Relatorio 6

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 FACULDADE ESTÁCIO DE SERGIPE “FASE” 
 Campus de Aracaju 
Departamento de Engenharia 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: CCE-0850 - FÍSICA EXPERIMENTAL III 
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA E O TRANSFORMADOR 
 
 
 
JOCLEBER DIAS DE SALES – 201601529929 
JOHN CLEYTON SILVA DOS SANTOS – 201602639851 
JOSEILDON DA SILVA DANTAS – 201602385491 
STEFANE DOS SANTOS CORREIA - 201602110603 
 
 
 
 
 
Professor: Cochiran Pereira dos Santos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aracaju - SE 
Novembro de 2017 
 
 
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SUMÁRIO 
 
 
1 - RESUMO-----------------------------------------------------------------------------------------03 
2 - INTRODUÇÃO----------------------------------------------------------------------------------03 
3 - OBJETIVOS-------------------------------------------------------------------------------------05 
4 - MATERIAIS UTILIZADOS ------------------------------------------------------------------05 
5 - PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL-----------------------------------------------------05 
6 - DISCUSSÃO------------------------------------------------------------------------------------08 
7 - CONCLUSÃO-----------------------------------------------------------------------------------10 
8 - BIBLIOGRAFIA---------------------------------------------------------------------------------11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 – RESUMO 
 
O experimento relatado durante todo este relatório foi realizado no 
laboratório de física da Faculdade Estácio de Sá, como método de avaliação 
parcial da disciplina Física Teórica e Experimental III, onde por meio do professor 
foi explicado um pouco sobre o conceito de Indução Eletromagnética e o 
Transformador, sendo este o aspecto norteador para que se possa observar na 
prática como se dá esse conceito aplicado nas mais diversas situações. 
 
2 – INTRODUÇÃO 
 
A passagem de corrente elétrica em um condutor faz com que apareça 
um campo magnético em torno desse condutor. Esse fenômeno foi descoberto 
por Christian Oersted em 1819, que percebeu a movimentação da agulha de uma 
bússola localizada próxima a um fio condutor percorrido por uma corrente elétrica. 
Em outras palavras: a força eletromotriz induzida (f.e.m.) em um circuito 
fechado é determinada pela taxa de variação do fluxo magnético que atravessa o 
circuito. Essa lei é representada matematicamente pela Equação 1: 
 
ε = −
∆∅B
∆t
= −
∆A
∆t
= −
∆(BAcosθ )
∆t
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (1) 
 
Em que: 𝜀 é a força eletromotriz induzida (fem) e 𝐵. 𝐴 é o fluxo 
magnético, sendo B o campo magnético e A, a superfície por onde flui o campo 
magnético. O sinal negativo indica em qual direção a fem induzida age. 
Uma aplicação imediata da indução eletromagnética é o transformador de 
tensão. Quando um circuito é submetido a um campo magnético variável, aparece 
nele uma corrente elétrica cuja intensidade é proporcional às variações do fluxo 
magnético. 
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Os transformadores, na sua forma mais simples, consistem de dois 
enrolamentos de fio (o primário e o secundário), que geralmente envolvem os 
braços de um quadro metálico (núcleo). Quando uma corrente alternada é 
aplicada ao primário, ela produz um campo magnético proporcional à intensidade 
dessa corrente e ao número de espiras do enrolamento (número de voltas do fio 
em torno do braço metálico). Através do metal, o fluxo magnético quase não 
encontra resistência e, assim, concentra-se no núcleo, em grande parte, e chega 
ao enrolamento secundário com um mínimo de perdas. Ocorre então, a indução 
eletromagnética: no secundário surge uma corrente elétrica, que varia de acordo 
com a corrente do primário e com a razão entre os números de espiras dos dois 
enrolamentos. 
A relação entre as voltagens no primário e no secundário, bem como 
entre as correntes nesses enrolamentos, pode ser facilmente obtida: se o primário 
tem NP espiras (N1) e o secundário NS espiras (N2), a voltagem no primário (V1) 
está relacionada à voltagem no secundário (V2) pela Equação 2: 
𝑉1
𝑉2
=
𝑁1
𝑁2
 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (2) 
Essa relação nos mostra que a fem induzida no secundário é diretamente 
proporcional à tensão no primário e a razão entre o número de espiras de cada 
um dos rolamentos (N1 e N2). 
Dessa forma, um transformador ideal (que não dissipa energia), com 100 
espiras no primário e 50 no secundário, sob 110 V no primário (V1), fornece no 
secundário (V2) uma tensão de 55 V. 
 
