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• Francisco Antonio Cabezas Vega

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EXPERIENCIA #5:

RESUMEN

CIRCUITOS DE CORRIENTE DIRE CTA. LEYES DE KIRCHHOFF

Para esta práctica se tratan de demostrar las leyes de Kirchhoff por medio de un montaje previamente diseñado, esto se realizó con la ayuda de una protoboard conectándolo a las 2 fuentes de corriente directa, haciendo uso tanto del multímetro digital como del análogo logramos medir las corrientes, siendo las sumatorias de estas igual a 0. Empleando 4 diferentes resistencias a lo largo del circuito y 2 fuentes con diferentes voltajes podemos demostrar que las leyes de Kirchhoff a través de la intensidad de corriente que fluye a través del mismo.

INTEGRANTES

FRANCISCO CABEZAS VEGA T00036374 IVIS ESTHER DISCUVICH POLO T000⁠⁠34581 YARED HENRIQUEZ BALNQUICETT T000⁠⁠36152 JULL ANDRES QUINTERO DAZA T000⁠⁠36331 JUAN DAVID RINCON CORRALES T00038925

GRUPO

I1

PROFESOR

KAROL ENRIQUE CIFUENTES THORRENS

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR

Palabras claves: Circuito Leyes de Kirchhoff

Eléctrico,

ABSTRACT For this practice try to demonstrate the laws of Kirchhoff by means of a previously designed assembly, this was done with the help of a protoboard connecting it to the 2 sources of direct current, making use of both the digital multimeter and the analogue we were able to measure the currents , the sums of these being equal to 0. By employing 4 different resistances along the circuit and 2 sources with different voltages we can show that Kirchhoff's laws through the current current flowing through it. Key words: Electric Circuit, Kirchhoff Laws

INTRODUCCIÓN

MARCO TEORICO

El estudio de las leyes fundamentales que se presentan para comprender el funcionamiento de los circuitos eléctricos es de gran importancia para adquirir u obtener conocimientos con el fin de dominar las propiedades de la electricidad y la capacidad de hacer “arreglos” u organizaciones de elementos de configuraciones electrónicas como resistores, siendo este un punto de fundamental importancia para la investigación y desarrollo de tecnologías. Una de las leyes que rigen los sistemas eléctricos son las leyes de Kirchhoff, estas leyes de voltaje y corriente son dos métodos muy utilizados en el análisis de circuitos eléctricos. Al aplicar estos métodos podemos determinar valores desconocidos de corriente, voltaje y resistencia en circuitos resistivos, que establecen el comportamiento de la electricidad en ciertos puntos llamados nodos, a partir de la ley de la conservación de la energía, la experiencia de laboratorio pretende confirmar estas leyes y entender el comportamiento de la corriente eléctrica en puntos específicos en un circuito de corriente continua y el voltaje en diferentes mallas. [1]

Muchas redes de resistores prácticas no se pueden reducir a combinaciones sencillas en serie y en paralelo.

OBJETIVOS 

Verificar las leyes de kirchhoff

ilustra una fuente de potencia de cd con fem 𝜺𝟏 que carga una batería con fem 𝜺𝟐 menor y que alimenta corriente a una bombilla con resistencia R.

Es un circuito “puente”, que se utiliza en muchos tipos diferentes de medición y sistemas de control. No se necesitan principios nuevos para calcular las corrientes en esa clase de redes, pero existen algunas técnicas que ayudan a manejar en forma sistemática los problemas que plantean. A continuación, se describen los métodos desarrollados por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887).

