transformador ideal

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Creo que no se entiende mi duda, mi duda es la siguiente :

El profesor me va a tomar en el examen una pregunta donde dice que tengo que explicar como se llega a esa formulita de transformadores que depende del numero de vueltas y la explicacion que quiere que de es esa que asume que el flujo que pasa por ambos bobinados es el mismo. Lo que estoy intentando es escribir esta respuesta y al hacerlo veo que lo hago mal y con dudas.

Siempre hablamos de un transformador ideal asi que nos olvidademos de las perdidas y esas cosas. Entonces mi respuesta es asi :

El transformador esta formado por 2 bobinados arollados en un nucleo de hierro. La funcion del nucleo es para que el flujo magnetico que atraviese cada espira sea el mismo ( esto se que es asi pero no se el porque).

Luego una bobina que es la primaria se conecta a una fem alterna esto provoca que circule una corriente sobre la bobina primaria. Dicha corriente sera una corriente alterna que genera un campo magnetico alterno. Con lo cual el Bobinado 2 se ve afectado por este flujo magnetico que se genero en la bobina 1 de forma tal que se induce en el bobinado segundo una fem.

Entnces hasta aca es claro que el flujo que se genero en la bobina 1 es el mismo flujo que atraveso a la bobina 2. A esto se refiere cuando habla de que el nucleo permite que el flujo que atraviese ambos bobinados sea el mismo?

Pero el tema es que la cosa no termina aca. Porque esto que sucedio es induccion mutua. Pero a su vez como sobre el bobinado segundo se inducio una fem , por ende tambien se incudio una corriente que dicha corriente inducida genera un campo magnetico en el bobinado segundo y por ende en el bobinado primero aparece un flujo magnetico variable generado por la corriente inducida que circula por el bobinado segundo no?

Asi que tengo que en ambos bobinados se estan induciendo fem inducidas.

Hasta aca estoy explicando bien lo que ocurre?

Mi duda es: porque estos 2 flujos van a ser iguales? y porque la corriente que circulo inicialmente por el bobinado primero no avanzo por el nucleo hasta llegar a pasar por el bobinado segundo?

$\dst \varepsilon = - \frac{d\Phi}{ dt}$

Entonces se que se llega a esa famosa formulita porque se asume que el flujo de ambas bobinas fue el mismo con lo cual las formulas quedan :

$\dst \varepsilon_1 = - N_1\frac{d\Phi_1}{ dt}$

$\dst \varepsilon_2 = - N_2\frac{d\Phi_2}{ dt}$

Pero como se sabe que esos flujos van a ser los mismos?

[arivasm]

Re: transformador ideal

La funcion del nucleo es para que el flujo magnetico que atraviese cada espira sea el mismo ( esto se que es asi pero no se el porque).

Como te dije antes, los campos magnéticos "tratan" de pasar por el interior de los materiales ferromagnéticos. Bueno, dicho de un modo más preciso, en un material ferromagnético hay dipolos magnéticos que tienden a orientarse en la dirección del campo aplicado. El efecto global es que en su interior refuerzan este último, mientras que lo debilitan en el exterior.

el flujo que se genero en la bobina 1 es el mismo flujo que atraveso a la bobina 2

Casi. El flujo total (debido a ambas corrientes, si es que hay dos) que atraviesa cada espira del primario es igual al que atraviesa a cada espira del secundario.

esto que sucedio es induccion mutua. Pero a su vez como sobre el bobinado segundo se inducio una fem , por ende tambien se incudio una corriente que dicha corriente inducida genera un campo magnetico en el bobinado segundo y por ende en el bobinado primero aparece un flujo magnetico variable generado por la corriente inducida que circula por el bobinado segundo no?

Simplifiquemos las cosas pensando en que tenemos un generador de CA aplicado al primario: la fem que aplica en cada momento es igual a la tensión inducida en el primario, debida tanto a la inducción mutua causada por el secundario como a la autoinducción. El problema sería semejante a un excitador armónico aplicado a una cuerda de guitarra: la energía que aporta el excitador es igual a la que recibe la cuerda.

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Lo que dije antes esta mal entonces? No ocurre eso que yo comento? Donde tengo el error? no me doy cuenta de que estoy razonando mal....

[Breogan]

Re: transformador ideal

Hola:

Creo que tenes una confusión básica causado por el uso coloquial, o no del todo formal, del termino "corriente inducida", las corrientes no se inducen lo que se inducen son las fem y las corrientes van a depender de esta fem inducida y de la características materiales y geométricas de un camino cerrado donde la fem este aplicada.

