Question

Un niño en su casa requiere conectar un juguete eléctrico que funciona con 12 voltios, pero la red eléctrica de su hogar proporciona 120 voltios, entonces usted hace uso de sus conocimientos de física y decide que debe fabricar un trasformador. Para que este artefacto cumpla la función requerida se debe cumplir que:

a. el numero de vueltas en el primario sea diez veces menor que en el secundario

b. el numero de vueltas en el primario sea de 120

c. el numero de vueltas en el secundario sea diez veces menor que en el primario

d. el número de vueltas en el secundario sea 12.

DEBE JUSTIFICAR LA RESPUESTA

Answer 1

Estamos en presencia de un ejercicio de Cálculo básico de transformadores, siendo este un transformador de tensión, revisando conceptos, el bobinado primario es aquel por donde la energía eléctrica ingresa al circuito en este caso donde la tensión 120V, y el secundario es el bobinado por donde la energía sale del transformador, en este caso donde hay una tensión de 12V.

Aquí es importante la relación de transformación.

$\frac{N_{s} }{N_{p} } =  \frac{V_{s} }{V_{p} }$

Donde Ns es el número de vueltas del secundario, Np el número de vueltas del primario y Vp y Vs respectivamente las tensiones en el secundario y el primario. Ahora analizamos cada respuesta:

a. el número de vueltas en el primario sea diez veces menor que en el secundario.

Te queda que:

$10.N_{p} =N_{s}$

$\frac{N_{s} }{N_{p}} = \frac{10.N_{p} }{N_{p}} = 10$

Entonces queda:

$10 = \frac{V_{s} }{V_{p} } = \frac{V_{s} }{120V}  => V_{s} = 1200V$

Esta respuesta queda descartada.

b. El número de vueltas en el primario sea de 120.

El bobinado primario puede tener 120 vueltas para cumplir con el cometido pero no necesariamente tiene que ser así, si el primario tuviera otra cantidad de vueltas el transformador puede cumplir la función en tanto la relación de transformación sea la correcta, además en la elección de las vueltas de cada bobinado influyen otros factores que no viene al caso tratar acá.

Es una condición suficiente pero no necesaria.

c. El número de vueltas en el secundario sea diez veces menor que en el primario.

quedaría así.

$\frac{N_{s} }{N_{p} } = \frac{N_{s} }{10.N_{s} } = \frac{V_{s} }{V_{p} }  = 0,1   \\\\ V_{s} = 0,1 V_{p} = 0,1.120V = 12V$

Esta es una condición que debe cumplirse.

d. El número de vueltas en el secundario sea de 12

Es lo mismo que en la respuesta b, no es necesario que el número de vueltas del secundario sea de 12 para que el transformador cumpla su función, lo que importa es que la relación de transformación se cumpla. Además hay otros factores que no viene al caso tratar acá a la hora de elegir las vueltas de cada bobinado.

Resumiendo la respuesta es: Solo es necesario que el transformador cumpla con C para que pueda cumplir la función requerida.