Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
UNIVERSIDAD CATOLICA SANTA MARIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA, MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA CIRCUITOS ELECTRICOS I INFORME GRUPO:08 PRESENTADO POR: VENTURA CALLA KAREN SEMESTRE IMPAR AREQUIPA-PERU 2019 SESION 3: ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LAS LEYES DE KIRCHOFF Ley de Corrientes - Ley de Tensiones I. OBJETIVO: - Analizar y verificar en forma experimental las dos leyes de Kirchoff: - Ley de Corrientes. - Ley de Tensiones. - Darle una utilización practica como un método muy importante para la solución de los circuitos eléctricos. II. MARCO TEÓRICO: LAS LEYES DE KIRCHOFF Con la ley de Ohm se pueden encontrar los valores de voltaje y corriente para un elemento de un circuito, pero en general los circuitos están conformados por varios de ellos, interconectados en una red o malla, la cual utiliza conexiones ideales, que permiten fluir la corriente de un elemento a otro. Los puntos donde se unen los diferentes elementos, que conforman el circuito en general, se denominan Nodos, hay que tener cuidado, para no cometer el error, de confundir varias conexiones con varios nodos, dentro de las cuales no existan elementos del circuito, por ejemplo se ve en la figura a, donde se pueden marcar varios puntos de conexión, pero es un solo nodo en realidad, para identificar mejor los nodos a veces es buena idea dibujar el esquema del circuito; de tal forma que se vean solo las conexiones entre elementos, por ejemplo, el circuito de la figura anterior quedaría así (ver figura b): Después de identificar las conexiones o nodos, también se deben observar las trayectorias que se forman, por ejemplo, en los circuitos mostrados se tienen trayectorias sencillas que involucran una fuente independiente y una resistencia, esto es un camino cerrado. Para resolver circuitos que contenga más de una resistencia y una fuente de voltaje o corriente, en 1847 el físico alemán Gustav Kirchhoff (1824-1887), postulo dos leyes que llevan su nombre y que se explican a continuación: Ley de voltajes La segunda ley de Kirchhoff se conoce como la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK) y su enunciado es el siguiente: "La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier lazo (camino cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante". Ley de corrientes La primera ley de Kirchhoff se conoce como la ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) y su enunciado es el siguiente: "La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual a cero en todo instante". Para entender mejor esta ley se puede asimilar un nodo como la interconexión de una red de acueducto, donde se tiene una conexión en forma de T, con tres tubos de los cuales por dos de ellos llega el agua y por el tercero sale la suma de los dos anteriores, si se lleva esto a la teoría de circuitos, la corriente viene siendo representada por el flujo de agua y los conductores por los tubos, dentro de los tubos, no se puede acumular el agua, por lo tanto toda la cantidad que entra en este sistema debe ser la misma que sale, de la misma forma se asume que en los conductores y nodos no se puede acumular carga, ni hay pérdidas de energía por calor, la corriente que entra al nodo debe ser la misma que sale. Ver figura siguiente: III. ELEMENTOS A UTILIZAR: - 03 Resistencias variables de 0-44 ohmios, 4.4 A ; - 03 resistencias de 180 ohmios, 1.6 A - 1 Amperímetro c.c., analógico, 0-1-5 amp - 1 variac monofásico 0-230 V, 3.2 A - 04 Multímetros digitales - 1 Puente de diodos. - conductores de conexión. IV. ACTIVIDADES: CASO 1: LEY DE VOLTAJES a) Armar el siguiente adjunto, con resistencias de 44 ohmios: b) Verificar antes de energizar el circuito la correcta escala de los instrumentos así como su conexión. Regular el variac hasta obtener una tensión de salida de 20 V de corriente continua. c) Registrar para 4 diferentes valores de R1, R2 y R3 los valores de los voltímetros (V1, V2, V3), y el valor del amperímetro. La resistencia total como mínimo será de 15 ohmios. CASO 2: LEY DE CORRIENTES: b) Armar el circuito de la figura adjunta, con resistencias de 180 ohmios, regular la tensión continua a 20 V c) Registrar para 4 diferentes valores de R1, R2 y R3 los valores de los amperímetros (A1, A2, A3, A), y el valor del voltímetro (Tener cuidado de no sobrepasar la corriente máxima permitida por los equipos). 6.502 6.293 11.58 10.49 20 20 20 20 15.59519. 58 19.505 19.727 0.43 0.35 0.53 0.26 8.68 4.487 5.165 5.287 4.413 8.80 2.760 5.287 15 18 22 40 20 13 10 20 10 25 5 15 0.282 0.196 0.328 0.164 50 110 150 140 70 100 60 120 d) Es muy importante anotar el sentido de cada corriente y la polaridad de la tensión. La resistencia total como mínimo será de 15 ohmios. V. CUESTIONARIO: 1. Explique en qué consiste la primera ley de Kirchoff de Corrientes en los nodos. En todo circuito eléctrico digno de ser analizado, existen lo que se conocen como “nodos” se dice que un nodo existe donde dos o mas componentes tienen una conexión en común. La definición de la primera ley de Kirchoff es la siguiente “La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes” 2. Explique en qué consiste la Segunda ley de Kirchoff de Voltajes. La segunda ley de Kirchoff dice que “La suma de los voltajes alrededor de una trayectoria o circuito cerrado debe ser cero“, esto se explica también desde el punto de vista de la conservación de energía. Se la conoce como la ley de las tensiones. 