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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE QUERETARO Facultad de ingeniería Practica#03 Comprobación de la ley de Kirchhoff

Materia Circuitos eléctricos Catedrático Elvira Ortiz Alejandro, M. en C Alumnos Pablo Castellanos Cabrera Nicandro Chávez Martínez Pablo Jairo García Duran Kevin Ideken Jiménez Aguilar Fecha 31 de Agosto del 2018

Introducción En esta práctica se va a comprobar la ley de voltaje de Kirchhoff o KVL (por sus siglas en ingles), donde una fuente va a estar suministrando una tensión y en cada una de las resistencias (en esta práctica trabajaremos con resistencias propuestas por el docente) se va a presentar una caída de tensión que va a ser el valor de voltaje de esas resistencias, la suma de estas caídas de tensión en cada resistencia deberá ser igual al voltaje o tensión que suministra la fuente. Además será necesario aplicar la ley de ohm para calcular voltajes, resistencia y corrientes en el circuito, para comprobar que las mediciones en la práctica se aproximen a las teóricas.

Objetivo  Demostrar la ley de tensión de Kirchhoff.  Comprobar valores teóricos con valores prácticos.  Demostrar experimentalmente que la suma algebraica de las diferencias de potencial en una malla en un circuito eléctrico es cero.

Marco teórico La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial 𝑉 que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente 𝐼 que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica 𝑅 ; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre 𝑉 𝐼. Ley de voltajes de Kirchhoff “En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total administrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.”

La ley de voltaje de Kirchhoff tiene algunas propiedades:   

Puedes trazar una malla que comience en cualquier nodo. Si caminas alrededor de la malla y terminas en el nodo inicial, la suma de los voltajes de la malla es igual a cero. Puedes recorrer la malla en cualquier dirección y la ley de voltaje de Kirchhoff conserva su validez. Si un circuito tiene múltiples mallas, la ley de voltaje de Kirchhoff es válida para cada una.

Materiales    

 

1 fuente de voltaje de 0-15 V administra el voltaje u intensidad a componentes electrónicos Fuente de alimentación variable de 0 a 15 V. de cd, regulada. Multímetro. Resistores (1/2 W, 5%):  330 Ω  470 Ω  820 Ω  1K Ω  1.1K Ω  1.2K Ω  2.2K Ω  3.3K Ω  4.7K Ω Interruptor. Multisim.

Metodología 1. Medir cada uno de los resistores usando el multímetro, y registrar los valores en la tabla 3-1. 2. Con VFA =15 V y los valores nominales de cada resistencia, calcule la caída de voltaje en R1(V1), R2(V2), R3(V3), R4(V4), R5(V5), R6(V6), R7(V7), R8(V8) de la figura 3.1. Registre los valores calculados en la tabla 3-2, así como VFA. 3. Con la alimentación apagada y el interruptor S1 abierto arme el circuito de la figura 3.1, encienda la alimentación y ajuste la fuente VFA = 15 V. 4. Cierre S1; mida el voltaje R1(V1), R2(V2), R3(V3), R4(V4), R5(V5), R6(V6), R7(V7), R8(V8) y registre los valores en la tabla 3-2. 5. Identifique el número de mallas, así como los elementos que la forman; llene la tabla 3-3 y calcule la suma de voltajes y anote su respuesta en la misma tabla. Abra S1 y apague la alimentación. 6. Diseñe un circuito serie-paralelo que conste de al menos 2 ramas en paralelo, dos resistores en serie similar al circuito 3.1 y que tenga dos fuentes de alimentación en diferente rama. Repita los paso 2, 3, 4 y 5. 7. Realizar la simulación de los circuitos en un Software de simulación.

Figura 3.1 Circuito para la verificación de la ley de voltajes de Kirchhoff.

Resultados

Resultados de algunas mediciones hechas durante la práctica

Tabla 3-1. Valor medido de los resistores.

Resistencia R1 R2 Valor nominal (Ω) 330 470 Valor medido (Ω) 1.107 k 1784 k

R3 R4 820 1k 1513 k 0.714 k

R5 R6 1.2 2.2k 4.622 k 0.857 k

Tabla 3-2. Valor medido de los voltajes

R7 R8 3.3 k 4.7 k 4646 324.9

V1 Circuito 3.1 VFA V2 Calculado 15 Medido 14.72 V 8.04 V 5.63 V

V3

V4

V5

V6

V7

V8

5.43

1.39

1.23

1.59

1.55

1.09

Tabla 3-3. Sumatoria de voltajes. Elemento

Suma:

Malla 1 Voltaje medido (V)

Conclusiones Pablo Jairo García Duran: Aplicando la ley de Kirchhoff (tensión) de forma experimental y teórica, observando que los resultados, son de una diferencia mínima, debido a la calibración de fábrica de los equipos en especial del multímetro, por lo tanto las desviaciones en la mediciones en la práctica depende del instrumento, pero al aproximarse tanto a los valores teóricos se puede concluir que la KVL es totalmente correcta, además con instrumentos bien calibrados los resultados empíricos deben ser igual a los que arroja Multisim. Nicandro Chávez Martínez: Se puede concluir que, dado los resultados de las mediciones realizadas y los valores obtenidos de forma teórica mediante la aplicación de las leyes de Kirchhoff, se ha demostrado que estas reglas de cumplen cabalmente. Logramos demostrar que la suma de las tensiones obtenidas es igual a la suma de las corrientes por la resistencia, así como que la suma algebraica de las corrientes de nodo es igual a 0, en otras palabras que las corrientes que entran con igual a las que salen.

Bibliografía  Serway R., J.W. Jewett. Física para ciencias e ingeniería con física moderna. Volumen II. Séptima edición. Ed. Cengage Learning. México, 2009.  ALONSO, Marcelo; J. FINN, Edward (2000). Física. II Campos y ondas. México: Addison Wesley Longman.  Iván Cuadros Acosta. (Marzo 19, 2016). LEYES DE KIRCHHOFF. Jueves 30, Agosto 2018, de Geek Electrónica Sitio web: https://geekelectronica.com/leyes-dekirchhoff/  Tipler, Paul Allen; Mosca, Gene (2010). Física para la ciencia y la tecnología. II Electricidad y magnetismo – Luz  Tipler, P. A., G. Mosca. Física para la ciencia y la tecnología .Vol. 2. Quinta edición. Ed. Reverté, Barcelona, 2010.  Resnick, Robert; Halliday, David; Krane, Kenneth S.; Alatorre Miguel, Efrén (2002). Física  https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm  http://www.utm.mx