Taller leyes de kirchhoff

A. DESCRIPCIÓN El presente documento da a los estudiantes una introducción a los circuitos eléctricos y a las leyes de Kirchhoff. B. OBJETIVO Dar a conocer a los estudiantes las leyes básicas de circuitos eléctricos; esto se logra haciendo que implementen sus primeros circuitos sencillos y comprobando a través de mediciones hechas a ellos tales leyes básicas. C. MARCO TEÓRICO Existen dos tipos dedispositivos, los activos constituidos por fuentes de voltaje o corriente capaces de suministrar ó controlar la energía para la red eléctrica, y los pasivos que absorben o almacenan la energía procedente de las fuentes. En la figura podemos observar el diagrama eléctrico de una linterna de mano, está constituido por una batería, la cual es un dispositivo activo, y una lámpara incandescente mismaque se puede considerar como un dispositivo pasivo. En todo circuito eléctrico están presentes tres parámetros importantes relacionados entre sí, el voltaje, la corriente y la resistencia.

Figura 1. Circuito eléctrico 1. ESTRUCTURAS DE CIRCUITOS Los elementos de circuito se pueden conectar de diferentes formas, hay dos formas de conexión que son las mas usadas y básicas en el análisis decircuitos.

1.1. CIRCUITO EN SERIE Dos elementos o circuitos están conectados en serie cuando son los dos unicos elementos que están conectados a un nodo. Como consecuencia de la ley de Corrientes de Kirchhoff las corrientes en dos o más elementos en serie son iguales: IA = IB

Figura 2. Circuito en serie El circuito A está en serie con el circuito B. Es de tener en cuenta un caso como elsiguiente:

Figura 3. Ejemplo de circuito que no está en serie El elemento A no está en serie con B (A y B no son los únicos dos elementos en el nodo), ni en serie con C ( A y C no son los únicos dos elementos en el nodo), pero A está en serie con el circuito formado por B y C, la corriente IA es entonces igual a la corriente total IX en el circuito de B y C. 1.2. CIRCUITO EN PARALELO Dos elementos ocircuitos están conectados en paralelo cuando los terminales de ambos elementos están conectados a dos nodos comunes. Como consecuencia de la ley de Voltajes de Kirchhoff los voltaje en dos o más elementos en paralelo son iguales: V A = VB

Figura 4. Circuito paralelo

El circuito A está en paralelo con el circuito B. Es de tener en cuenta un caso como el siguiente:

Figura 5. Ejemplo decircuito que no está en paralelo El elemento A no está en paralelo con B (el nodo inferior de A no es el nodo inferior de B), ni en paralelo con C ( el nodo superior de A no es el nodo superior de B), pero A está en paralelo con el circuito formado por B y C, el voltaje VA es entonces igual al voltaje total VX en el circuito de B y C. 2. LEYES DE KIRCHHOFF El análisis de algunos circuitos simples cuyoselementos incluyen baterías, resistencias y condensadores en varias combinaciones, se simplifica utilizando las reglas de Kirchhoff. Estas reglas se siguen de las leyes de conservación de la energía y de la carga. Un circuito simple puede analizarse utilizando la ley de Ohm y las reglas de combinaciones en serie y paralelo de resistencias. Muchas veces no es posible reducirlo a un circuito de unsimple lazo. El procedimiento para analizar un circuito más complejo se simplifica enormemente al utilizar dos sencillas reglas llamadas reglas de Kirchhoff : 1. La suma de las corrientes que entren en una unión debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de la unión. (una unión es cualquier punto del circuito donde la corriente se puede dividir). 2. La suma algebraica de los cambios depotencial a través de todos los elementos alrededor de cualquier trayectoria cerrada en el circuito debe ser cero. 2.1. LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. La primera regla se establece de la conservación de la carga. Es decir, cuanto corriente entre en un punto dado del circuito debe salir de ese punto, ya que la carga no puede perderse en ese punto. Se considera positiva una corriente que entra al...