Física experimental III Transformadores

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Estudo dos transformadores 
Disciplina: Física Experimental III 
Participante: 
 Luiz Gomes Monteiro Araújo 201407090798 
 Igo Pablo Gomes Lopes 201310062251 
 Luiz Patrick dos Santos de Oliveira 201308347911 
 
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO FACITEC 
 
e-mail dos componentes 
lz.gs.monteiro@outlook.com 
igopablogomes@gmail.com 
luiz.patrick@hotmail.com 
 
 
 
Resumo – O objetivo desse presente relatório 
é introduzir os conhecimentos e princípios 
físicos que servem de base para analisar o 
comportamento dos transformadores, 
reconhecendo os pormenores da montagem de 
um transformador didático e o seu 
funcionamento e a relação entre a tensão e o 
número de espiras no secundário de um 
transformador 
 
I – Introdução – Este trabalho tem como 
finalidade expor os resultados práticos e 
pesquisas teóricas realizados em laboratório e 
com auxilio de livros e sites. 
Assim sendo, cada grupo teve a incumbência 
de realizar a pesquisa e experiência a partir de 
roteiro pré-definido pelo Mestre Vinício 
Ferreira, procurando obter o máximo 
desempenho possível, bem como, os melhores 
resultados e a melhor apresentação do trabalho, 
a qual era objeto de ponderável avaliação. A 
experiência relatada neste trabalho foi por nós 
realizada, com o objetivo de ser usada como 
conhecimento e aprendizagem de instrumentos 
de medida. 
Com o tema estudo dos transformadores. 
Os transformadores de tensão, chamados 
normalmente de transformadores, são 
dispositivos capazes de aumentar ou reduzir 
valores de tensão. 
Um transformador é constituído por um 
núcleo, feito de um material altamente 
imantável, e duas bobinas com número 
diferente de espiras isoladas entre si, chamadas 
primário (bobina que recebe a tensão da rede) e 
secundário (bobina em que sai a tensão 
transformada). 
O seu funcionamento é baseado na criação de 
uma corrente induzida no secundário, a partir 
da variação de fluxo gerada pelo primário. 
A tensão de entrada e de saída são 
proporcionais ao número de espiras em cada 
bobina. Sendo: 
 
Onde: 
 é a tensão no primário; 
 é a tensão no secundário; 
 é o número de espiras do primário; 
 é o número de espiras do 
secundário. 
Por esta proporcionalidade concluímos que um 
transformador reduz a tensão se o número de 
espiras do secundário for menor que o número 
de espiras do primário e vice-verso. Se 
considerarmos que toda a energia é 
conservada, a potência no primário deverá ser 
exatamente igual à potência no secundário, 
assim: 
 
 
 
 
Montagem e funcionamento de um 
transformador 
 
 
Transformadores elétricos 
 
Um transformador é um dispositivo destinado 
a transmitir energia elétrica ou potência 
elétrica de um circuito a outro, transformando 
tensões, correntes e ou de modificar os valores 
de Impedância elétrica de um circuito. Trata-se 
de um dispositivo de corrente alternada que 
opera baseado nos princípios eletromagnéticos 
da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. É um 
aparelho estático que transporta energia 
elétrica, por indução eletromagnética, do 
primário (entrada) para o secundário (saída). 
Os valores da tensão e da corrente são 
alterados, porém, a potência, no caso do 
transformador ideal, (Considera-se 
transformador ideal àquele em que S1=S2, 
onde S1 representa à potência aparente do 
primário e S2 a potência aparente do 
secundário) e a frequência se mantêm 
inalterados. 
 
II – Experimento 
 
Equipamentos utilizados 
 1 bobina de 400 espiras 
 1 bobina de 600 espiras 
 2 núcleos em forma de U 
 1 parafuso de fechamento do núcleo 
 1 fonte de alimentação de 6 v - AC; 
 8 cabos de ligação pino banana 
 1 chave liga / desliga 
 2 multímetros digital (*) 
 
Procedimentos experimentais 
 
Objetivo: reconhecer os pormenores da 
montagem de um transformador didático e o 
seu funcionamento. 
 
