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En nuestra experiencia hemos verificado que, haciendo circular una corriente alternada por la bobina P, aparece otra corriente alternada en la bobina S. Hemos comprobado también que la corriente del secundario crece al aumentar la del primario, y que la transferencia mejora notablemente si utilizamos un núcleo de hierro como elemento intermediario entre ambas bobinas.
Consideremos un circuito cerrado rectangular, en el cual uno de los lados es móvil, atravesado por un campo magnético B, normal al rectángulo y a la superficie del papel, pasando hacia abajo según los símbolos X.
Si el lado móvil se desplaza hacia la derecha con una velocidad v, aparece en él una corriente i, que circulará por la espira. Esa corriente será proporcional a B, a v y a la longitud l del conductor móvil. Simultáneamente, la cantidad de líneas de fuerza que atraviesa el rectángulo habrá disminuido, desde que ahora su superficie se ha reducido. Desplazando el lado móvil hacia la izquierda, se produce una corriente de sentido contrario a la anterior, con un aumento de la cantidad de líneas de fuerza que atraviesan el rectángulo.
Definiendo como flujo magnético phi a la cantidad de líneas de fuerza que atraviesan la superficie circunscripta por el conductor, vemos que la aparición de corrientes en ese circuito cerrado está vinculada a la aparición de flujo: si éste varía más rápidamente, la corriente es más intensa. (13)
Considerando este nuevo enfoque del fenómeno, vemos que en nuestras experiencias del módulo XXIX aparecían corrientes porque variábamos el flujo que atraviesa las espiras. También hemos explicado en el mismo módulo cómo se obtienen corrientes haciendo girar espiras o bobinas en un campo magnético fijo: en ese caso, el flujo es máximo para la espira normal al campo, y nulo cuando la espira es paralela al mismo, y al girar, la variación ocurre entre esos dos valores.
La tercera forma de producir corrientes es la empleada en este trabajo: haciendo crecer y decrecer la cantidad de líneas de fuerza creando un campo magnético variable (originado por una corriente alternada) que atraviesa la espira.
El núcleo de hierro tiene dos funciones: por un lado refuerza el campo creado por la corriente primaria, y por el otro evita la dispersión de las líneas de fuerza, asegurando así que la mayor parte de ellas pasen efectivamente por dentro del circuito secundario.
Si admitimos que el crecimiento de la intensidad del campo implica un aumento de la cantidad de líneas de fuerza ocurre entonces que, dentro del circuito secundario, hay una variación del flujo: hay un instante en que el número de líneas es cero, crece hasta un valor máximo, decrece hasta cero y, con sentido contrario, crece y decrece nuevamente, repitiéndose el ciclo en forma sucesiva.
Esta continua variación del flujo que atraviesa el circuito secundario es lo que provoca la aparición de la corriente, que resulta también cíclica.
Si el flujo está creciendo hacia la derecha los electrones se desplazan por la espira en sentido horario (y convencionalmente las cargas positivas en sentido antihorario). Cuando el flujo decrece, la corriente circula en sentido contrario al anterior, lo que explica que la corriente del secundario sea también alternada.
Aunque ambas corrientes (del primario y del secundario) son alternadas, y su período es el mismo, ocurre que la corriente que circula en el secundario tiene siempre sentido opuesto a la del primario, de tal manera que hay entre ellas un desfasaje de 180º. Según las condiciones del circuito, puede ocurrir que ese desfasaje no tenga exactamente el valor indicado, pero será siempre próximo a los 180º.
En los transformadores de construcción industrial, los núcleos son cerrados, para garantizar la continuidad dentro del hierro de las líneas de fuerza del campo inducido. Lo observado al producir el espectro del toroide se repite en este caso, pero no ya en el aire, sino dentro del hierro. De esta forma se evita, casi totalmente, la fuga de líneas, y se asegura que las corrientes superficiales que hemos descripto en el módulo XXVII actúen a todo lo largo del circuito magnético.
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DESDE 1996
Las guías constructivas y de trabajos prácticos aquí presentadas fueron creadas por el
Ing. Agustín J. Frascino (QEPD 15-II-08) con la ayuda del Ing. Sergio San Román con el objeto de fomentar el trabajo experimental en la
Enseñanza de la Física, aún en los casos en que la escasez de recursos económicos parecerían
forzar a docentes y alumnos a contentarse con clases de tiza y pizarrón.