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• Oscar Ortiz Pérez

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Universidad Politécnica de Chiapas

Nombre de la carrera: Ingeniería Mecatrónica Nombre de la materia: Análisis de circuitos

Nombre del profesor: Ing. Juan Manuel Martínez Constantino

Nombre de los alumnos: Oscar Ortiz Pérez Gustavo Thomas Mares

Cuatrimestre: 2

Grupo: A

Unidad de aprendizaje: Ley de Kirchhoff para circuitos en serie

Nombre de la práctica: Regulador de Voltaje

Fecha: 28 – Enero – 2013 Lugar: Tuxtla Gutiérrez, Chiapas.

ÍNDICE

ANTECEDENTES .............................................................................................. 3 INTRODUCCION ............................................................................................... 3 MARCO TEORICO ............................................................................................ 4 LEY DE OHM .......................................................................................... 4 LEYES DE KIRCHHOFF ......................................................................... 4 LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF ............................................... 4 LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF .................................................. 5 DESARROLLO .................................................................................................. 6 RESULTADOS ................................................................................................... 22 CONCLUSION ................................................................................................... 22 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 22

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ANTECEDENTES Hemos estudiado la ley de ohm, y cálculos en circuitos en serie, paralelo y mixto, para saber los voltajes y las corrientes que circulan en los diferentes dispositivos que se encuentren en el circuito que estemos analizando.

INTRODUCCIÓN Con nuestros conocimientos de la ley de ohm aplicada a los circuitos, en serie, paralelo y mixtos, ahora aplicaremos la ley de Kirchhoff para saber la corriente o voltaje, según sea, en un circuito en serie. Por lo que para la siguiente practica realizaremos un regulador de voltaje, con tres potenciómetros en serie y tomando uno como referencia para medir el voltaje, y verificar nuestros resultados con un multímetro.

Objetivo (s): 1. Aplicar las leyes de Kirchhoff para circuitos en serie 2. Calcular el valor de las resistencias para lograr el voltaje deseado 3. Medir los voltajes con el multímetro. 4. Simular los circuitos en el software-Proteus 5. Registrar nuestros resultados

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MARCO TEÓRICO Ley de Ohm La ley de Ohm dice que la intensidad que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es lo contrario a la resistencia eléctrica. La ecuación matemática que describe esta relación es:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente. Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm. Leyes de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica. Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Ley de corrientes de Kirchhoff Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo 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 igual a cero

Esta fórmula es válida también para circuitos complejos: 4

La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.

Ley de tensiones de Kirchhoff Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

De igual manera que con la corriente, los voltajes también pueden ser complejos, así:

Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial. Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipación de energía. Una carga simplemente terminará en el terminal negativo, en vez del positivo. Esto significa que toda la energía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformará en calor. En resumen, la ley de tensión de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o pérdida de energía de los componentes electrónicos (Resistores, capacitores, etc.). Es una ley que está relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensión. En este campo potencial, sin importar que componentes electrónicos estén presentes, la ganancia o pérdida de la energía dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo.

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DESARROLLO Material: 

2 Potenciómetros de 10 kΩ



1 Potenciómetro de 1 kΩ



Fuente de voltaje



1 Protoboard



Alambres para conexión



Caimanes

Equipo: 

Multímetro



Computadora (Proteus profesional, ISIS profesional)



Calculadora

1. Realizar el siguiente el circuito serie que se muestra a continuación para hacer nuestra practica.

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2.- Realizar los cálculos necesarios para que en el potenciómetro de 1kΩ el voltaje sea 2 ≤ Vo ≤ 7 Para iniciar nuestra fuente de voltaje es de 22.6 V y nuestro potenciómetro de 1kΩ realmente mide 1.045 kΩ, como se aprecia en las siguientes imágenes:

Fotografía 1. Voltaje de la fuente

Fotografía 2. Potenciómetro de 1kΩ

Tomamos el potenciómetro de arriba como R1 y el de abajo como R2. Si sabemos que hasta el potenciómetro de en medio va a tener un máximo de de 7 Volts y 2 Volts como mínimo para este circuito, entonces por el R2 pasaran 2 volts y en el potenciómetro de en medio 5 Volts. Y como el voltaje total es de 22.6 V le restamos el máximo en el potenciómetro de en medio y tenemos e voltaje en R1 en este caso 15.6 V. Con estos datos calculamos la corriente que pasaran por todo el circuito a partir de estos datos, todos nuestros datos serán registrados en la Tabla 1.

Ahora calculamos los valores de las resistencias de R1 y R2.

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Montamos en la placa Protoboard, les damos los valores encontrados a R1 y R2 y medimos con nuestro multímetro para verificar nuestros resultados, y anotamos nuestros resultados en la Tabla 2.

Fotografía 3. Midiendo R1

Fotografía 5. Voltaje Máximo

Fotografía 4. Midiendo R2

Fotografía 6. Voltaje Mínimo 8

Circuito con simulación (software Proteus) 2 ≤ Vo ≤ 7