1. Monta no núcleo do transformador 
uma bobina de N1= 600 espiras 
(enrolamento primário) e outra N2= 
400 espiras (enrolamento secundário), 
conforme mostra a figura. Apertar bem 
os parafusos que seguram o núcleo. 
2. Ligar os terminais do primário as 
fontes de tensão de 6 V DC passando 
por uma chave liga-desliga. 
3. Ligar os terminais de enrolamento 
secundário ao voltímetro e utilizar o 
fundo de escala de 2,0 V DC. 
 
 
Análise dos resultados e conclusões 
 
Ao ligar a chave da fonte de 3V DC o 
voltímetro indica momentaneamente uma 
pequena tensão. 
O voltímetro indica o valor zero para tensão 
secundário. 
O transformador funciona em corrente 
alternada. 
Ao desligar a fonte DC de 6V a indicação no 
voltímetro é idêntica ao procedimento anterior 
quando a chave foi ligada. 
Ao ligar e desligar continua e rapidamente a 
fonte várias vezes o voltímetro indica valores 
variáveis, ora positivos ora negativos, de 
tensão no secundário. 
O ato de ligar e desligar faz com que haja 
corrente no secundário, ou seja, a corrente que 
circula no primário produz um campo 
magnético. Se o fluxo de indução magnética 
for variável, vai produzir uma fem induzida no 
secundário. No ato da ligação da chave o fluxo 
varia de um valor mínimo até um valor 
máximo e produz a fem no secundário e o 
voltímetro acusa tensão. Analogamente no ato 
de desligamento também ocorre variação do 
fluxo magnético que vai de um valor máximo 
até um valor mínimo, ocasionando também 
fem induzida no secundário, fazendo com que 
o voltímetro acuse valor negativo de tensão. 
O núcleo do transformador é laminado para 
evitar as correntes de Foucault que formam 
pequenos vórtices e podem produzir o 
aquecimento do núcleo e a consequente perda 
de energia. 
 
Objetivo: Obter a relação entre a tensão e o 
número de espiras no secundário. 
 
Procedimentos experimentais 
 
1. Montar na placa de ensaios de 
circuitos elétricos o transformador 
conforme mostra a figura, mantendo a 
chave da fonte desligada. 
2. Usar no enrolamento primário a 
bobina de N1= 200 espiras, e apertar 
bem os parafusos. 
 
3. Conectar a bobina primária através de 
uma chave liga-desliga com a fonte de 
6,0 V AC. 
4. Ligar a chave e medir a tensão V1 no 
primário. V1 =6,72 V. 
5. Usar um cabo de ligação longo, 
enrolar uma espira no secundário e 
conectar os terminais desse cabo no 
voltímetro (observar a figura) e 
selecionar a escala de 2,0 V AC. 
6. Ligar a chave e anotar na tabela o 
valor da tensão indicada pelo 
voltímetro. Aconselha-se manter a 
chave ligada apenas o tempo 
necessário para a realização da leitura. 
7. Aumentar em uma espira o 
enrolamento do secundário e repetir os 
procedimentos até completar a tabela. 
 
 
 
 
 
 
 
Valores das grandezas no 
secundário 
nº de 
espiras 
n2 
Tensão 
V V/n2 
Valor 
Médio 
V/n2 
1 0,068 0,068 
2 0,101 0,05 
3 0,134 0,045 0,046 
4 0,165 0,041 
5 0,196 0,039 
6 0,23 0,038 
 
Análise dos resultados e conclusões 
 
A diferença entre os valores medidos é bem 
menor que a tolerância admitida, de 5%, por 
isso pode-se considerar que são praticamente 
iguais ao valor médio. 
No Experimento manteve-se constante a tensão 
(6,72V AC) e o número de espiras no primário. 
Verificou-se que a tensão e o número de 
espiras no secundário se comportaram como 
grandezas diretamente proporcionais, pois 
mantiveram constante o quociente. 
 
Objetivo: Obter a relação entre o quociente 
V/N no primário e no secundário de um 
transformador. 
 
Procedimentos experimentais 
 
1. Montar o transformador conformeilustra a figura. Ter certeza de que a 
chave esteja aberta quanto iniciar a 
montagem do experimento. 
2. Usar a placa de ensaios de circuitos 
elétricos e montar o circuito mostrado 
na figura. Utilizar no enrolamento 
primário uma bobina de N1= 600 
espiras, e no enrolamento secundário 
uma bobina com N2= 200 espiras. 
Apertar bem os parafusos. 
 
