Explicación detallada de la “fabricación” de ciertos elementos y sus valores medidos empíricamente
Para la construcción de ciertos dispositivos, como las bobinas, hemos seguido un
procedimiento, el cual al finalizarlo hemos calculado sus medidas reales para poder calcular
la inductancia y el campo magnético de dichas bobinas. Todos estos cálculos eran necesarios
para poder elaborar el circuito.
Primero de todo construimos la bobina que iba a ir conectada en el circuito primario, la cual
construimos usando como base para bobinar, un tubo de tubería de 8cm (radio), el cual, tenía
una área de (0’082*π) m. La inductancia de dicha bobina la calculamos con la fórmula de un
solenoide:
En la cual, el número de vueltas, el radio de dicha bobina y la altura, lo calculamos con los
objetos de los cuales disponíamos. La “altura” es de 1 cm y la bobina tiene 27 vueltas. (No
es del todo correcto usar esa fórmula ya que la altura respecto el diámetro no es lo
suficientemente grande, pero para esta práctica ya fue suficiente como para poder acercarnos
a un valor bastante bueno. El campo magnético de dicha bobina es de:
Hemos utilizado esta fórmula ya que
no es lo suficientemente larga como
para poder usar la fórmula del
campo magnético creado por un
solenoide, el cual dice, que se puede
usar esa fórmula si la relación entre
la altura del solenoide respecto del
radio es mucho más grande.
A continuación construimos la bobina receptora, el cual iba a inducir una corriente para
poder encender el LED. El conjunto de dichas bobinas, se comportan como un trasformador
de núcleo de aire, el cual tiene poco factor de acoplamiento. Dicho factor de acoplamiento
depende en este caso, de lo similares que sean las bobinas, nosotros hicimos dos bobinas
muy similares, de esta manera, teníamos menos pérdidas. También pudimos apreciar que el
flujo de dichas bobinas acopladas, era máximo cuando las colocábamos coplanariamente,
eso significaba que intentábamos que todos los puntos de la bobina receptora estuvieran o
pertenecieran al mismo plano que creaba la bobina primaria. En cambio, cuando
colocábamos dichas bobinas perpendicularmente una respecto de la otra, el flujo era nulo y
por lo tanto no se inducía corriente. Todo esto se puede demostrar con la fórmula del flujo
magnético:
Esto significa, como habíamos dicho, que cuando el ángulo entre las dos bobinas es de 90º,
el flujo es cero, ya que el cos90º = 0 , y de la misma manera, también podemos interpretar,
que cuando el ángulo entre las bobinas es de 0º, el flujo es máximo, ya que el cos0º = 1 . La
S, es la superficie de la bobina, la cual viene dada por el área del círculo.
Después de haber aclarado el principio de funcionamiento, vamos a explicar como hicimos
la segunda bobina receptora. Dicha bobina la bobinamos usando una pelota de fútbol, la cual
dicha pelota, tenía un radio muy similar al de la tubería, la pelota tenía un radio de 10’3 cm.
La bobina la hicimos 40 vueltas y una altura de 1’5 cm, lo cual significa que tenía una
inductancia de:
Por lo tanto, ahora vamos a calcular por los principios de los transformadores la tensión
inducida (teórica):
Este resultado es más que teórico, ya que lo comprobamos empíricamente usando un
polímetro digital (“tester”), el cual nos daba una tensión en el secundario de 9 voltios
aproximadamente. Ya que en el primario al comprobar la tensión de salida con el polímetro
nos daba una tensión de 10 voltios aproximadamente. Lo cual significaba que cuando
usábamos el tester para saber la tensión de salida del transformador, había una pérdida
voltaje, ya que cuando se comprueba empíricamente ese valor, lo que se está midiendo en
realidad, es la tensión de salida entre los dos bornes de la bobina y la propia resistencia de
dicha bobina.
Esa resistencia es, la resistencia del propio cable y la impedancia. Por otra banda también
influye el factor de acoplamiento, ya que si fuera uno, teóricamente deberían inducirse 17’78
voltios.
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