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Laboratorio

Electricidad y Magnetismo

APELLIDOS Y NOMBRES: MONRROY FUNES, CHRISTIAN S.

CUI: 20095854

ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERIA DE MATERIALES

FECHA: 15-06-2021

HORARIO:10.30 – 12.20 PROFESOR (A): JOSE CONDORI

NOTA:

PRÁCTICA Nº 6: LEYES DE KIRCHOFF

A. COMPETENCIAS 

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 os 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 − 𝐼3 𝑅1 = 0 En la malla B: 𝜀2 − 𝐼2 𝑅2 − 𝐼3 𝑅1 = 0 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. 1 bombilla. 3 resistencias. (10 ohm, 33 ohm, 48 ohm) 1 multímetro digital.

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). 4. Mida las intensidades de corriente en cada rama del nudo a y para el nudo b. anótelos en la siguiente tabla. Tabla N°1: …………………………………………………………………………. Unión Elemento R (Ω) I ( mA ) 1 10 46.2 a 2 33 56 3 47 9.83 1 10 46.2 b 2 33 56 3 47 9.83

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5. Tomando en cuenta la polaridad de las tensiones y con ayuda del voltímetro digital mida las diferencias de potencial (∆𝑉 ) en todos lo elementos de las mallas A y B, anótelos en la siguiente tabla. Tabla N°2: …………………………………………………………………………… Malla A Malla B Elemento Elemento ∆𝑉 (𝑉 ) ∆𝑉 (𝑉 )

𝑅1 𝑅2

𝑅2 𝑅3

0.462 1.85 2.69 5

Foco

𝐸1

Foco

𝐸2

1.85 0.462 2.69 5

E. ANÁLISIS DE DATOS

1. Con los datos de la tabla 1 y 2 determine el valor de la resistencia de la bombilla eléctrica. Resistencia teórica: 48 Ω Resistencia en tabla: 48.035 Ω I=0.44758 A=447.58mA P =0.1506 V =IR

P=VI 𝑅=

𝑉2 𝑃

=

(0.269)2 0.1506

R=48.035 Ω

2. Con los datos de la tabla 1 verifique que se cumple la ley de nodos de Kirchhoff.

Elemento 1 2 3

I (mA) 46.2 56 9.83

NODO A I3+I1-I2=0 9.83mA+46.2mA=I2 56.03mA=I2 NODO B -I3-I1+I2=0 I3-I1= -I2 -9.83mA-46.2mA= -I2 56.03mA=I2 Se observa que los nodos experimentales fueron de 56.03, teniendo una diferencia de 0.03 mA. Con respecto con la dada de la tabla 2 de 56 mA 3. Con los datos de la tabla 2 verifique la ley de mallas.

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V =IR I. 0.462V=10Ω*I 0.0462A=I II. 1.85V=33Ω*I 0.05606A=I III. 0.462V=47Ω*I 0.00983A=I F.

COMPARACIÓN 1. Con ayuda del multímetro mida la resistencia del foco y compárela con el valor obtenido en E.1. RESISTENCIA TEORICA: 48 Ω RESISTENCIA MEDIANTE TABLAS: 48.035 Ω 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎l= 𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜/𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎l𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜*100% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎l= 48−48.035/48*100% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎l= 𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜/𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎l𝑣𝑎l𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜*100% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎l= 0.0729% TIPO DE ERROR = Accidental El error el de 0.07 %, es un error mínimo

G. CONCLUSIONES   

El error entre la resistencia teórica y experimental fue de 0.073%. Se comprobó la ley de nodos y mallas de manera satisfactoria, como se muestran en la parte “E”. Se realizó, algunas interpretaciones en la figura mostrada, para completar las leyes de Kirchhoff.

H. CUESTIONARIO FINAL 1. ¿En qué se basan las leyes de Kirchhoff? Se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Estas leyes son utilizadas para hallar corrientes, tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. 2. ¿Qué consideraciones se debe de tener para que se cumpla la ley de corrientes de Kirchhoff? • Con la ley de corriente de Kirchhoff se encuentran los voltajes en los nodos. •

La ley de corriente de Kirchhoff introduce al análisis nodal (de nodos).

•

Con la ley de tensión de Kirchhoff se encuentran las corrientes en las mallas.

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•

La ley de tensión de Kirchhoff introduce al análisis por mallas (lazos).

En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en el tiempo, la suma de la corriente entrante es igual a la suma de la corriente saliente. La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por los nodos (entrantes y salientes) es igual a 0 (cero). Lo anterior implica que no puede darse una acumulación de cargas en una conexión 3. En un circuito real, ¿se cumplirían las leyes de Kirchhoff? Explique Tiene sus situaciones en la que no se cumplirían como: la segunda ley de Kirchhoff sólo tiene validez en presencia de campos eléctricos conservativos. La presencia de inductores lleva a campos magnéticos que cambian con el tiempo, por lo que el campo eléctrico resultante no es conservativo.

I.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

Autor

Hewitt, Paul.

J.

Título

Edición

Física Conceptual

Primera

Año

2004

BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA 1. 2.

Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016. TinkerCad, Autodesk, Año 2011. https://www.tinkercad.com/

K. BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA 1.

Wolfgang Bauer, Gary D. Westfall, Física para ciencias e ingeniería con física moderna, Vol 2, 2011.

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