Leyes De Los Fisicos Newton, Joule, KIRCHHOFF, Ley De Ohm, Ley De Torricelli, LEY DE KEPLER

LEYES DE KIRCHHOFF

Con la ley de Ohm se pueden encontrar los valores de voltaje y corriente para un

elemento de un circuito, pero en general los circuitos están conformados por varios de

ellos, interconectados en una red o malla, la cual utiliza conexiones ideales, que

permiten fluir la corriente de un elemento a otro, sin acumular carga ni energía, con

esta apariencia la red recibe el nombre de circuito de elementos de parámetros

concentrados.

Los puntos donde se unen los diferentes elementos, que conforman el circuito en

general, se denominan Nodos, hay que tener cuidado, para no cometer el error, de

confundir varias conexiones con varios nodos, dentro de las cuales no existan

elementos del circuito, por ejemplo se ve en la figura (2.2.1a), donde se pueden

marcar varios puntos de conexión, pero es un solo nodo en realidad, para identificar

mejor los nodos a veces es buena idea dibujar el esquema del circuito; de tal forma

que se vean solo las conexiones entre elementos, por ejemplo, el circuito de la figura

anterior quedaría así (ver figura (2.2.1b)):

Después de identificar las conexiones o nodos, también se deben observar las

trayectorias que se forman, por ejemplo, en los circuitos mostrados se tienen

trayectorias sencillas que involucran una fuente independiente y una resistencia, esto

es un camino cerrado.

Si se sigue imaginariamente el camino que recorre la corriente, así como el agua

dentro de una tubería y se regresa al punto de donde se partió, se tiene un lazo o

camino cerrado, con estos conceptos se puede entrar a estudiar las técnicas básicas,

para resolver circuitos que contengan varios elementos y caminos. Ver figura 2.2.2.

Para resolver circuitos que contengan más de una resistencia y una fuente de voltaje o

corriente, en 1847 el físico alemán Gustav Kirchhoff (1824-1887), postulo dos leyes

que llevan su nombre y que se explican a continuación:

La primera ley de Kirchhoff se conoce como la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK)

y su enunciado es el siguiente:

"La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual

a cero en todo instante".

Para entender mejor esta ley se puede asimilar un nodo como la interconexión de una

red de acueducto, donde se tiene una conexión en forma de T, con tres tubos de los

cuales por dos de ellos llega el agua y por el tercero sale la suma de los dos anteriores,

si se lleva esto a la teoría de circuitos, la corriente viene siendo representada por el

flujo de agua y los conductores por los tubos, dentro de los tubos, no se puede

acumular el agua, por lo tanto toda la cantidad que entra en este sistema debe ser la

misma que sale, de la misma forma se asume que en los conductores y nodos no se

puede acumular carga, ni hay pérdidas de energía por calor, la corriente que entra al

nodo debe ser la misma que sale. Ver figura 2.2.3.

Otra forma de expresar la ley de corrientes de Kirchhoff es la siguiente:

La segunda ley de Kirchhoff se conoce como la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK)

y su enunciado es el siguiente:

"La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier lazo (camino

cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante".

Para entender mejor esta ley se puede reflejar dentro de un marco físico conservativo

como es el gravitacional, donde el desplazamiento de una masa, alrededor de una

trayectoria cerrada provoca un trabajo resultante de cero sobre la misma. Ver figura

2.2.4. El ejemplo más sencillo es en niño lanzando un balón al aire y recibiéndolo nuevamente, el balón describe una trayectoria cerrada cuyo trabajo total es igual a

cero.

Otra forma de expresar la ley de voltajes de Kirchhoff es la siguiente:

, en una trayectoria cerrada.

LEY DE JOULE.

Se ha dicho en la lección anterior que la corriente eléctrica puede producir calor o trabajo.

Si queremos desplazar una determinada carga eléctrica Q desde un potencial a otro, cuya diferencia sea de V voltios, el trabajo que desarrollaremos será tanto mayor cuanta más carga Q queramos desplazar y también tanto mayor cuanta más diferencia de potencial haya entre los puntos que queramos desplazar dicha carga Q.

Por lo que dicho trabajo será igual al producto de la carga Q por la diferencia de potencial V entre los dos puntos:W = V x Q por otro lado sabemos que Q = I x t (ver lección 3.1) W = V x I x t

Como hemos dicho que Potencia es igual al trabajo dividido por el tiempo: P = W / t tendremos que

P = V x I x t / t P = V x I

Sabemos por la Ley de Ohm que V = R x I =>luego P = R x I x I = R x I2

o también I = V / R => luego también podemos poner que P = V x V / R = V2 / R

así pues tenemos tres formas de calcular la potencia eléctrica:

P = V x I

P = R x I2

P = V2 / R

Evidentemente, el trabajo: W

W = V x I x t

W = R x I2 x t

W = (V2 / R) x t

Cuando el trabajo eléctrico se manifiesta en forma de calor, suele expresarse en CALORIAS. El número de calorías es fácil de calcular sabiendo que:

1 julio = 0,24 calorias (llamado equivalente calorífico del trabajo) o bien:

1 caloria = 4,18 julios (llamado equivalente mecánico del calor)

* Estos valores fueron demostrados por el físico inglés Joule (1845) donde encontró por primera vez la equivalencia entre calor y trabajo. Su experiencia estaba proyectada para comprobar que cuando una cierta energía mecánica se consume en un sistema, la energía desaparecida es exactamente igual a la cantidad de calor producido. En su célebre experiencia, un agitador de paletas se ponía en movimiento en el seno del agua y el calor desarrollado en ésta era comparado con el trabajo mecánico realizado sobre el agitador.

Así pues podemos decir que (LEY DE JOULE): C (calor) = 0,24 x R x I2 x

Ley de Ohm

La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente:

En donde, empleando unidades del Sistema internacional:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Se representa con la letra griega Ω).

En hidráulica se verifica

...