(Adaptado de Sigma Transformadores) 
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Existem dois tipos básicos de transformadores: os rebaixadores de tensão 
e os elevadores de tensão. 
 
 
3 – OBJETIVOS 
 
Determinar a dependência funcional entre a tensão induzida no 
secundário e a tensão aplicada no primário de um transformador e a relação entre 
o número de espiras do primário e do secundário. 
 
4 – MATERIAIS UTILIZADOS 
 
 Fonte de tensão alternada; 
 Núcleo de ferro em forma de “U”; 
 Multímetro; 
 Bobinas diversas e cabos. 
 
 
5 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
1ª Parte: dependência funcional entre a tensão induzida no secundário de 
um transformador e a tensão aplicada ao primário. 
Com o aparato já montado, anote o número de espiras (voltas) das 
bobinas primária e secundária na Tabela 1. A bobina primária ficará com o valor 
fixo durante essa parte do experimento. 
Ligue a fonte de tensão alternada (CA) e meça a tensão que está sendo 
aplicada ao primário do transformador (V1) com a ajuda do multímetro (na função 
de voltímetro AC~). Meça também a tensão que está sendo induzida no 
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secundário do transformador (V2) com a ajuda do outro voltímetro (também na 
função AC~). Anote os dados na Tabela 1, bem como os valores encontrados 
após os cálculos. 
Obs.: Todos os valores experimentais foram obtidos através do 
multímetro, assim não necessitando de nenhum cálculo. 
 
Fórmula base: V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 
Bobina 02: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 V2 =
600
800
 𝑥 13,71 
 V2 = 10,28 𝑉 
 
Bobina 03: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 V2 =
400
800
 𝑥 13,71 
 V2 = 6,82 𝑉 
 
Bobina 04: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 V2 =
200
800
 𝑥 13,71 
 V2 = 3,42 𝑉 
 
 
 
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Tabela 1: número de espiras e medidas de tensão no primário e no 
secundário do transformador. 
 
Desligue a fonte, troque a bobina do secundário e repita o procedimento 
para as outras espiras, sendo que a tensão no primário (V1) é a mesma. Anote os 
dados na Tabela 1. 
- Calcule a tensão teórica através da Equação 2 e compare com o 
resultado experimental. Discuta a exatidão do resultado obtido em relação ao 
valor esperado. 
2ª Parte: vamos verificar o que ocorre ao invertermos a alimentação das 
bobinas. 
Monte o aparato conforme o número de espiras da primeira situação. A 
única diferença é que o que era primário vai virar secundário e vice-versa. Agora 
a bobina secundária ficará com o valor fixo. 
Ligue a fonte de tensão alternada (CA) e meça a tensão que está sendo 
aplicada ao primário do transformador (V1) com a ajuda do voltímetro. Meça 
também a tensão que está sendo induzida no secundário do transformador (V2) 
com a ajuda do outro voltímetro. Anote os dados na Tabela 2, bem como os 
valores encontrados após os cálculos. 
 
