Leyes de Kirchhoff para Circuitos de Corriente Continua

Leyes de Kirchhoff para Circuitos

de Corriente Continua

Alex Fabián Guamán Carpio

Universidad de Cuenca

Cuenca, Ecuador

alex.guaman@ucuenca.edu.ec

Resumen— El presente informe trata sobre la Ley de Kirchhoff para circuitos de corriente continua y el cómo aplicar dicha ley para corroborar en los resultados medidos en el laboratorio. Para esta práctica usaremos dos circuitos los cuales serán detallados en el transcurso de la misma. Se realizarán mediciones de corriente y voltaje en cada elemento empleado para el circuito, para así poder realizar la comprobación respectiva mediante cálculos empleando la Ley de Kirchhoff.

1. INTRODUCCIÓN

Una de las leyes principales dentro del estudio de los circuitos electrónicos y de igual importancia a la ya estudiada Ley de Ohm son las Leyes de Kirchhoff que de igual manera a los realizado con las Leyes de Ohm, en la presente práctica se realizaran las mediciones y verificaciones mediante el uso de alguna de las leyes de Kirchhoff en circuitos de corriente continua.

Este tema es de gran importancia ya que nos facilitará la resolución de circuitos de corriente continua en donde ya se presenten circuitos más complejos, para ello esta práctica está dirigida a tomar medidas y obtener cálculos con las leyes de Kirchhoff, comprobar los resultados obtenidos y realizar un análisis crítico del comportamiento de estas leyes a fin de que el alumno siga adquiriendo experiencia de la materia y no se restrinja a realizar mecánicamente cálculos matemáticos que para la vida real pueden tener cierto margen de error como se notará a continuación.

1. OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

1. Analizar y comprobar los enunciados de las leyes de Kirchhoff para circuitos de corriente continua.

Objetivos Específicos

1. Reconocer la utilidad de las leyes de Kirchhoff, para la resolución de redes complejas de corriente continua.

1. Aplicar el análisis de mallas, para la resolución de circuitos de corriente continua.

1. Emplear correctamente los instrumentos de medición de voltaje, intensidad y resistencia.

1. Reconocer los elementos resistivos y sus valores mediante el código de colores.

1. MARCO TEÓRICO

RESISTENCIA EN SERIE Y PARALELO

Dos resistencias están en serie si por ellas pasa exactamente la misma corriente. Resistencias en serie se suman para obtener una resistencia equivalente:

Req = R1 + R2.

Dos resistencias están en paralelo si sobre los terminales correspondientes de éstas se establece un mismo voltaje. La resistencia equivalente de dos resistencias es el producto de éstas dividido por la suma de ambas:

Req = (R1× R2)/(R1+R2).

[pic 1]

Gráfico 1. “Conexión Serie y Paralelo”

Cuando tenemos conexiones en serie y paralelo se puede resolver el circuito de derecha a izquierda, encontrando resistencias equivalentes en las diferentes conexiones (Gráfico 2).

[pic 2]

V1 + V2 + V3 + … Vn = 0

Para emplear la ley del voltaje, debemos asignar un signo a cada voltaje en el lazo, en función de la dirección de referencia. Si la corriente va de más a menos, el voltaje será positivo, si va de menos a más, la tensión será negativa.

[pic 3]

Gráfico 2. “Resistencias en Serie-Paralelo”

1. Acoplamiento resistencias: serie-paralelo

Su objetivo es reducir a una resistencia equivalente todas las resistencias que estén en un circuito eléctrico.

[pic 4]

1. Ley de Corrientes de Kirchhoff

La Ley de Corrientes de Kirchhoff dice que, en cualquier nodo de un circuito, la suma de corriente es igual a 0.

I1 + I2 + I3 + …. In = 0

Para aplicar esta ley, debe asignarse a cada corriente del nodo un signo según una dirección de referencia, si sale del nodo la corriente es positiva y si entra al nodo la corriente es negativa.

[pic 5]

Gráfico 3. “Ley de Corrientes de Kirchhoff”

[pic 6]

1. Ley de Voltajes de Kirchhoff

La Ley de Voltajes de Kirchhoff nos dice que la suma algebraica alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es igual a 0.

Gráfico 4. “Ley de Voltajes de Kirchhoff”

1. Análisis de mallas

Se puede resolver los circuitos por el método de malla, para ello se procede de la siguiente forma:

1.- Determinar las mallas que tiene el circuito.

2.- Dibujar corrientes de malla en sentido horario de preferencia.

3.- Escribir un sistema de matrices de la siguiente forma:

[pic 7]

En la matriz de voltajes, debemos escribir la suma de los voltajes de las fuentes que tenemos en cada malla anteponiendo el signo + o – por el que salgamos al movernos en sentido horario.

1. Principio de Funcionamiento de una batería: sus tipos

El principio fundamental de una batería consiste en las reacciones de oxidación-reducción (redox) de ciertas sustancias químicas, una de las cuales pierde electrones (se oxida) mientras la otra gana electrones (se reduce), pudiendo retornar a su configuración inicial dadas las condiciones necesarias: la aplicación de electricidad (carga) o el cierre del circuito (descarga).

Las baterías contienen celdas químicas que presentan un polo positivo (ánodo) y otro negativo (cátodo), así como electrolitos que permiten el flujo eléctrico hacia el exterior. Dichas celdas convierten la energía química en eléctrica, mediante un proceso reversible o irreversible, según el tipo de batería, que una vez completo, agota su capacidad para recibir energía. Existen dos tipos básicos de baterías:

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