TALLER #6 (Bobinas e Inductores)
Bobinas e Inductoras.
Grado:
10-13
Sebastián
Trujillo Cano
Año:
2020
1.
¿Con sus propias palabras explique claramente que es y en que consiste una
BOBINA O INDUCTOR?
R/ La
bobina es un componente pasivo hecho de un alambre aislado que por su forma de
espiras de alambre enrollados, almacena energía en forma de campo magnético,
por un fenómeno llamado autoinducción, el inductor es diferente del
condensador, capacitor, que almacena energía en forma de campo eléctrico.
2.
¿Cuál es el símbolo de una bobina y cuál es la unidad de medida para este
elemento?
R/
La unidad de medida de una bobina es el Henrio o Henry (H).
3.
¿Para qué sirve la regla de la mano derecha?
R/ La
regla de la mano derecha o del sacacorchos es un método para determinar
sentidos vectoriales, y tiene como base los planos cartesianos. Se emplea
prácticamente en dos maneras: para sentidos y movimientos vectoriales lineales,
y para movimientos y direcciones rotacionales.
4.
¿Explique con sus propias palabras la regla de la mano izquierda y cuál es su
función?
5.
¿Qué sucede cuando un conductor se mueve perpendicularmente a un campo
electromagnético?
R/ La inducción
magnética es el proceso mediante el cual campos magnéticos generan campos eléctricos.
Al generase un campo eléctrico es un material conductor, los portadores de
cargas se verán sometidos a una fuerza y se inducirá una corriente eléctrica en
el conductor.
6.
¿Cómo funciona un transformador, que fenómeno electromagnético se aplica en
este artefacto, cuál es su función? Consulte la ley de FARADAY.
R/ Un
transformador funciona mediante la corriente alterna, posee una bobina p
(primaria), la cual con ayuda de un núcleo (sea de aire o material magnético),
genera un campo magnético, que, a su vez, induce una corriente alterna en su
bobina s (secundaria). Su función es la de aumentar o disminuir la tensión en
un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia.
Ley de
FARADAY: La ley de inducción electromagnética de Faraday establece
que la tensión inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a
la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una
superficie cualquiera con el circuito como borde.
7.
¿Qué entendió respecto a la INDUCTANCIA? Consulte la ley de LENS.
R/ Lo
que entendí sobre la inductancia es que esta busca el equilibrio de la
corriente, pues cada vez que aumenta la corriente la inductancia se opone a ese
cambio, y cuando disminuye la corriente la inductancia se opone al cambio.
Ley de
LENZ: Fue formulada por Heinrich Lenz en 1833. Mientras que la
ley de Faraday nos dice la magnitud de la FEM producida, la ley de Lenz nos
dice en qué dirección fluye la corriente, y establece que la dirección siempre
es tal que se opone al cambio de flujo que la produce.
La ley de Lenz establece que la polaridad de la fuerza
electromotriz inducida en un circuito cerrado, debido a la variación en el
flujo de campo magnético, es tal que se opone a la variación de dicho flujo.
8. Nombre
dos factores que afectan la inductancia y explique cada uno de ellos.
R/
Número de vueltas en la bobina: cuantas más vueltas de alambre tenga la bobina
más inductancia habrá, pero cuantas menos vueltas, menos inductancia tendrá.
- Área de la bobina: cuanto más cerca esté el cable de sí
mismo en cada vuelta tendrá más inductancia, pero cuanta más distancia entre el
cable menos inductancia tendrá.
9. Si
la frecuencia (F) de una señal de corriente alterna (CA) aumenta, ¿qué le
sucede a la reactancia inductiva (XL)? Explique con ejemplos.
R/ Si la
frecuencia de la señal de corriente alterna aumenta, el efecto de reducción
será mayor a esta señal. Donde la capacidad de un inductor para reducirla es
directamente proporcional a la inductancia y a la frecuencia de la corriente
alterna. Este efecto de la inductancia (reducir la corriente), se puede
comparar en parte al que produce una resistencia. Sin embargo, una resistencia
real produce energía calorífica al circular una corriente eléctrica por ella.
10. Cuando circula corriente alterna por una bobina se produce un efecto en ella que atrasa la corriente en un ángulo de 90 grados, si la frecuencia (F) es de 50 Hertz (Hz) y su reactancia inductiva (XL) es de 900 Ohmios, ¿Cuál es el valor de la INDUCTANCIA (L)?
R/ XL= (2π) (f)(L)
XL= (2*3.1416) (50Hz) (L)
L= XL / (6,2832 * 50Hz)
L= 900 (ohms) / 314.16
L= 2,864782276546982 H
11. Si
se tienen tres bobinas conectadas en serie, L1= 250mH y L2= 10mH, L3=0,5 H.
¿Cuál es el valor de la inductancia total? Para hallar el valor deben tener la
misma unidad de medida.