Lo 1º que tenes que tener en claro es la constitución de un transformador y las aproximaciones que se hacen en el modelo del trafo ideal. Te posteo el dibujo de un trafo sencillo:



Las dos bobinas son independientes, es decir no están electricamente vinculadas, y a si mismo están ambas aisladas del núcleo.
Las aproximaciones del modelo que yo me acuerdo son:

1 _ Bobinas ideales sin resistencia interna
2 _ Dispersion del flujo magnetico nulo
3 _ Perdidas de potencia en el nucleo nulas

Se que había alguna mas pero no me acuerdo.

En el trafo ideal la tensión aplicada en el primario es igual en modulo y de sentido contrario a la fem que se induce en dicho bobinado por el flujo magnetico variable que lo atraviesa (cualquiera sea este, no importa de donde viene o quien lo genera); es este mismo flujo variable el que genera una fem inducida en el bobinado secundario sin importar si en este circula corriente o no. De ahí vos obtenes la relación de transformación del trafo.

Suerte

[Julio Ws]

Re: transformador ideal

La corriente no viaja, lo qué viaja son los electrones. La corriente es el efecto del viaje de las cargas. Para qué exista flujo entre a y b debe existir primero una ddp y además unirlos por un camino, cerrando circuito.

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Eso que digo de la funcion del nucleo esta bien o mal? no entiendo a que apuntas con la respuesta que me das no se si indica que digo las cosas bien o mal

- - - Actualizado - - -

Entiendo lo que me dicen pero no veo como eso responde mis dudas...

Ese razonamiento que hago de lo que para mi ocurre esta bien o mal?

O sea seria que en el bobinado primario circula una corriente alterna esta corriente produce un campo magnetico que es variable en el tiempo . Como la funcion del nucleo es que el flujo que atravesa cada espira de ambos bobinados sea el mismo voy a tener que el bobinado secundario se ve afectado por este flujo variable de forma tal que se induce una fem.

Esto es correcto?

Luego en este bobinado secundario como se inducio una fem aparece una corriente inducida tambien que provoca un campo magnetico variable con el tiempo y por ende en el bobinado primario aparecera un flujo variable con el tiempo a causa del campo magnetico generado por la corriente inducida. En conclusion en el bobinado primario tambien se induce una fem.

Esto otro que digo es correcto?

Luego estos 2 flujos que provocaron las 2 fem porque son iguales? esto es lo que no logro entender

[Breogan]

Re: transformador ideal

Hola:

Tu error es analizar el problema como una sucesión de eventos, es decir vos decis existe una corriente en el primario que genera un flujo magnetico el cual induce una fem en el secundario la cual da una corriente en el secundario que genera un flujo magnetico que induce una fem en el primario, y que a su vez deberia ser igual al generado por el primario, etc etc etc.

En el nucleo hay un solo flujo magnetico que es el generado por la precencia de ambas corrientes simultáneamente en ambos bobinados correspondientes, este flujo resulta de sumar la contribución de cada corriente a su creación, pero es uno solo.
Y habrás notado que en esta deducción no se usa relación alguna entre flujo y corriente, en la aprox. de trafo ideal no influye; lo importante es asumir que como no hay dispersión del flujo magnético ambas bobinas serán atravesadas por el mismo flujo, y en ambas bobinas se inducirá una fem debida a la variación de dicho flujo.

Suerte

[Julio Ws]

Re: transformador ideal

En un transformador con el secundario desconectado. Sí aplicas una ddp en primario,circula una mínima I qué produce un flujo en el núcleo. Este flujo crea una fuerza contraelectromotriz en el primario, qué será igual a la fem qué lo creó, siendo ideal. Esta fuerza contra electro motriz induce la ddp en secundario. He entendido yo leyendo mi libro.

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Hola Breogan :

Entonces arreglando mi respuesta seria :

Sobre la bobina primaria circula una corriente alterna que produce un campo magnetico y por ende aparecera un flujo magnetico variable con el tiempo. La bobina secundaria se vera afectada por este flujo magnetico produciendo que en la misma se induzca una fem. De manera analoga esta fem genera un campo magnetico que afecta a la bobina primaria de forma tal que en la bobina primaria tambien se induce una fem. Entonces tenemos que en ambas bobinas se induce una fem.

COmo estamos en el caso de un transformador ideal todo el flujo que atraviesa cada espra de ambos bobinados sera el mismo ya que no hay perdidas del flujo. El flujo neto es la suma de ambos flujos que se generan en cada bobina con lo cual el flujo neto que recorre el nucleo y atraviesa ambos bobinados es el mismo.

Asi estaria bien?

Perdon que insista en quedarme con una respuesta que este muy segura de que sea correcta pero es que esta pregunta es muy tipica de examen y muy importante de que la entienda

Por otro lado tambien se menciona que la potencia de entrada es igual a la potencia de salida o sea que $V_1 I_1 = V_2 I_2$

V1 y V2 ya se cuales son, porque son esos voltajes que se relacionan con el numero de vueltas en la famosa forulita que tengo que llegar.

