Relatório VII - Lab. Física III

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1 – Título: Noções básicas do funcionamento do transformador.
2 – Objetivos: Entender o princípio básico de funcionamento dos transformadores.
3 – Materiais utilizados: 
- Fonte de tensão contínua e alternada (Leybold)
- 02 multímetros (Minipa modelos ET – 2076 e ET – 2020A)
- 02 bobinas de ferro com 250 espiras (I = 44 mH)
- 01 bobina de ferro com 500 espiras (I = 44 mH)
- Núcleo de ferro
- Cabos
4 – Procedimento experimental:
	Parte I:
Primeiramente, montamos o circuito ilustrado na figura 01, utilizando a fonte de tensão alternada de 0-12 V rms, os dois multímetros, ambos na escala voltímetro, as duas bobinas de ferro contendo 250 espiras cada uma, e o núcleo de ferro. 
Figura 01 – Circuito com núcleo de ferro e duas bobinas. Fonte: http://museodelaciencia.blogspot.com/2010/10/ahorra-energia-desenchufando-lo-que-no.html
	Então, colocamos a fonte de tensão no circuito primário com uma tensão de 0 V, e lemos a tensão no primário e no secundário. Os dois valores de tensão foram lidos no multímetro, e anotados na tabela 01.
	Repetimos então o procedimento supracitado, agora para tensões no primário de 2,0 V; 4,0 V; 6,0 V; 8,0 V e 10,0 V, anotando os valores na tabela 01.
	Repetimos novamente o procedimento, entretanto utilizando a bobina de 250 espiras no primário e a de 500 espiras no secundário, e depois invertendo esta ordem (bobina de 500 espiras no primário e bobina de 250 espiras no secundário). Todos os valores estão anotados na tabela 01.
	Portanto, seguimos a seguinte ordem de montagem:
	Montagem 01: NP = 250; NS = 250
	Montagem 02: NP = 250; NS = 500
Montagem 03: NP = 500; NS = 250
	Plotamos VS x VP para as três montagens, e encontramos graficamente a relação NP/NS, calculando o coeficiente angular das retas (; comparamos então este valor ao calculado teoricamente (NP/NS utilizando os valores nominais, ou seja, a quantidade exata de espiras em cada bobina) e fizemos uma discussão sobre o funcionamento do transformador nesta primeira etapa do experimento.
	Parte II:
	Utilizando a mesma montagem da figura 01, contendo as duas bobinas de 250 espiras cada, e para apenas um valor de tensão da fonte alternada (2,0 V), tiramos a parte de cima do núcleo em que as bobinas estavam inseridas e medimos novamente as tensões no primário e no secundário. Comparamos tais resultados com os resultados da tabela 01, e explicamos o que ocorre no transformador.
	Parte III:
	Agora, utilizando novamente a montagem da figura 01 e as duas bobinas de 250 espiras cada, montamos o circuito, entretanto, com uma fonte de tensão contínua no primário. Para um único valor de tensão na fonte (2,0 V), medimos as tensões no primário e no secundário.
	Por fim, para o sistema montado acima, tentamos retirar a parte de cima do núcleo, e notamos que esta estava fortemente atraída ao resto do núcleo, de modo que não conseguimos retirá-la.
5 – Dados, resultados e discussões:
	
	NP = 250
	NS = 250
	NP = 250
	NS = 500
	NP = 500
	NS = 250
	VF (V)
	VP (V)
	VS (V)
	VP (V)
	VS (V)
	VP (V)
	VS (V)
	0
	0
	0,01
	0
	0,03
	0
	0,01
	2,0
	1,9
	2,01
	1,9
	4,04
	1,9
	0,99
	4,0
	4,1
	4,14
	4,1
	8,26
	4,2
	2,04
	6,0
	6,3
	6,28
	6,4
	12,60
	6,5
	3,11
	8,0
	8,7
	8,49
	8,7
	16,98
	8,7
	4,18
	10,0
	11,0
	10,64
	11,0
	21,34
	11,0
	5,26
Tabela 01 – Dados para a análise das tensões no primário (VP) e no secundário (VS) com relação ao número de espiras no primário (NP) e no secundário (NS).
Parte I:
Valores teóricos
Montagem 01: 
NP/NS = 250/250 = 1,0
	Montagem 02:
		NP/NS = 250/500 = 0,5
	Montagem 03:
		NP/NS = 500/250 = 2,0
	Valores calculados pelo gráfico
	Montagem 01:
		 = 1,03
 Montagem 02:
		 = 0,52
	Montagem 03:
		 = 2,09
Através da análise dos valores teóricos e dos valores obtidos experimentalmente, concluímos que o transformador se comporta de maneira similar ao que foi visto na teoria, uma vez que o número de espiras mostrou-se diretamente proporcional ao valor de tensão. Ou seja, quanto maior o número de espiras na bobina, maior a tensão nela induzida. O valor da relação NP/NS obtido através do gráfico VP versus VS é muito próximo ao valor calculado pela teoria, confirmando assim o princípio de funcionamento do transformador abordado no pré-relatório. 
Entretanto, observamos que o valor para a tensão no primário é sempre um pouco maior que a tensão no secundário. Isso se deve ao fato de que o transformador não é ideal, e, portanto, existem algumas perdas na transferência de potência do primário para o secundário, tais quais: histerese, correntes parasitas (de Foucault) e até mesmo o Efeito Joule. [1]
Parte II:
	
	
	NP = 250
	NS = 250
	VF (V)
	VP (V)
	VS (V)
	2
	1,9
	0,72
Tabela 02 – Dados para a análise das tensões no primário (VP) e no secundário (VS) sem a parte de cima do núcleo.
	Comparando os valores acima com os obtidos na Parte I, para NP = 250 e NS = 250, observamos que na Parte I, em que o núcleo estava completo, o valor de tensão no secundário foi muito maior em relação ao valor de tensão no secundário para a Parte II, em que o núcleo estava sem a parte de cima. Na Parte I, obtivemos VS = 2,01, enquanto que na Parte II obtivemos VS = 0,72, valor aproximadamente 3 vezes menor.
	Isso se deve ao fato de que o campo magnético torna-se mais disperso sem a parte de cima do núcleo, portanto algumas linhas de força se perdem do sistema. Com a parte de cima, essas linhas são “canalizadas”, havendo uma perda muito menor do que quando retiramos a parte de cima.
Parte III:
Quando uma fonte de tensão contínua foi aplicada ao circuito indutor, observamos uma corrente no circuito induzida apenas no instante em que a fonte é ligada. Em um tempo muito pequeno, a corrente que passa pelo circuito induzido torna-se nula novamente.
Isso ocorre porque, para haver uma indução, deve haver uma variação no fluxo da corrente. A corrente alternada gera essa variação, enquanto a contínua gera um fluxo constante. O pico inicial da corrente induzida se deve pelo fato de que quando o circuito é ligado, os geradores de corrente precisam passar do repouso para a velocidade correspondente a corrente. Por isso até que a velocidade dos geradores de corrente se torne constante, há uma variação de curto intervalo de tempo.
Nesse pequeno intervalo de tempo que é notada uma corrente induzida, que logo é cessada.
Bibliografia:
[1] - http://www.ebah.com.br/content/ABAAAATL4AK/transformadores-1-pequena-potencia-projeto-construcao
- Experimentos e demonstrações realizados na aula anterior.