 
 
3. Colocar a chave liga-desliga em série 
com a bobina primária do 
transformador. 
4. Aplicar no primário uma 
tensão de 6,0 V AC. 
5. Conectar o voltímetro no primário do 
transformador, selecionar a escala para 
tensão alternada de 20 V AC e medir a 
tensão V1 de entrada. V1= 6,72 V 
6. Retirar o voltímetro do primário e 
conectá-lo no secundário do 
transformador e selecionar a escada 
para tensão alternada 20 V AC, para 
medição da tensão de saída V2 no 
secundário. 
7. Conferir cuidadosamente as ligações 
realizadas. 
8. Ligar a chave e fazer a leitura de V2 
registrando seu valor na tabela. 
9. Abrir a chave e substituir a bobina do 
secundário de 200 espiras pela bobina 
de 400 espiras (N2= 400). Apertar bem 
os parafusos. 
10. Fechar a chave, medir o novo valor de 
V2 e anotar o resultado na tabela. 
11. Repetir os procedimentos para os 
valores sugeridos até completar a 
tabela. 
 
 
Análise dos dados e conclusões 
 
1. Calcular a relação de transformação 
(quociente N1/N2 do número de 
espiras nas bobinas primária e 
secundária e o quociente V1/V2 tensão 
no primário e tensão no secundário). 
2. Calcular o desvio percentual entre os 
valores dos quocientes N1/N2 e V1/V2 
(5ª. e 6ª colunas). 
3. Considerando uma tolerância de 5% 
qual a relação entre a 5ª. e a 6ª. 
colunas da tabela? 
4. Com base nos resultados 
experimentais responder às duas 
questões seguintes: 
a) Se a bobina do secundário tem 
mais espiras que a bobina do 
primário a tensão na saída é maior 
ou menor que a tensão de entrada? 
Justificar. 
R: a equação obtida 
experimentalmente que relaciona os 
dois quocientes, permite analisar o 
valor da tensão no secundário em 
função do número de espiras das 
bobinas. 
 
b) Se a bobina do secundário tem 
menos espiras que a bobina do 
primário a tensão na saída é maior 
ou menor que a tensão de entrada? 
Justificar. 
R: Nesse caso, sendo N2 < N1, tem-se 
V2 < V1, isto é a tensão na saída é 
menor. 
5. Calcular o número de espiras da 
bobina secundária de um 
transformador de campainha cuja 
tensão no secundário é de 5,0 V se a 
bobina primária tem 1200 espiras e 
220 V AC aplicados a ela. 
 
Utilizando a equação: 
 
Bp/Bs = Vbp/Vbs = is/ip 
 
is = correte secundária 
ip = corrente primária 
bp = bobina primária 
bs = bobina secundária 
V = voltagem 
 
III – Conclusão 
 
Todos os cálculos estão dentro do limite de 
erro permitido que é de 5%, com isso foi 
possível comprovar através dos experimentos e 
cálculos a veracidade das equações que 
relacionam tensão, corrente e números de 
espiras de um transformador. Podemos 
também observar os efeitos de campos 
magnéticos. 
Bp Bs Bp:Bs Vbp Vbs Bp/Bs Vbp/Vbs 
Erro(%) 
(Bp/Bs) 
Vbp/Vbs 
200 600 01:03 6,72 19,4 0,33 0,34 4,8 
600 200 03:01 6,72 2,2 3 3,05 1,6 
400 200 02:01 6,72 3,3 2 2,03 1,5 
200 400 01:02 6,72 13 0,5 0,51 1,2 
400 600 02:03 6,72 9,9 0,66 0,67 1,5 
600 400 03:02 6,72 4,3 1,5 1,56 4 
Corrente nas bobinas secundárias obtidas com a equação 
anterior 
Bp Bs Corrente i(Ampéres) 
200 600 0,020 
600 200 0,020 
400 200 0,35 
200 400 0,03 
400 600 0,12 
600 400 0,01 
 
Referências bibliográficas 
 
Sófisica. Transformadores. Disponível em: 
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/InducaoMagnetica/transformadores.php>. 
Acesso em: 29 de Maio de 2016, 14horas. 
 
ebah. Trabalho transformadores. Disponível em: 
<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfmXkAL/trabalho-transformadores>. Acesso em: 29 de Maio 
de 2016, 15horas. 
 
Wikipédia. Transformador. Disponível em: < https://pt.wikipedia.org/wiki/Transformador >. 
Acesso em: 29 de Maio de 2016, 15horas.