I1 es la corriente que produce el generador en la bobina primaria no? Pero I2 cual es entonces? I2 seria la corriente inducida que aparece en el bobinado secundario?

[Julio Ws]

Re: transformador ideal

Permeabilidad magnética, esa es la función del núcleo. Podría ser un núcleo de aire también, pero el núcleo de acero es mucho mejor conductor de campos magnéticos. Es un mero transmisor con una gran permeabilidad. Esa es la función del nucleo, Su utilidad por ser muy permeable magneticamente, más que el aire. La función del cobre, conducir electricidad. El secundario produce flujo magnetico en núcleo? Primero hay qué cerrar secundario y después creó qué tiene mucha importancia la dirección del arollamiento, qué decís?

[Breogan]

Re: transformador ideal

Hola:

Vamos por partes:

Sobre la bobina primaria circula una corriente alterna que produce un campo magnetico y por ende aparecera un flujo magnetico variable con el tiempo. La bobina secundaria se vera afectada por este flujo magnetico produciendo que en la misma se induzca una fem. De manera analoga esta fem genera un campo magnetico que afecta a la bobina primaria de forma tal que en la bobina primaria tambien se induce una fem. Entonces tenemos que en ambas bobinas se induce una fem.

Las fem no inducen campos o flujos magnéticos, las corrientes si.
El flujp magnético neto que hay en el núcleo del trafo es la suma de los flujos magnéticos debidos a la presencia de ambas corrientes simultáneamente.
En la bobina primaria siempre se genera una fem cuando el trafo esta conectado, independientemente que en el secundario haya corriente.
Espero no complicarte, pero sabiendo que el flujo en el núcleo es igual a la suma de los flujos creados por cada corriente:

$\phi_N\ =\ \phi_P(I_P)\ +\ \phi_S(I_S)$

Donde se cumple que:

$Si\ I_S\ \to 0\ \Rightarrow\ \phi_S(I_S) \to 0\ \Rightarrow\ \phi_N\ =\ \phi_P(I_P)$

$Si\ I_P\ \to 0\ \Rightarrow\ \phi_P(I_P) \to 0\ y\ \phi_S(I_S) \to 0\ \Rightarrow\ \phi_N\ =\ 0$

de donde se ve que aunque la corriente del secundario sea nula igual se produce una fem inducida en el primario debida al flujo magnético producido exclusivamente por la corriente del primario

COmo estamos en el caso de un transformador ideal todo el flujo que atraviesa cada espra de ambos bobinados sera el mismo ya que no hay perdidas del flujo. El flujo neto es la suma de ambos flujos que se generan en cada bobina con lo cual el flujo neto que recorre el nucleo y atraviesa ambos bobinados es el mismo.

Asi estaria bien?

Esto es correcto

Por otro lado tambien se menciona que la potencia de entrada es igual a la potencia de salida o sea que $V_1 I_1 = V_2 I_2$

V1 y V2 ya se cuales son, porque son esos voltajes que se relacionan con el numero de vueltas en la famosa forulita que tengo que llegar.

I1 es la corriente que produce el generador en la bobina primaria no? Pero I2 cual es entonces? I2 seria la corriente inducida que aparece en el bobinado secundario?

Si, I1 es la corriente en el primario producto de aplicarle a este una tensión de alimentación. I2 seria la corriente que circularía en el bobinado secundario debido a que la fem inducida en este, se aplica a una carga externa. P.e. conectar una resistencia entre los bornes de la bobina del secundario.

Tene cuidado con el termino "corriente inducida", siempre lo que se inducen son fem (no corrientes) y las corrientes son consecuencias de ellas.

Suerte

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Perdon pero sigo sin comprender que hago mal...

Cuando digo esto:

Sobre la bobina primaria circula una corriente alterna que produce un campo magnetico y por ende aparecera un flujo magnetico variable con el tiempo. La bobina secundaria se vera afectada por este flujo magnetico produciendo que en la misma se induzca una fem. De manera analoga esta fem genera un campo magnetico que afecta a la bobina primaria de forma tal que en la bobina primaria tambien se induce una fem. Entonces tenemos que en ambas bobinas se induce una fem.

Cual es el error en el razonamiento entonces? no me doy cuenta . es una cuestion de palabras no mas? o sea lo correcto seria decirlo asi?

Sobre la bobina primaria circula una corriente alterna que produce un campo magnetico y por ende aparecera un flujo magnetico variable con el tiempo. La bobina secundaria se vera afectada por este flujo magnetico produciendo que en la misma se induzca una fem. De manera analoga esta fem inducida PRODUCE COMO CONSECUENCIA UNA CORRIENTE INDUCIDA que genera un campo magnetico que afecta a la bobina primaria de forma tal que en la bobina primaria tambien se induce una fem. Entonces tenemos que en ambas bobinas se induce una fem.


