Ensayo electricidad. La ley de Ohm, la ley de Kirchhoff y la ley de Faraday

Ensayo

Introducción

La ley de Ohm, la ley de Kirchhoff y la ley de Faraday son algunas de las leyes fundamentales o más importantes dentro de la electricidad, con estas leyes podemos interpretar los fenómenos físicos que ocurren dentro de cualquier circuito, ya sea un circuito serie, paralelo o mixto.

En general la corriente continua es un movimiento de electrones. Cuando estos electrones circulan por un conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta “dificultad” se le llama resistencia eléctrica.

La ley de Ohm relaciona el valor de las resistencias de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos.

Por otra parte de la ley de Kirchhoff menciona que en cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.

Además la ley de Faraday menciona que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde.

Leyes de Ohm

La ley de ohm fue postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, esta ley es una de las tres leyes fundamentales o más importantes dentro del estudio de la electricidad, en compañía de las leyes de Kirchhoff tanto del voltaje como de la corriente.

La ley de ohm está estrechamente relacionada a los valores de las unidades básicas presentes el cualquier tipo de circuito eléctrico como son:

1. Voltaje (V): Se refiere a la fuerza que deja que los electrones puedan tener movimiento a través del material conductor. Su unidad de medición son los voltios (V).
2. Intensidad de corriente (I): Es la circulación de electrones que van de un punto a otro. Su unidad de medición son los amperios (A).
3. Resistencia (R): Es la obstrucción que se le presenta a los electrones dentro de un conducto. Su unidad de medición son los ohmios (Ω).

La ley de Ohm relaciona estas magnitudes de la siguiente manera. Su enunciado dice que:

“La intensidad de corriente que circula por un circuito, es directamente proporcional al voltaje o tensión del mismo e inversamente proporcional a la resistencia que presenta.” (pr-ser-uj, 2017)

En forma matemática o de fracción se expresa de la siguiente manera:

I=VT/RT

Con esta expresión también se puede calcular dentro de un circuito, una magnitud a partir de las otras dos. Es decir para calcular la intensidad de corriente se calcula directamente con la expresión anterior, para calcular el voltaje se modifica la fracción, pasando R que está dividiendo al otro lado de la igualdad multiplicando por lo tanto la expresión es la siguiente: V =R.I

Además, si se desea calcular R, en la anterior formula pasamos la I que está multiplicando al otro lado de la igualdad pero ahora dividiendo, al separar de esta forma R. la expresión será: R=V/I

Dentro de un circuito en serie también se puede obtener la resistencia total de la siguiente manera  RT=R1+R2+R3+R4+…+RN para poder obtener la intensidad total con la formula ya mencionada (I=VT/RT)

De la misma manera para el circuito paralelo se puede calcular la resistencia total de la siguiente forma RT=   y así poder obtener la intensidad total (I=VT/RT).[pic 1]

Leyes de Kirchhoff

En el año 1846 el ingeniero Gustav Kirchhoff presentó un par de leyes en las cuales se fundamentaba la conservación de la energía y la carga de circuitos eléctricos, estas leyes fueron denominadas Leyes de Kirchhoff en honor a su creador. Son base y parte fundamental para el estudio de la electricidad y la electrónica, y en resumen, se puede decir que las leyes de Kirchhoff permiten determinar las tensiones y corrientes en cualquier parte de un circuito eléctrico. (Euston 96, s.f.)

La primera de las leyes es conocida como la ley de corrientes de Kirchhoff la cual se indica como LCK. Debido a esta ley es que se puede interpretar o conocer el comportamiento que tiene la corriente en un nodo de un circuito eléctrico.

El enunciado de la primera ley de Kirchhoff indica que la corriente que pasa por un nodo es igual a las corrientes de la salida; a su vez habla que las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la suma de las corrientes salientes. (Euston 96, s.f.)

Expresado de otra manera se puede entender que la suma de las corrientes que entran en un nodo será igual a la suma de las corrientes que salen del mismo nodo. Por lo cual se puede observar o determinar que la energía en un circuito eléctrico se distribuye de distintas formas pero se conserva.

La segunda ley de Kirchhoff es conocida como ley de mallas y establece que la suma de todas caídas de tensión en una malla es igual a la tensión suministrada de alimentación. (Infootec, s.f.)

De la ley de mallas se puede entender que dentro de una malla, al sumar todas las caídas de tensión, el resultado será igual a la tensión que se está suministrando a esa malla. Es decir, que al sumar de manera algebraica las caídas de tensión de la malla en cuestión, el resultado será cero.

Una de las principales aplicaciones de las leyes de Kirchhoff es el indicar sobre cada resistencia o elemento del circuito el sentido que se supone tiene la corriente, generalmente se considera que el sentido es igual al de las manecillas del reloj, sin embargo solo se puede comprobar hasta después de hacer los cálculos correspondientes.

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