Este documento describe un proyecto para construir un dispositivo que muestre el fenómeno de la inducción eléctrica. El dispositivo consiste en un transformador con un primario de 80 vueltas y un secundario de 12,000 vueltas. Al conectarlo a una fuente de alimentación, se generan chispas en el secundario debido a la inducción mutua entre las bobinas. El objetivo es que los estudiantes aprendan conceptos como el voltaje y la frecuencia a través de este experimento práctico.

1. Escuela Secundaria Técnica Num.12 “Ignacio Manuel Altamirano”
Taller de construcción
Mtro. Martín Francisco Martínez Torres
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Escuela Secundaria Técnica num. 12
“Ignacio Manuel Altamirano”
Concurso de innovación tecnológica
Mecanismo para conocer, comprender y
manejar el fenómeno de la inducción
eléctrica.
Dirigido a Alumnos de segundo grado, líder de
equipos: Cruz Mendoza Verónica o
Núñez Reyes Diana Laura
Asesor: Martín Francisco Martínez Torres
Taller de construcción
Zona 1
Santiago de Querétaro, 06 de marzo de 2002

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Introducción.
Una de las habilidades más útiles de un estudiante es el uso de
transformadores y su aplicación así como la habilidad de comprender su
funcionamiento.
Esta habilidad no se puede dar sin que el estudiante perciba el fenómeno del
magnetismo en la inducción de campos eléctricos.
También es necesario que el alumno comprenda el proceso de la capacitancia
tal ves así comprendan el trabajo de Michael Faraday
Sin embargo, el proceso más misterioso –casi mágico- es el fenómeno de la
inducción mutua.
Para ello se propone la construcción de una bobina de chispa tomando como
idea básica al transformador de corriente alterna.
Descripción del problema.
Se requiere un dispositivo sencillo y fácil de construir para que los estudiantes
conozcan, comprendan y manejen los conceptos de voltaje, frecuencia,
magnetismo, inducción magnética, auto inducción, capacitancia,
amortiguación eléctrica, y conductividad.
Solución elegida
La inducción mutua es el principio de la bobina de chispa, por lo tanto, si se
usa un transformador adecuadamente adaptado, es posible generar un campo
eléctrico en el secundario de un transformador para ver el efecto de la
inducción mutua haciendo que el secundario genere una chispa.
Por tanto, la solución es construir un transformador que eleve el voltaje para
generar esta chispa.

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Diseño y desarrollo
figura 1
El mecanismo se inicia con la elección de un núcleo de hierro en el que se
enrollan 80 vueltas de alambre esmaltado de cobre cal. 20, según el siguiente
esquema
figura 2

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El secundario se hace con un embobinado de al menos 12000 vueltas de
alambre esmaltado calibre 35 a 38, es aquí donde se espera que se genere un
voltaje de varios miles de volts, a continuación, se propone una manera de
hacer el bobinado del secundario; haciendo 5 carretes de 2500 vueltas cada
uno. Pero este procedimiento se puede simplificar con una sola bobina que
contenga las 12500 vueltas, esto solo supone que si la bobina se llegara a
dañar se tendría que cambiar toda la bobina, en tanto que si se hacen cinco
bobinas de 2500 vueltas y alguna se llegara a dañar sustitución de ésta seria
más fácil.
figura 3
Se muestra un método para contar las vueltas del secundario valiéndose de un
berbiquí de perilla

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figura 4
El resultado final de los embobinados tendría un aspecto parecido a la
siguiente figura
figura 5
El tamaño aproximado de las partes del mecanismo que soportará a los
embobinados se muestra a continuación.

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figura 6
Mención especial merece el mecanismo de interrupción de la corriente, que en
este caso está formado por un platino automotriz y cuyo funcionamiento es el
de un relevador accionado por el magnetismo generado por el bobinado
primario.
figura 7

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figura 8
Lista de piezas
Varilla de 6 pulgadas de longitud y 3/8 de Diam.
1/4 kilo de alambre esmaltado cal. 35
100 gramos de alambre esmaltado cal. 20
un platino automotriz de deshecho
condensador de 0.25uF de 200 a 400 v.
Dos tornillos de bronce de 6-32 o 8-32 de 2 plg. De largo.
Dos pijas de madera
Tres tornillos estufa con turcas
Trozos de madera como se ilustran

