Reglas de kirchhoff

Practica de laboratorio virtual No. 5

REGLAS DE KIRCHHOFF

OBJETIVOS:

• Comprobar experimentalmente las Reglas de Kirchhoff: Regla de mallas y Regla de nodos utilizando un circuito de corriente directa formado por 2 fuentes de voltaje y 3 resistores
• Comparar los valores teóricos de la corriente y el voltaje con los valores experimentales mediante un circuito con dos fuentes aplicando las reglas de Kirchhoff.
• Aprender a utilizar un software de simulación de circuitos eléctricos CROCODILE TECHNOLOGY 1.0

MATERIALES:

• Simulador de circuitos eléctricos CROCODILE TECHNOLOGY 1.0
• Dos fuentes de voltaje DC
• Tres resistores de diferentes valores a 1/2W (se recomienda menores de 1KΩ)
• Multímetro digital

MARCO TEORICO

El procedimiento que se utiliza para analizar circuitos eléctricos es mediante el uso de dos sencillas reglas conocidas con reglas de Kirchhoff, fueron escritas por primera vez en 1845 por el físico alemán Gustav Kirchhoff

Primera regla (Regla de los nodos)

La suma de las corrientes que llegan a cualquier punto de unión de un circuito eléctrico (nodo), es igual a las corrientes que salen de èl. Es decir: [pic 1]

Esta regla es un enunciado de la conservación de la carga. Toda la corriente que entra a un punto dado en un circuito debe salir de ese punto debido a que la carga no puede acumularse en un punto. Otra forma de escribir la primera regla matemáticamente es

la sumatoria de todas las corrientes que convergen en un punto (nodo) debe ser cero[pic 2]

Segunda regla (Regla de las mallas)

La suma algebraica de los cambios de potencial a través de todos los elementos alrededor de cualquier lazo de circuito cerrado debe ser cero.[pic 3]

La segunda regla surge de la conservación de la energía. Una carga que se mueve por cualquier lazo cerrado en un circuito (la carga empieza y termina en el mismo punto) debe ganar tanta energía como la que pierde si se define un potencial para cada punto en el circuito. Su energía puede disminuir en la forma de caída de potencial, -IR, a través de un resistor o como el resultado de tener que mover la carga en dirección inversa a través de una fem. La segunda regla se aplica solo en circuitos en los cuales se define un potencial en cada punto, lo cual no puede satisfacerse si hay campos electromagnéticos variables.

Como una ayuda en la aplicación de la segunda regla, deben observarse las siguientes reglas:

• Si se recorre un resistor en la dirección de la corriente, el cambio de potencial a través del resistor es –IR
• Si un resistor se recorre en la dirección opuesta a la corriente, el cambio de potencial a través del resistor es +IR.
• Si una fem se atraviesa en la dirección de la fem (de – a + en las terminales) el cambio de potencial es +є
• Si una fem se atraviesa en la dirección opuesta de la fem (de + a - en las terminales) el cambio de potencial es –є

Nota: El número de ecuaciones independientes que se necesita para resolver el problema de encontrar las incógnitas (las corrientes) debe ser igual al número de incógnitas

PROCEDIMIENTO

!!!  ¡IMPORTANTE!!!

Para el circuito que se van a armar más adelante se recomienda que antes de hacer las mediciones con el multímetro (ya sea medir corriente o voltaje) realice los cálculos teóricos.

1. Usando las Leyes de Kirchhoff, resuelva el circuito de la Figura No. 1, es decir demuestre que las corrientes I1, I2 e I3, vienen dadas por las siguientes ecuaciones:

[pic 4]

   (1)                        (2)[pic 5][pic 6]

                (3)[pic 7]

1. Accede al simulador de circuitos eléctricos y electrónicos Crocodile Technology V.1 abriendo el siguiente archivo:

[pic 8]

1. También lo puede encontrar en la plataforma del  coes https://coes.udenar.edu.co/mod/folder/view.php?id=65391
2. Una vez lo abra debe aparecer la imagen que se ve en la Figura No. 2
3. Familiarizarse con el manejo del programa accediendo al video de como aprender a utilizar CROCODILE https://www.youtube.com/watch?v=3tfY-ieJS1k[pic 9]

1. Para la practica utilice los resistores con resistencias en Ω:  R1, R2 y R3    lo mismo que los valores de las fuentes de voltajes   y  en voltios dadas en la Tabla de Datos No. 1. (ELEMENTOS DEL CIRCUITO) [pic 10][pic 11]
2. Con los valores dados R1, R2, R3   y  realizar los cálculos teóricos para encontrar las intensidades de corriente I1, I2 e I3 y repórtelos en la Tabla de datos: CALCULOS TEORICOS (Sugerencia, utilice la hoja de cálculo de Excel para encontrar los valores teóricos)[pic 12][pic 13]
3. Montar el circuito de la Fig.No.1 en el simulador CROCODILE TECHNOLOGY V.1 el cual debe quedar como se muestra en la Fig.No.3

[pic 14]

1. Compare los valores “teóricos” de las corrientes con los valores experimentales medidos con el amperímetro en la escala de mA, (MEDICIONES SOBRE EL CIRCUITO) y calcule los porcentajes error comparando el valor teórico con los valores experimentales   y registre sus resultados en la Hoja de datos

Recuerde el error relativo porcentual   [pic 15]

1. Escriba algunas posibles causas de error

PROBLEMAS

1. Demostrar las ecuaciones (1) para el circuito de la figura 1 utilizando la Reglas de Kirchhoff
2. El amperímetro que se muestra en Fig. No. 4 muestra 2.0A. encontrar los valores de las corrientes I1, I2 y ε

Rtas. I1=0.714 A I2 = 1.29 A y ε=12.6V

[pic 16]

1.  Aplicando las Reglas de Kirchhoff encuentre el valor de las corrientes  en mA    para el circuito de la Fig.5[pic 17][pic 18]

Rtas. I1 = 846 mA; I2 = 462 mA; I3 = 1310 mA;

[pic 19]

HOJA DE DATOS

TABLA No.1

APLICACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF

ELEMENTOS DEL CIRCUITO

CÁLCULOS TEÓRICOS

MEDICIONES SOBRE EL CIRCUITO

PORCENTAJES DE ERROR

FECHA: ______________________________        PROGRAMA: __________________ GRUPO: ______

NOMBRE 1: _______________________________________________

NOMBRE 2: _______________________________________________

NOMBRE 3: _______________________________________________

NOMBRE 4: _______________________________________________

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