo esta expresión de θ
La fem en la bobina será , por tanto

21. Existen mecanismos que hacen posible tomar la energía potencial de la caída
del agua ,la combustión y transmitir este movimiento a las espiras que se
moverán en el campo magnético uniforme .y de esta forma generar una
tensión alterna , dentro de estos tenemos un gran espectro de
clacificaciones , lo mas resaltante son :
En la figura adyacente se
muestra ungrupo electrógeno
, que mueve un generador
eléctrico a travez de un motor
de combustión interna , en la
parte inferior se muestan las
características técnicas

22. Conclusiones
La ley de Lenz sólo se cumple en circuitos cerrados en donde exista un movimiento
relativo entre un campo magnético y un conductor, demostrando que la f.e.m. y la
corriente inducidas tienen un sentido tal que tienden a oponerse a la variación que
las origina
La fem inducida en un circuito cerrado es inversamente proporcional al tiempo en
que es expuestoen un campo magnetico .
Los elementos diamagnéticos atenúan los efectos de un campo magnético externo,
este proceso se denomina “Apantallado”; elementos diamagnéticos como el
bismuto ,cobre ,bronce , azufre ,silicio ,germanio y gases nobles.
Para proteger equipos que controlan variables sensibles, equipos biomédicos por
ejemplo, es imprecindible el apantallado, para aislar magnéticamente.
La relacionde transformación es inversa en caso de las corrientes ,yla frecuencia
de red se altera con un valormuy infimo ( orden de las decimas ) en el secundario
.esto se debe a la inductancia en los bobinado, que genera un desfase de manera
implícitaa la señal de red .
Los transformadores estudiados en laboratorio proporcionan un aislamiento
característico, idóneo para aislar distintas etapas, (por ejemplo el circuito de
control y circuito de potencia ).
La tensión en el secundario ,envacio,es mayor a comparación con el bobinado
secundario a plena carga .debido a que presenta un factor de potencia.
Las perdidas en potencia ,se origina por el efecto joule debido a la resistencia el
cobre , la corriente e Folcaut,la reluctancia que presenta el nucleo de hierro y el
flujo de dispersion debido a que generan autoinductancia en el bobinado primario
y secundario
Conociendo el funcionamiento y componentes del Transformador, es de gran
importancia realizar una metodología de pruebas para Transformadores
para evitar pérdidas, fallas en el equipo y en sistemas eléctricos, puesasí
aseguramos un correcto funcionamiento y una larga vida útil para los mismos,
ya que de nada sirve colocar una gran estructura y buenos cálculos cuando la
parte operativa del Transformador no se encuentra en buen estado.
Concluyendo se pueden tener mejoras y grandes beneficios fortaleciendo el
desarrollo de técnicas sistematizadas, estableciendo pruebas que se realizan en
campo para determinar la calidad de los materiales que componen al
Transformador.

23. Recomendaciones y sugerencias
Al realizar el experimento se tuvo la dificultad de que el interfaz 3B Netlog, no sensaba la
señal, a pesar que se colocaba en reset y cambiaba de puerto, lo sugiero una reparación
de tal equipo.
Es necesario que al momento de realizar el experimento de Faraday, los celulares estén
apagados porque genera ruido eléctrico en el laboratorio.
Bibliografía
Tipler | mosca ,física para la ciencia y la tecnología 6 ° edición. Vol. 2
Física Universitaria Sears &Zemansky 12Ed - Vol 2
Electrostatica y Magnetismo , Humberto Leiva Naveros.