En primer lugar, hay dos términos que usaremos con frecuencia. Una unión en un circuito es el punto en que se unen tres o más conductores. Las uniones también reciben el nombre de nodos o puntos de derivación. Una malla es cualquier trayectoria cerrada de conducción. En la figura a) los puntos a y b son uniones, pero los puntos c y d no lo son; en la figura b), los puntos a, b, c y d son uniones, pero los puntos e y f no lo son. Las líneas en color azul de las figura ilustran algunas mallas posibles en estos circuitos. [2] Las reglas de Kirchhoff consisten en los dos siguientes enunciados: 

Regla de Kirchhoff de las uniones: la suma algebraica de las corrientes en cualquier unión es igual a cero. Es decir,



Regla de Kirchhoff de las espiras: la suma algebraica de las diferencias de potencial en cualquier espira, incluso las asociadas con las fem y las de elementos con resistencia, debe ser igual a cero. Es decir,

MONTAJE

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Arme con los elementos a disposición el circuito indicado en la figura 1. 2. Coloque en la salida de las fuentes un voltaje adecuado de tal forma que los resistores puedan disipar la potencia que se les entrega sin recalentarse. TOMA DE DATOS

1. Determine la resistencia de cada uno de los resistores y regístrelas en la tabla 1. R1 82 Ω

R2 82 Ω

R3 10 Ω Tabla 1.

1.

Sume las diferencias de potencial en cada uno de los elementos del circuito para cada malla. Registre sus cálculos en la tabla 5.

R4 24 Ω

Malla 2. Mida la diferencia de potencial en c ada una de las partes del circuito de la figura 1. Siga la trayectoria indic ada colocando la sonda positiva ade cuadamente. Registre sus datos en l a tabla 2. 𝜺𝟏 = 𝑽𝒂𝒃 12.52 V

𝑽𝒃𝒄

𝑽𝒄𝒅

𝑽𝒆𝒇

𝜺𝟐 = 𝑽𝒈𝒉

𝑽𝒉𝒇

𝑽𝒄𝒆

7.92 V

3.4 V

2.8 V

2.2 V

3.7 V

1.2 V

𝒊

M1 M2 M3 adgh abef cghd

2.

Tabla 2.  3. Mida las corrientes en cada uno de los tramos del circuito y regístrelas en la tabla 3. I1

I2

1 mA

2.4 mA

I3

I4

2.4 2.4 mA mA Tabla 3.

I5 2.4 mA

3. 

4. Intercambie en el circuito la salida de la fem 𝜺𝟐 , es decir, donde estaba la salida positiva coloque la negativ a y mida nuevamente las corrientes. Registre en la tabla 4. I1

I2

2.4 mA

2.4 mA

I3

I4

2.4 2.4 mA mA Tabla 4. ANÁLISIS

Comprobación ley de mallas

∑𝑽 Vab + Vbc + Vcd = 1.2 v Vcd + Vce + Vef = -0.6 v Vef + Vhf + Vgh = -3.1 v (Vab - Vcd) + Vgh = 13.72 v Vab + Vef = 9.72 v Vcd + Vgh = 1.2 v Tabla 5.

¿Se cumple la ley de las mallas? ¿por qué? No. Debido a que las sumatorias de las caídas de tensión y de la sumatoria de mallas no son iguales a 0. Según la ley de conservación de energía. ¿Si no resulta lo que se espera, a qué se deberá? Esto puede deberse a un error de conexión desde la fuente hasta la resistencia, de este modo la diferencia de potencial puede verse afectada por este factor. Otra posible explicación puede ser debido a una mala conexión en la protoboard lo que influiría en los valores obtenidos.

I5 1 mA

4.



¿Si realiza el recorrido en sentido contrario, también se cumple la ley de las mallas? ¿Cuál es la diferencia? Si se cumple. El símbolo de este cambiaria y estaría en sentido contrario, es decir: “Si antes era

positivo, ahora sería negativo, pero la carga en si sería la misma pero ahora en sentido contrario.” Por lo tanto, el resultado debe seguir siendo cero. 5. ¿Por qué Vce es cero?  Esta diferencia de potencial es igual a 0 debido a que la intensidad eléctrica que recorre ese segmento del circuito es 0 el potencial eléctrico también lo es.

ausencia como presencia de corrientes a través de los nodos. Calculo teórico de las corrientes

9.

Comprobación ley de nodos 6.

Sume las corrientes que salen en cada nodo. Registre sus datos en la tabla 6.

NODO C E F D

7. 

8. 