3. Comprobar teóricamente la primera ley de Kirchoff de Corrientes en los nodos, para las mediciones que se realizaron con distintos valores de las resistencias y con la fuente de 20V, tabular su respuesta. A teo1 A teo2 A teo 3 0.285 0.25 0.3 0.2 0.18 0.15 0.33 0.3 0.22 0.17 0.14 0.12 4. Comprobar teóricamente la Segunda ley de Kirchoff de Voltajes, para las mediciones que se realizaron con distintos valores de las resistencias y con la fuente de 20V, tabular su respuesta. V e1 V e2 V e3 4.3 8.6 6.45 8.75 4.15 6.3 1.75 5.3 11.6 3.9 5.2 10.4 6. Que causas estima usted. determinan discrepancias entre los valores teóricos y experimentales?....Explique. Todas las medidas experimentales vienen afectadas de una imprecisión inherente al proceso de medida. Puesto que en éste se trata, básicamente, de comparar con un patrón y esta 150 130 90 170 0.250 0.180 0.132 0.140 0.133 0.150 0.220 0.116 20 20 20 20 0.66 0.53 0.68 0.42 0.665 0.526 0.68 0.42 comparación se hace con un aparato, la medida dependerá de la mínima cantidad que aquel sea capaz de medir. Y esta cantidad va decreciendo con el progreso de la física en un proceso continuado, pero sin fin aparente. 7. ¿Porqué en un circuito con resistencias en serie la corriente es mas pequeña que en un circuito con resistencias en paralelo del mismo valor? Explique con detalle. De dos ejemplos. Los circuitos en paralelo son diferentes de los circuitos en serie en dos formas principales. Los circuitos paralelos tienen más vías en su sistema de circuito, y las partes de un circuito en paralelo están alineadas de manera diferente de lo que están en un circuito en serie; esta alineación afecta la cantidad de corriente que fluye a través del circuito. 8. ¿Qué pasa con el valor de la resistencia total de un circuito en paralelo cuando se coloca más resistencias en paralelo? Explique con detalle. De dos ejemplos. 9. ¿Qué pasa con el valor de la resistencia total de un circuito en serie cuando se coloca más resistencias en serie? Explique con detalle. De dos ejemplos. VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: - Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos - Con esta práctica se pudo adquirir los conocimientos teóricos de lo que son las resistencias, su tipo y su clasificación de acuerdo al circuito montado que son en serio o paralelo. - Se aprendió las diferentes aplicaciones de un multímetro para medirla intensidad de corriente, voltaje y resistencias; igual que las condiciones que hay que tener en el circuito antes de utilizar el multímetro para que no se cometan errores en la medición y obtener un buen resultado. - Concluimos que es posible verificar y comprobar las leyes de Kirchhoff para circuitos resistivos tanto teóricamente como en la práctica. - De acuerdo con las mediciones realizadas en las resistencias y el análisis de estas con el multímetro podemos observar que fueron las esperadas con un mínimo de error los cuales se encuentran dentro del rango de tolerancia - En los circuitos con elementos en serie la corriente que circula a través delcircuito es única. El voltaje entregado por la fuente se divide entre cadaelemento del circuito de manera que el total es la suma algebraica de cadavoltaje medido en su respectiva resistencia; cumpliéndose la ley de voltaje. - En los circuitos en paralelo el voltaje medido en cada elemento es la mismaentregada por la fuente. La corriente que circula por el arreglo se divide en cadaramificación de tal manera que la suma algebraica de las corrientes que entran esigual a la suma de las corrientes que salen para un nodo; cumpliéndose la ley decorrientes de kirchhoff. - Las leyes de Kirchhoff resultan de vital importancia ya que requerimos elmanejo de técnicas que nos permitieron resolver circuit os complejos dema Logramos demostrar que la sumatoria de las tensiones (voltaje) obtenidas es iguala la sumatoria de las corrientes por la resistencia; y que la suma algebraica de lascorrientes del nodo es igual a cero (0), es decir, las corrientes que entran soniguales a las corrientes que salen. - Concluimos que es posible verificar y comprobar las leyes de Kirchhoff para circuitos resistivos tanto teóricamente como en la práctica. - De este modo ya estamos en poder de valiosas herramientas de trabajo que se utilizan todos los días en la resolución de circuitos electrónicos simples, que ayudan al reparador a determinar los valores de tensión y corriente, existentes en los circuitos. VII BIBLIOGRAFIA: - http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/07/05/leyes-de- kirchoff/ - https://www.fisicalab.com/apartado/asociacion-de-resistencias#contenidos - https://techlandia.com/diferencias-circuito-paralelo-circuito-serie-info_130499/ - http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/82-resistencias-en-serie-y-en- paralelo - https://www.electrontools.com/Home/WP/2016/07/05/leyes-de-kirchoff/ http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/07/05/leyes-de-kirchoff/ http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/07/05/leyes-de-kirchoff/ https://www.electrontools.com/Home/WP/2016/07/05/leyes-de-kirchoff/ http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/82-resistencias-en-serie-y-en-paralelo http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/82-resistencias-en-serie-y-en-paralelo https://techlandia.com/diferencias-circuito-paralelo-circuito-serie-info_130499/ https://www.fisicalab.com/apartado/asociacion-de-resistencias#contenidos
Compartir