Bobina 02: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1𝑥 𝑉1 
 V2 =
800
200
 𝑥 13,61 
 V2 = 54,44 𝑉 
Tensão no primário (V1): 13,71 V 
Número de espiras (n) da Bobina 1 (primária): 800 espiras 
Bobinas Número de 
espiras (n) 
Tensão (V) no 
secundário (V2) - 
experimental 
Tensão (V) no 
secundário 
(V2) – teórica 
Bobina 2 (secundária) 600 10,15 10,28 
Bobina 3 (secundária) 400 6,68 6,85 
Bobina 4 (secundária) 200 3,35 3,42 
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Bobina 03: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 V2 =
800
400
 𝑥 13,61 
 V2 = 27,22 𝑉 
 
 
Bobina 04: 
 V2 =
𝑁2
𝑁1
 𝑥 𝑉1 
 V2 =
800
600
 𝑥 13,61 
 V2 = 18,14 𝑉 
 
 Tabela 2: tensão no secundário em relação a tensão no primário do 
transformador. 
 
 
6 – DISCURSSÃO 
1ª Parte: 
- Quando variamos o número de espiras das bobinas no secundário, o 
que ocorre com a tensão induzida no secundário em relação ao primário? Ela 
obedece alguma relação? 
Tensão no primário (V1): 13,61 V 
Bobina 1 (secundária) 
n = 800 espiras 
Bobina 2 (primária) 
n = 200 espiras 
Bobina 3 (primária) 
n = 400 espiras 
Bobina 4 (primária) 
n = 600 espiras 
Tensão (V) no secundário (V2) 
experimental 
54,1 27,00 18,00 
Tensão (V) no secundário (V2) 
teórica 
54,44 27,22 18,14 
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R: Quando variamos o número de espiras no secundário de forma a 
diminuir o número de espiras, vemos que a tensão no secundário é reduzida em 
relação ao primário, logo, podemos observar que existe uma relação entre ambas, 
ou seja, um transformador diminui a tensão no secundário em relação ao primário, 
se o número de espiras do secundário for menor que o número de espiras do 
primário. 
 
2ª Parte: 
- Quando variamos o número de espiras das bobinas no primário, o que 
ocorre com a tensão induzida no secundário em relação ao primário? Ela obedece 
alguma relação? 
R: Quando variamos o número de espiras no primário de forma a diminuir 
o numero de espiras, vemos que a tensão no secundário é aumentada em relação 
ao primário, logo, podemos observar que existe uma relação entre ambos, ou 
seja, um transformador aumenta a tensão no secundário em relação ao primário, 
se o número de espiras do secundário for maior que o número de espiras do 
primário. 
 
- Cite exemplos de utilização de transformadores rebaixadores de tensão 
e elevadores de tensão no nosso cotidiano. 
R: Carregador de celular, fonte de notbooks, elevador doméstico de 
tensão de 110V p/ 220V. 
 
- Determine a equação que relaciona a corrente no primário e no 
secundário de um transformador em relação ao número de espiras no primário e 
no secundário desse transformador. 
R: 
𝐼1
𝐼2
=
𝑁1
𝑁2
 
 
 
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7 – CONCLUSÃO 
 
Durante a prática com Transformadores foi possível comparar que os 
valores obtidos de forma experimental se aproximam muito dos valores teóricos, 
desta forma, comprovando o êxito do experimento e a veracidade dos conceitos 
previamente estudados. Foi observado ainda que, existe uma relação entre 
número de espiras e a tensão obtida. 
Foi ainda citado alguns exemplos de uso de abaixadores e elevadores de 
tensão no nosso cotidiano, desta forma demonstrando a importância e a aplicação 
desses conceitos no nosso dia a dia. 
Por fim, diante dos fatos expostos, foi possível entender um pouco sobre 
o funcionamento do transformador elétrico, assim como relacioná-los com as leis 
de Faraday e Lenz. Ainda pudemos observar os conceitos da indução magnética, 
bem como conhecer as perdas de um transformador, comparando o elemento 
ideal com o real. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8 – BIBLIOGRAFIA 
 Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fundamentos de Física 3, 
Eletromagnetismo. Editora LTC. 2012. 
 Sigma Transformadores: http://www.sigmatransformadores.com.br/o-
transformador/. Acesso: 11 de maio de 2017.