R/ L1=
250 mH
L2= 10 mH
L3= 0,5 H = 500 mH
LT= L1 + L2 + L3
LT= 250 mH + 10 mH + 500 mH= 760 mH = 0,76 H.
12. ¿Cómo se calcula la inductancia total cuando dos bobinas están conectadas en paralelo?
R/ Para
hallar la inductancia total en el caso de boinas conectadas en paralelo, se
debe aplicar la siguiente fórmula: 1/LT = 1/L1 + 1/L2 + 1/L3
Ejemplo:
L1= 20 mH L2= 100 mH L3= 50 mH
1/LT= 1/20 mH + 1/100 mH + 1/50 mH
1/LT= 0,05 + 0,01 + 0,02 = 0,08
1/LT= 0,08 = LT= 1/0,08 = 12,5 mH
13.
Para diseño: en una hoja tamaño oficio, realice 6 diagramas de circuitos de
corriente alterna en donde se muestre: indique el nombre de cada elemento en el
diagrama, ejemplo R1, L1, Etc.
a. Un circuito RL con una bobina y una resistencia
conectados en serie.
b. Un circuito RL con dos bobinas y una resistencia
conectados en serie.
c. Un circuito RL con dos bobinas y dos resistencias
conectados en serie.
d. Un circuito RL con una bobina y una resistencia
conectados en paralelo.
e. Un circuito RL con dos bobinas y una resistencia
conectados en paralelo.
f. Un circuito mixto (combinación de serie y paralelo) con
dos bobinas y una resistencia.
El formato debe tener un rotulo que indique nombre de la
institución, nombre de la plancha (diagramas de bobinas), nombre de quien
realiza el trabajo, nombre del profesor y fecha. Cuidado con la letra, debe ser
técnica.
14. En
los siguientes circuitos de CA, hallar el valor de la corriente (I), voltaje en
la resistencia (VR), voltaje en las bobinas (VL) y la impedancia (Z) total del
circuito.
R/ A:
Z= √ R(2) + XL(2)
XL= 2π (f)(L), L= 1 mH = 0,001 H
XL= (2*3,1416) * 50 Hz * 0,001 H
XL= 0,31416 Ω
Z= √ 200(2) + 0,31416(2)
Z= √ 40000 + 0,09869
Z= 200,000 Ω
La
corriente que circula es:
I= E/Z
I= 50V / 200,000 Ω = 0.25A
I= 250 mA
El
voltaje en la bobina es:
VL= I*XL
VL= 0.25A * 0,31416 Ω
VL= 0,07854 V
El
voltaje en la resistencia es:
VR= I*R
VR= 0.25A * 200 Ω
VR= 50 V
Suma
de voltajes en R y L:
E= √ VR(2) + VL(2)
E= √ 50(2) + 0,0246725(2)
E= √ 2500 + 0,00060873225625
E= 50 V
B:
Z= √ R(2) + XL(2)
XL= 2π (f)(L), L= 1H
XL= (2*3.1416) * 60 Hz * 1H
XL= 376,992 Ω
Z= √ R(2) + XL(2)
Z= √ 100(2) + 376,992(2)
Z= √ 10000 + 142.122,96
Z= 390,02 Ω
La
corriente que circula es:
I= E/Z
I= 80 V / 390,02 Ω = 0,205 A
I= 205 mA
El
voltaje en la bobina es:
VL= I*XL
VL= 0,205 A * 376,992 Ω
VL= 77,283 V
El
voltaje en la resistencia es:
VR= I*R
VR= 0,205 A * 100 Ω
VR= 20,5 V
Suma
de voltajes en R y L:
E= √ VR(2) + VL(2)
E= √ 20,5(2) + 77,283(2)
E= √ 420,25 + 5.972,66
E= 79,95 V
C:
Z= √ R(2) + XL(2)
XL= 2π (f)(L), L= 7mH = 0,007 H
XL= (2*3.1416) * 50 Hz * 0,007 H
XL= 2,19912 Ω
Z= √ R(2) + XL(2)
Z= √ 100(2) + 2,19912(2)
Z= √ 10000 + 4,83612
Z= 100,024 Ω
La
corriente que circula es:
I= E/Z
I= 120 V / 100,024 Ω = 1,199 A
I= 1199 mA
El
voltaje en las bobinas (L1 y L2) es:
VL= I*XL
VL= 1,199 A * 2,19912 Ω
VL= 2,636 V
El
voltaje en la bobina L1 es:
VL1= 2,636 V / 7 mH
VL1= 0,376 *2
VL1= 0,752 V
El
voltaje en la bobina L2 es:
VL2= 2,636 V / 7 mH
VL2= 0,376 * 5
VL2= 1,88 V
El
voltaje en la resistencia es:
VR= I*R
VR= 1,199 * 100 Ω
VR= 119,9 V
La
suma de voltajes en R y L1, L2:
E= √ VR(2) + VL(2)
E= √ 119,9(2) + 2,636(2)
E= √ 14376,01 + 6,948496
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