Por otro lado entonces no te entendi lo que me quisiste decir con respecto a la ultima pregunta. I2 sera entonces la corriente inducida? Cuando digo la corriente inducida obviamente me refiero a la corriente que se produce a causa de la fem inducida

O sea la corriente que circula por el bobinado secundario es esta corriente inducida no? Vos hablabas de que si considero que el circuito esta abierto entonces esta corriente no existiria? porque no existiria? Por mas que el circuito este abierto se estara induciendo una fem en esta bobina secundaria por consecuencia habra una corriente inducida o no?

Cuando decis esto :

Donde se cumple que:





de donde se ve que aunque la corriente del secundario sea nula igual se produce una fem inducida en el primario debida al flujo magnético producido exclusivamente por la corriente del primario


Estoy de acuerdo que en la bobina primaria tambien se induce una fem. pero en este caso esta fem sera a causa del propio flujo, o sea autoinduccion y no a causa de la inductancia mutua no?

[Breogan]

Re: transformador ideal

Hola:

Sobre la bobina primaria circula una corriente alterna que produce un campo magnetico y por ende aparecera un flujo magnetico variable con el tiempo. La bobina secundaria se vera afectada por este flujo magnetico produciendo que en la misma se induzca una fem. De manera analoga esta fem inducida PRODUCE COMO CONSECUENCIA UNA CORRIENTE INDUCIDA que genera un campo magnetico que afecta a la bobina primaria de forma tal que en la bobina primaria tambien se induce una fem. Entonces tenemos que en ambas bobinas se induce una fem.

Bastante correcto, pero como lo redactaste parece implicar que en el primario la fem inducida solo se debe a la corriente en el secundario, y para ambas bobinas las fem inducidas se deberán a ambas corrientes, primario y secundario (autoinduccion e inducción mutua).
Igual yo le daria otra forma a la explicación del funcionamiento del trafo ideal, no basada tanto en un analisis de eventos como si fueran consecutivos, sino considerando la situación de equilibrio del trafo con las corrientes primaria y secundaria definidas, y en que punto se aplica cada suposicion de aproximación y como,

Por otro lado entonces no te entendi lo que me quisiste decir con respecto a la ultima pregunta. I2 sera entonces la corriente inducida? Cuando digo la corriente inducida obviamente me refiero a la corriente que se produce a causa de la fem inducida

Correcto

O sea la corriente que circula por el bobinado secundario es esta corriente inducida no?

Si, (corriente inducida con reparos)

Vos hablabas de que si considero que el circuito esta abierto entonces esta corriente no existiria? porque no existiria? Por mas que el circuito este abierto se estara induciendo una fem en esta bobina secundaria por consecuencia habra una corriente inducida o no?

Por mas que el circuito este abierto se esta induciendo una fem, correcto. Pero si el circuito esta abierto, aunque se este induciendo una fem no hay corriente.
Es como tener un pila en una linterna mientras la tenes apagada tenes una fem en la pila pero no tenes corriente y no se enciende la lampara, cuando la encendes tenes fem y corriente en la pila.

Cuando decis esto :

Donde se cumple que:





de donde se ve que aunque la corriente del secundario sea nula igual se produce una fem inducida en el primario debida al flujo magnético producido exclusivamente por la corriente del primario

Estoy de acuerdo que en la bobina primaria tambien se induce una fem. pero en este caso esta fem sera a causa del propio flujo, o sea autoinduccion y no a causa de la inductancia mutua no?

Correcto.

En ambas bobinas las fem inducidas se deben a los fenomenos de autoinduccion e induccion mutua cuando corresponda.

Suerte.

[LauraLopez]

Re: transformador ideal

Esta bien entonces creo que ya lo entendi. Ya se que tambien hay flujo variable a causa de la autoinduccion pero como me pedian que la explicacion tenga en cuenta la induccion mutua recalcaba mas el hecho de la fem inducida a causa de la induccion mutua, pero tenes razon quedaria mas completa la respuesta si ademas de explicar esto que explico de la induccion mutua , ademas aclaro que debido al propio flujo tambien se produce una fem inducida o sea la fem inducida termina siendo causa de la induccion mutua y autoinduccion.

Ya que mencionas que vos lo explicarias de otra forma, como lo explicarias?

- - - Actualizado - - -

PD: Resumiendo seria que si el curcuito esta abierto, o sea que el bobinado secundario esta abierto tengo que la fem en el primario sera a causa unicamente de la autoinduccion (propio flujo) y en el secundario la fem inducida sera a causa de la induccion mutua (flujo de la bobina primaria )
Y en caso de que el circuito este cerrado en ambas bobinas tengo que la fem inducida se debe a la autoinduccion + la induccion mutua.
Es asi no?