PRÁCTICA Nº 7: LEYES DE KIRCHHOFF

[pic 1][pic 2][pic 3]LaboratorioElectricidad y

Magnetismo

PRÁCTICA Nº 7:

LEYES DE KIRCHHOFF

A.        COMPETENCIA

Mide las corrientes y tensiones en circuitos eléctricos mixtos verificando las leyes de

Kirchhoff en un simulador de circuito eléctrico con ética científica.

B.        INFORMACIÓN TEÓRICA B.1 Leyes de Kirchhoff

Las leyes de Kirchoff son útiles para saber cómo se distribuyen las corrientes en una red de conductores eléctricos.

• Primera ley de Kirchoff (Ley de Nudos)

Establece que la suma algebraica de las corrientes que concurren en un nudo es nula. ∑ 𝐼 = 0        (1)

Por convencionalismo se consideran positivas las corrientes que ingresan al nudo y negativas las que salen de él.

• Segunda ley de Kirchoff (Ley de mallas)

Establece que la suma algebraica de las fem en una malla cualquiera menos la caída de tensión en los elementos de la misma malla es igual a cero. ∑ ε − ∑ 𝑅∙𝐼 = 0        (2)

Para la aplicación de esta ley es necesario asignar un sentido convencional de circulación positiva para cada malla, y considerar positivas las corrientes y fem que concuerden con este sentido y negativas las que no lo hagan.

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Figura 1: Representación esquemática de las leyes de Kirchhoff

En el nodo a: 𝐼1 + 𝐼2 = 𝐼3

En el nodo b: 𝐼3 = 𝐼1 + 𝐼2

En la malla A: ε1 − 𝐼3𝑅1 = 0

En la malla B: ε2 − 𝐼2𝑅2 − 𝐼3𝑅1 = 0

CUESTIONARIO PREVIO

1. ¿En qué principios se basan las leyes de Kirchhoff?

Se basan en el principio de conservación de energía y la carga de circuitos eléctricos; que pueden derivarse de las ecuaciones de Maxwell. Se usan para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto del circuito.

1. Indique las leyes las leyes de Kirchhoff.

• Ley de Nudos: También llamada ley de corrientes. Establece que la suma de la corriente que entra al nodo es igual a la suma de la corriente que sale, por ende, la suma algebraica de corrientes vendría a ser nula, ya que ambas pasan por el nodo. Se basa en el principio de conservación.
• Ley de mallas: También llamada ley de lazos. Nos indica que la suma de todas las caídas de tensión menos la tensión total suministrada, ósea la suma de las fem, es igual a cero. Para su aplicación se asigna a un sentido convencional de circulación positiva para cada malla y considerar positivas las corrientes y fem que vayan en el mismo sentido, mientras que las negativas no lo hagan.

1. ¿Cuál es el significado físico de la segunda ley de Kirchhoff (para el voltaje)?

Al estar basada en el principio de conservación de la energía, e implicar que la suma algebraica de la energía producida dentro de un sistema siempre permanece constante.

1. Para el circuito de la figura 2, indique las ecuaciones para determinar las intensidades de corriente eléctrica en función del valor de las resistencias, las fems y la bombilla.

Primera Ley:[pic 5]

Segunda ley:

C.        MATERIALES Y ESQUEMA

01 programa de simulación de laboratorio de electricidad (TinkerCad). https://www.tinkercad.com 1 Placa de circuito.

2 Fuentes de tensión. (según acuerdo en clase) 1 Bombilla.

31 Resistencias. Multímetro digital.(𝑅1 = 10Ω, 𝑅2 = 33Ω, 𝑅3 = 47Ω)

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Figura 2: Esquema de la práctica virtual

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Figura 3: Ejemplo armado de circuito eléctrico para la práctica virtual

D.        PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Acceda al link proporcionado en el apartado C.
2. Seleccione los componentes de la lista de materiales del apartado C.
3. Conecte los componentes del circuito como se muestra en el esquema de la figura 2

(use 5V para ambas fuentes).

1. Mida las intensidades de corriente en cada rama del nudo a y para el nudo b. Anótelos en la siguiente tabla.

Tabla N°1: Intensidades de Corriente Eléctrica.

𝑅3

1. Tomando en cuenta la polaridad de las tensiones y con ayuda del voltímetro digital anótelos en la siguiente tabla. ∆𝑉 mida las diferencias de potencial ( ) en todos los elementos de las mallas A y B,

Tabla N°2: Diferencias de potencial en ambas mallas

        𝐸1        𝐸2

...