Informe fisca electrica

CIRCUITOS DE CORRIENTE DIRECTA. LEYES DE KIRCHHOFF

Santiago Montalvo García. Neder Llorente López. Carlos Nieves.
Universidad Tecnológica de Bolívar, Cartagena, Colombia. Laboratorio de física eléctrica. Grupo k2, subgrupo III.

Resumen
En el siguiente trabajo se expone un estudio realizado acerca de las leyes de kirchhoff, mediante un análisis a circuitos formados de tal forma que seaposible aplicar dichas leyes, como los formados por uniones de resistores en paralelo y serie, conectados también a una FEM (fuente electromotriz) de los cuales obtuvimos unos valores experimentales acerca de la corriente que fluía en varios puntos del circuito, el voltaje y la resistencia, los cuales fueron comparados con datos teóricos basados en las leyes de kirchhoff para nodos y mallas.Palabras claves: leyes de kirchhoff, circuitos en DC, nodo, malla, corriente.

Abstract

Keywords:

1. Fundamentación teórica
1.1. Leyes de Kirchhoff.
Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes básicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) para circuitos de baja frecuencia. Aunque no tienen validez universal, forman la base de la Teoría de Circuitos y de gran partede la Electrónica. Pueden enunciarse en la forma siguiente:
* Ley de Kirchhoff para los nudos o de las corrientes. (Un nudo en un circuito es un punto en el que confluyen varias corrientes). La suma algebraica de las corrientes que inciden en un nudo, consideradas todas ellas entrantes o todas ellas salientes, es cero (ley de conservación de la carga).

Figura 1. Nudo en el que confluyencinco ramas.

La aplicación de esta ley al nudo de la figura 1.a puede expresarse en la forma: I1+I2+I3+I4+I5 = 0
La consideración de que una corriente es entrante o saliente se hace en principio de una forma totalmente arbitraria, ya que si una corriente I es entrante, se puede sustituir por una corriente -I saliente y viceversa. El sentido real de la corriente dependerá de cuál de los dos signossea numéricamente el correcto. En el nudo de la figura 2.b, las corrientes I3 e I5 se han supuesto salientes, por lo que -I3 y -I5 serían entrantes. La ley que discutimos nos proporciona en este caso la siguiente expresión:
I1+I2-I3+I4-I5 = 0 ó I1+I2+I4 = I3+I5
Por tanto, esta ley se podría enunciar en la forma equivalente: En un nudo, la suma de las corrientes entrantes ha de ser igual a lasuma de las salientes. De forma análoga a la ley anterior, podremos expresarla simbólicamente:
∑I=0
* Ley de Kirchhoff para las mallas o de las tensiones. En un circuito cerrado o malla, la suma algebraica de las diferencias de potencial entre los extremos de los diferentes elementos, tomadas todas en el mismo sentido, es cero (ley de conservación de la energía).

Figura 2. Malla de uncircuito eléctrico.

La aplicación de esta ley a la malla de la figura 2 puede expresarse matemáticamente en la forma siguiente:
(VA - VB) + (VB - VC) + (VC-VD) + (VD-VE) + (VE-VA) =0
Donde las diferencias de potencial se han tomado en el sentido indicado por la
Flecha de la corriente de malla de la figura 2. Esta ley se puede expresar simbólicamente como:
∑V=0

1.2. Análisis de mallas.
Paraanalizar un circuito como el de la figura 3, supondremos una corriente para cada malla independiente y plantearemos un sistema de ecuaciones lineales con tantas ecuaciones e incógnitas como mallas independientes haya.
Veamos el ejemplo de la figura 3:

Figura 3. Circuito eléctrico con dos mallas.

Este circuito tiene dos mallas independientes, por las que suponemos que circulan las corrientesI1 e I2 en el sentido de las agujas del reloj, tal como se indica en la figura. Por el elemento R2 circularán tanto I1 como I2 en sentidos contrarios, por tanto la corriente real que circula por él es la superposición de ambas: I1 - I2. La primera ecuación la obtendremos aplicando la ley de Kirchhoff de las tensiones a la primera malla:
V1= I1R1 + (I1- I2) R2 + I1R3
La segunda ecuación se...