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La corriente eléctrica màs utilizada en nuestro medio es la CA (Corriente Alterna) que recorre el circuito primario del transformador, la cual genera un casco magnético variable que se concentra en el núcleo de hierro.
El Campo Magnético variable induce al circuito secundario y genera una corriente alterna que tiene la misma frecuencia de la del primario y una tensión determinada por la relación entre el número de espiras del secundario y el número de espiras del primario.
Un transformador es una máquina eléctrica estática, es decir desprovista de parte de sus movimientos que sirve para modificar la tensión de una corriente eléctrica.
Funciona bajo el principio de inducción electromagnética; el transformador sólo funciona con corriente alterna. Puede funcionar con una corriente continua que esté acoplado a un circuito pulsante u oscilante.
El voltaje en la bobina de un transformador es directamente proporcional al número de vueltas o espiras de cada una de ellas. Esta relación se expresa por:
Donde:
Ep= Tensión o voltaje de la bobina primaria
Es= Tensión o voltaje de la bobina secundaria
Nebp= Número de espiras de la bobina primaria
Nebs= Número de espiras de la bobina secundaria
La inducción electromagnética es el fenómeno por el cual se produce la corriente en un conductor sometido a variaciones del flujo magnético que interceptan. Faraday en 1831 demostró que siempre que se modifica el flujo magnético, que atraviesa un circuito cerrado, se produce una corriente inducida que dura lo mismo que la variación del flujo.
Por ejemplo si consideramos un circuito formado por una bobina unida a un galvanómetro, cuando se introduce el polo norte de un imán en la bobina, el galvanómetro indica que circula una corriente eléctrica en el sentido señalado por la flecha, al sacar el imán se produce una corriente en sentido contrario; la corriente así obtenida se denomina corriente inducida.
Para su construcción necesitamos los siguientes materiales y herramientas:
Materiales
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3/4de Kg. de alambre Nº 25 esmaltado
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Plancha acrílica de 50 x 50 cm. color rojo y azul
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Cable Nº 16, 1.5 mt.
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Enchufe
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8 bananas hembra y machos
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1 interruptor aéreo
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1 diodo de dos amperios (de Silicio)
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1 resistencia de 1 K
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1 condensador de 16 V (2,200 microfaradios)
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3 focos de 3V, 6V y 9 V.
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1 aro de aluminio de 4 cm. de diámetro
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1 resistencia de pistola de soldar
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2 sujetadores para la resistencia
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Alambre Nº 10 (cobre)
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Pegamento Triz
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Pintura esmalte de cualquier color
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2 Kg. de placas en forma de E para construir el núcleo de 2 x 2 cm.
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Perno a la medida del núcleo
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Plomo para soldar
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1 protobar
Herramientas
Construcción del núcleo y el carrete
Se corta la plancha acrílica en dos piezas de 8 por 12cm, 4 piezas de 2 x 5 cm. y una pieza de 5 x 8 cm. A las dos piezas de 8 x 12 cm. se le hace un hueco en forma cuadrada para que pueda entrar el núcleo;
dicho corte se hace con un cuchillo caliente. Se corta y se une las cuatro piezas con pegamento para dar forma al carrete.
Figura 1 y
2.
Se perfora la plancha de 5 x 8 cm., que servirá para la separación del cable del interruptor aéreo.
Estas piezas se ensamblan para formar el carrete de la
figura 3.
Se corta mediante una tijera las 50 placas de Hierro, por el centro de cada placa en forma de E (tal como se
muestra en la figura
4).
Luego que tiene la forma de U cada placa se perfora para poder entornillar, unidas las 100 placas se obtendrá la siguiente forma en U, de igual forma se corta las placas lineales. Se perforan las esquinas y se tendrá la tapa del
núcleo. Figura
5
Se bobina en el carrete las 2,200 vueltas (espiras) del alambre de cobre con la mano para luego colocar el cable para el enchufe y el interruptor aéreo.
Se coloca la plancha de 5 x 8 cm. que evitará el peligro de alguna descarga
eléctrica. Figura
6
Experimento Nº1.- Relación de voltaje
Una vez listo el núcleo y carrete bobinado, se realiza el primer experimento concerniente en determinar la relación de voltaje mediante focos. Se agrega al núcleo una bobina secundaria formándola con 30 metros de alambre en el cual se conecta un foco de 3V como se
muestra en la figura
7.
Si se tapa el núcleo, entonces el encendido del foquito es más intenso debido a que ya no existe dispersión del flujo magnético por tal motivo el voltaje en la bobina secundaria es más intenso.
Experimento Nº 2.- Aro levitante
El núcleo es un electroimán artificial y el aro de aluminio al entrar al núcleo, se comporta como una bobina por lo cual crea su propio campo magnético que es rechazado por el campo magnético del
transformador. Figura
8
Experimento No 3.- Efecto Joule.
El tercer experimento trata del efecto Joule, para lo cual se diseña una pistola de soldar con la cual se podrá soldar cualquier circuito electrónico o eléctrico, se
realiza según el dibujo: Figura
9
Esta transformación de energía eléctrica en energía calorífica se efectúa en una relación sencilla que fue determinada por Joule en
1, 841, en la cual dice la cantidad de calor producida en un conductor al paso de la corriente eléctrica es proporcional a la resistencia del conductor al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura el pasaje de ésta.
Experimento No 4 . Rectificador de corriente alterna.
Para que nuestros artefactos eléctricos deben estar dispuestos siempre de un circuito rectificador, el cual juega un papel importante.
Pueden construirse rectificadores de una onda, de media onda completa; nosotros nos dedicaremos a realizar de onda completa, siendo el elemento principal el diodo de Silicio, el cual se encarga de hacer pasar la corriente en un solo sentido y para que la corriente sea más pura agregamos un condensador de 2,200 mf para aplanar la tensión rectificado y comportarse como una
batería (Figura
10).
La construcción de un transformador versátil permite modificar la tensión de la corriente eléctrica, la cual genera un campo magnético variable que se puede aprovechar para demostrar los principios del electroimán, la conversión de la energía y la rectificación de la corriente.
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Ingeniero Industrial. Instituto de Investigación. Facultad de Ingeniería Industrial. UNIVISIVI.
E-mail: d260048@unrnsm.eclu.pe,
d260038@unmsm.edu.pe
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