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Funcionamiento
Ver figura 2
Cuando se conectan las pilas o el eliminador de barrerías, la corriente fluye a
través del vibrador o platino (3), el contacto se abre y cierra (1), el tornillo
ajustable y el enrollado primario, completándose el circuito de las pilas. El
hierro magnetizado atrae la armadura de hierro (2) y abre el circuito, lo que a
su vez desmagnetiza el hierro al cortar la corriente circulando desde las pilas.
La armadura del vibrador se suelta entonces yendo a su posición original
donde hace contacto otra vez. Este ciclo de aperturas y cierres de circuito se
repite cientos o miles de veces por minuto mientras las pilas estén conectadas.
Estas rápidas magnetizaciones y desmagnetizaciones del núcleo producen un
flujo magnético que cambia rápidamente y que enlaza las numerosas vueltas
del bobinado secundario e induce en él un alto voltaje alternativo que brinca el
espacio abierto a través del secundario. A esto le llamamos fenómeno de
inducción mutua entre dos bobinas.
El capacitor absorbe o suprime la chispa en (1), cuando el hierro del vibrador
es atraído hacia el núcleo al conectar las pilas, haciendo que la corriente
primaria de las pilas se reduzca a cero. Esto hace que el voltaje del
embobinado secundario sea mucho mayor, pues mientras más rápidamente se
reduzca el campo magnético, mayor es el voltaje inducido. Por tanto, el
tiempo es un elemento vital en la producción del voltaje secundario.
Cuando se conectan las pilas se genera una fuerza contra electromotriz
(voltaje de oposición o FCEM) que se opone a la corriente de las pilas,
evitando así que le campo magnético se establezca rápidamente en el núcleo.
Sin embargo, al interrumpirse la corriente en el primario, sucede lo contrario.
La corriente auto inducida tiende a prolongar o aumentar la corriente del
batería, el resultado retrasa la caída a cero y produce le chispoteo en (1). esta
acción es minimizada por el capacitor y la corriente primaria cae rápidamente.
Por cada cierre del primario, es inducida una corriente inversa u opuesta en el
bobinado secundario, mientras que por cada corte primario se induce un
impulso de corriente en la misma dirección en el secundario. La interrupción
de corrientes en el primario tiende por tanto a producir corrientes alternas en
el secundario, así se produce un chispoteo de un voltaje elevado que cambia
alternativamente de dirección con cada ciclo del vibrador primario.

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Evaluación
Lo obtenido
El prototipo que se presenta difiere del presentado en este proyecto a
consecuencia de las dificultades causadas por la falta de un contador de vuelta.
A demás ya no se fabrica el condensador electrolítico que se requiere por lo
que se sustituyó por uno de valores cercanos
Utilidad
Cumple con los objetivos planteados y satisface el problema planteado
Impacto social
Alos alumnos les motiva hacer esta clase de experimentos, pero los detiene el
costo de producción.
Adecuaciones y limitaciones del prototipo
Se aprecia que el prototipo es una adecuación del propuesto.

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Conceptos básicos
En 1813, Hans Christian Oersted predijo que se hallaría una conexión entre la electricidad y el
magnetismo. En 1819 colocó una brújula cerca de un hilo recorrido por una corriente y observó que la
aguja magnética se desviaba. Con ello demostró que las corrientes eléctricas producen campos
magnéticos. Aquí vemos cómo las líneas del campo magnético rodean el cable por el que fluye la
corriente.
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figura 9
voltaje
Voltio, unidad que mide la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. El
potencial eléctrico está relacionado con la energía potencial eléctrica.2
Condensador, dispositivo que almacena carga eléctrica. En su forma más
sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas (armaduras)
separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las
placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en
la otra placa.3
1"Campos magnéticos y corrientes," Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2000. © 1993-
1999 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.
2"Voltio," Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2000. © 1993-1999 Microsoft Corporation.
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3"Condensador," Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2000. © 1993-1999 Microsoft
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Electroimán, dispositivo que consiste en un solenoide (una bobina cilíndrica de
alambre recubierta de una capa aislante y arrollado en forma de espiral), en
cuyo interior se coloca un núcleo de hierro. Si una corriente eléctrica recorre la
bobina, se crea un fuerte campo magnético en su interior, paralelo a su eje.4
4"Electroimán," Enciclopedia Microsoft® Encarta® 2000. © 1993-1999 Microsoft
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