Entra Sale I1 = 1.2 mA I2 + I3 = 4.8 mA I3 = 2.4 mA I4 + I5 = 4.8 mA I4 = 2.4 mA I3+ I5 = 4.8 mA I3 = 2.4 mA I1 + I2 = 3.6 mA Tabla 6.

¿Se cumple la ley de los nodos? ¿Por qué? No. Debido a que la suma de las corrientes que entran en ese nodo no 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 diferente a cero. ¿Si no resulta lo que se espera, a qué se deberá? La conexión de los nodos no era la adecuada, debido a la cantidad de cables es posible que se halla conectado alguno de forma errónea o que no se halla conectado en el lugar indicado. Esto puede provocar tanto

Aplique las leyes de Kirchhoff para encontrar una expresión que nos permita calcular las corrientes en el circuito en términos de las resistencias y fem. Registre los resultados en la tabla 7. 𝑰=

𝑽 𝑹

10.

Calcule los valores de las corrientes remplazando en la expresión encontrada los valores de las resistencias y las fem (tabla 1 y 2). Registre los resultados en la tabla 7.

11.

Calcule la exactitud de la medida directa de las corrientes respecto a los valores teóricos encontrados por las leyes de Kirchhoff. Registre los resultados en la tabla 7. De una explicación a las causas de las diferencias en las medidas.

I(mA) I(mA) Expresión Valor Valor Teórico Medido I1 = 0.963 1 I2 = 2.346 2.4 I3 = 2.346 2.4 I4 = 2.346 2.4 I5 = 2.346 2.4 Tabla 7.

Exactitud 96.3% 97.75 % 97.75 % 97.75 % 97.75 %



12.

La diferencia en las medidas se debe a que los valores medidos fueron aproximados debido al uso de un multímetro analógico. Realice los procedimientos del 9 al 11, pero considerando la fem E2 invertida y los datos de la tabla 4.

I(mA) I(mA) Expresión Valor Valor Teórico Medido I1 = 2.346 2.4 I2 = 2.346 2.4 I3 = 2.346 2.4 I4 = 2.346 2.4 I5 = 0.963 1 Tabla 8. 

13.



Exactitud 97.75 % 97.75 % 97.75 % 97.75 % 96.3%

La diferencia en las medidas se debe a que los valores medidos fueron aproximados debido al uso de un multímetro analógico. Observe todas las medidas que cambian (corrientes y diferencias de potencial) respecto al circuito inicial y de una explicación. Estas medidas cambian con respecto al circuito inicial debido a que las mediciones tienden a tener errores implícitos, ya sea en el material del cable o en los factores externos, resistencias que se desconectan o dañan, multímetros dañados, entre otros. Lo cual causa que los valores obtenidos no sean siempre confiables y mucho menos iguales a los iniciales debido a lo explicado anteriormente.

CONCLUSIONES Podemos concluir entonces que es posible verificar y comprobar las leyes Kirchhoff para circuitos resistivos tanto en teoría, así como también en la práctica. De acuerdo con algunos cálculos hechos teóricamente se puede afirmar que si se cumplen las leyes de Kirchhoff tanto para la corriente que pasas por los nodos como para los voltajes en las mallas y que la suma de ellos es igual cero. De acuerdo con los resultados obtenidos de la práctica pudimos observar que muchos valores son relativos y que estos no siempre se comportaran de la forma esperada a lo que se tenía previsto desde un principio, indicando así que en este tipo de experimentos no se puede dar por sentado el comportamiento de un circuito ya que este, siempre estará expuesto a factores externos muchas veces fuera de nuestro control. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Cuecha, P., Otero, C., García, W., & Reales, O. (2010). informe de laboratorio ley de kirchhoff. issuu. Retrieved 9 October 2017, from https://issuu.com/oreales90/docs/labor atorio_4_reglas_de_kirchhoff 2. Young, H. and Freedman, R. (2009). Física universitaria, con física moderna. Volumen 2 (12a. ed.). 12th ed. Distrito Federal: Pearson Educación, pp. 204 - 205.