Laboratorio 01 LEY DE OHM LEYES DE KIRCHHOFF

Ley de OhmLa Ley de Ohm establece que La intensidad de la corriente elctrica que circula por un conductor elctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, fue en 1827 que el cientfico George Simon Ohm observ que en ciertas configuraciones elctricas la razn del voltaje aplicado a la corriente resultante es una constante, desde entonces esta ley se conoce como la Ley de Ohm y matemticamente se lo expresa como:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)V = Diferencia de potencial en voltios (V)R = Resistencia en ohmios ().

Circuitos en serie En un circuito en serie los receptores estn instalados uno a continuacin de otro en la lnea elctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos ser la misma que la que atraviesa el ltimo. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

Circuito en paraleloEn un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentacin lo est de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia lnea, aunque haya parte de esa lnea que sea comn a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, aadiremos una nueva lnea conectada a los terminales de las lneas que ya hay en el circuito.

Cada de tensin en un receptor Aparece un concepto nuevo ligado a la tensin. Cuando tenemos ms de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos cada de tensin.

La corriente en los circuitos serie y paralelo Una manera muy rpida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imaginar la circulacin de los electrones a travs de uno de los receptores: si para que regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito est en serie.

Caractersticas de los circuitos serie y paralelo SerieParalelo

ResistenciaAumenta al incorporar receptoresDisminuye al incorporar receptores

Caida de tensin Cada receptor tiene la suya, que aumenta con su resistencia. La suma de todas las cadas es igual a la tensin de la pila. Es la misma para cada uno de los receptores, e igual a la de la fuente.

Intensidad Es la misma en todos los receptores e igual a la general en el circuito. Cuantos ms receptores, menor ser la corriente que circule. Cada receptor es atravesado por una corriente independiente, menor cuanto mayor resistencia. La intensidad total es la suma de las intensidades individuales. Ser, pues, mayor cuanto ms receptores tengamos en el circuito.

Clculos

Leyes de Kirchhoff Hasta ahora se ha descrito el comportamiento de los circuitos simples, en base a los conceptos de potencial, corriente, resistencia y se ha utilizado la ley de Ohm esencialmente. En esta prctica se utiliza un conjunto ms general de principios conocidos como leyes de Kirchhoff, para circuitos en redes elctricas ms complejas. Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes bsicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell).Para poder enunciar la primera Ley de Kirchhoff hay que definir: Nodo: Punto de un circuito en el que se unen tres o ms conductores. Rama: Parte del circuito unida por dos nodos. Malla: Recorrido cerrado dentro de un circuito.

La primera ley de Kirchhoff Se basa en la ley de conservacin de la carga elctrica, y establece que "la suma de la corrientes en un nodo debe ser siempre igual a cero":

Esto es la cantidad de carga que entra a un nodo cualquiera en un cierto instante, es igual a la cantidad de carga que sale de ese nodo.

Ejemplo: tenemos un nodo donde se unen un terminal de una resistencia, un foquito, una fuente de voltaje y un alambre. La suma de las corrientes que entran al nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen del nodo. Tambin la suma de corrientes en el nodo es igual a cero.

La segunda ley de Kirchhoff La segunda regla se deduce de la conservacin de la energa. Es decir, cualquier carga que se mueve en torno a cualquier circuito cerrado (sale de un punto y llega al mismo punto) debe ganar tanta energa como la que pierde. Se basa en la conservacin de la energa, y establece que: " la suma de las diferencias de potencial en cualquier entorno conductor cerrado de la red elctrica, debe ser siempre igual a cero". Recurdese que la diferencia de potencias entre dos puntos a y b es el trabajo (energa) por unidad de carga que adquiere o se pierde al mover la carga desde a hasta b. matemticamente:

Para aplicar correctamente la segunda ley de Kirchhoff, se recomienda asumir primero un sentido de recorrer la malla. Una vez hecho esto se asigna signos positivos a todas las tensiones de aquellas ramas donde se entre por el terminal positivo en el recorrido de la malla y se asigna signos negativos cuando entre por el terminal negativo de la rama.

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 un simple lazo. El procedimiento para analizar un circuito ms complejo se simplifica enormemente al utilizar las Leyes de Kirchhoff. Normalmente, en tales problemas algunos de las fuentes de voltaje, corriente y resistencias son conocidas y otras desconocidas. El nmero de ecuaciones obtenidas de las reglas de Kirchhoff ha de ser siempre igual al nmero de incgnitas, para poder solucionar simultneamente las ecuaciones.

Ejemplo de circuito en serie

En este circuito solo hay un camino para los electrones por tanto solo hay una malla y la corriente es la misma para todas las resistencias.

Esto lo que significa es que podemos remplazar nuestro circuito por uno equivalente, por el que pasa la misma corriente i.

Comprobacin de las leyes de KirchhoffSe mide el voltaje de la fuente de alimentacin, observe que se ha conectado una fuente de DC, lo que significa que el voltaje de la fuente se mantiene constante en el tiempo mientras el experimentador no cambie su valor.Para la medicin con instrumento (Voltmetro) se debe seguir los siguientes pasos: Medicin de Voltaje: el instrumento se coloca en paralelo al elemento donde se desea averiguar su voltaje o cada de voltaje. Medicin de Corriente: el instrumento se coloca en serie al elemento donde se quiere averiguar la corriente que circula por dicho elemento. Vea el siguiente ejemplo grfico.

Desconectando el voltmetro de la fuente y conectndolo a la resistencia R1 se mide la cada de potencial de esta.

El valor medido debe coincidir con la Ley de Ohm la cual nos dice que la diferencia de potencial en esa resistencia es:

Se hace lo mismo para las otras resistencias

Si remplazamos estos valores en la ecuacin 1 se tiene

Ejemplo de circuito en paralelo

Lo primero que se debe hacer es identificar los nodos donde existen ms de dos ramas(o caminos) por los que las corrientes pueden circular.Como se puede observar en la figura la corriente sale del terminal positivo de la fuente y llegan a un punto comn donde hay 2 ramas o caminos, a este punto lo identificaremos como el primer nodo (a), en forma similar tendremos otro nodo (b) donde las corrientes se encuentran de nuevo para ir de retorno al terminal negativo de la fuente, de esta manera ha recorrido toda la malla principal.

Como se puede observar se cumple la Ley primera ley de Kirchhoff

MATERIALES: Protoboard Resistencias (1K;3.3K;2.2K;2.7K,1.5K) Multmetro Fuente de Voltaje Conectores