LABORATORIO N 1

CURSO: CIRCUITOS ELECTRICOS I

PROFESOR: SINCHI YUPANQUI, FRANCISCO E.

TEMA: LEYES DE KIRCHHOFF

GRUPO: GRUPO 3 (A)

ALUMNOS: CHRISTIAN ROBERTO, PANCA PONCE.PEREZ CASTAEDA, JORGE EDUARDO.VALDIVIA LIMA, GIACOMO GUILLERMO.VALDERRAMA PORTOCARRERO, GIANCARLO.

2014

INDICE

I. INTRODUCCION

OBJETIVOS MARCO TEORICO CIRCUITOS IMPLEMENTADOS MATERIALES

II. PROCEDIMIENTOS

DEL ENSAYO CALCULO TEORICO SIMULACION COMPUTACIONAL

III. RESULTADOS Y DISCUSION

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS GRAFICOS SOLUCION DE CUESTUINARIO

IV. CONCLUSIONES Y OBSERVACION

REFERENCIA BIBLIOGRAFIAS ANEXOS

I. INTRODUCCION

El presente informe es referente a las leyes de voltajes y corrientes de Kirchhoff tambin conocidas como KVL y KCL respectivamente que a partir de los conceptos de cada uno se derivan las ecuaciones requeridas para encontrar los equivalentes de elementos conectados en serie y en paralelo, as como las relaciones de los divisores de voltaje y corriente; y mostraremos de una forma clara y resumida los mtodos utilizados durante la prctica. Estos conceptos sern la base para el anlisis de circuitos complejos por los mtodos de nodos y mallas.

En este informe evaluaremos los datos obtenidos en el laboratorio de manera experimental y los cruzaremos con nuestros valores tericos calculados empleando las leyes antes mencionadas.

OBJETIVOS

Verificar y comprobar experimentalmente la 1era ley de Kirchhoff (ley de corrientes).

Verificar y comprobar la 2da ley de Kirchhoff (ley de tensiones).

Comparar y analizar los valores obtenidos tanto experimentalmente como matemticamente.

MARCO TEORICO

Un circuito elctrico es una combinacin de elementos pasivos (resistores, condensadores, etc.) y elementos activos (fuerzas electromotrices). Considere solo los casos en que las fuerzas electromotrices (FEM) son constantes y la red elctrica se encuentra en estado estacionario.

LA PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF (LKC)La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primera ley de Kirchhoff diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo es iguales a la suma de las corrientes salientes.La razn por la cual se cumple esta ley se entiende perfectamente en forma intuitiva si uno considera que la corriente elctrica es debida a la circulacin de electrones de un punto a otro del circuito. Siempre se debe cumplir una ley de la fsica que dice que la energa no se crea ni se consume, sino que siempre se transforma. La energa elctrica que entrega la batera se subdivide en el nodo de modo que se transforma en iguales energas trmicas entregadas al ambiente por cada uno de los resistores. Si los resistores son iguales y estn conectados a la misma tensin, deben generar la misma cantidad de calor y por lo tanto deben estar recorridos por la misma corriente; que sumadas deben ser iguales a la corriente entregada por la batera, para que se cumpla la ley de conservacin de la energa.En una palabra, que la energa elctrica entregada por la batera es igual a la suma de las energas trmicas disipadas por los resistores.

SEGUNDA LEY DE KIRCHHOFF (LVK)Cuando un circuito posee ms de una batera y varios resistores de carga ya no resulta tan claro como se establecen las corrientes por el mismo. En ese caso es de aplicacin la segunda ley de Kirchhoff, que nos permite resolver el circuito con una gran claridad.En un circuito cerrado, la suma de las tensiones de batera que se encuentran al recorrerlo siempre ser iguales a la suma de las cadas de tensin existente sobre los resistores.

Dnde: Subida de potencial representa un incremento de voltaje de (-) a (+) en el sentido de recorrido de la malla.

Cada de potencial es cuando el voltaje en el elemento va decreciendo de (+) a (-) en el sentido en que se recorre la malla.

Nudo: es un punto del circuito en el que concurren tres o ms conductores. En un nudo se produce una derivacin del circuito en la que se reparten las corrientes. Tambin se les llama nodo.Rama: es el conjunto de elementos comprendidos entre dos nudos consecutivos.Malla: es un camino cerrado que puede ser recorrido sin pasar dos veces por el mismo punto y no puede ser subdividido en otros. Siempre est formada como mnimo por dos ramas.

CIRCUITO IMPLEMENTADO

MATERIALES

Resistencias.

Potencimetro.

Fuente De Alimentacin.

Cocodrilo Banana.

Multmetro.

Protoboard.

II. PROCEDIMIENTOS DEL ENSAYO

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Elegimos las resistencias y los volates de las fuentes a utilizar e implementamos el circuito en el protoboard.

Configuramos nuestro potencimetro en 5k ohmios e iremos subiendo a 8k ohmios y 10k ohmios respectivamente.

Empezamos a medir la corriente en todas las ramas del circuito y hacemos lo mismo con cada valor de potencimetro.

Anotamos los valores en la tabla.

Como segundo caso medimos el voltaje en las resistencias, potencimetro y hacemos lo mismo con cada valor del potencimetro.

Anotamos nuestros valores en la tabla.

CALCULO MATEMATICO

CALCULO DE LAS CORRIENTES.

Para esta primera parte emplearemos la formula matricial aprendida en clase para hallar las corrientes en las ramas.

Potencimetro = 5KI1I2I310V5V5001001205K

Circuitos Elctricos I Facultad de Ingeniera de Sistemas y Electrnica.

Resolviendo por el mtodo de Cramer:

Por la primera ley de Kirchhoff:

Como podemos verificar la corriente I2 sale con valor negativo esto indica que el sentido tomado para esa corriente es al revs entonces nuestro circuito quedara as:

I1I2I310V5V500100120

Potencimetro = 8KI1I2I310V5V5001001208K

Circuitos Elctricos I Facultad de Ingeniera de Sistemas y Electrnica.

Resolviendo por el mtodo de Cramer:

Por la primera ley de Kirchhoff:

Una vez ms podemos verificar que la corriente I2 sale con valor negativo esto indica que el sentido tomado para esa corriente es al revs entonces nuestro circuito quedara as:I1I2I310V5V500100120

Potencimetro = 10KI1I2I310V5V50010012010K

Circuitos Elctricos I Facultad de Ingeniera de Sistemas y Electrnica.

Resolviendo por el mtodo de Cramer:

Por la primera ley de Kirchhoff:

Una vez ms podemos verificar que la corriente I2 sale con valor negativo esto indica que el sentido tomado para esa corriente es al revs entonces nuestro circuito quedara as:

I1I2I310V5V500100120

CALCULO DE LOS VOLTAJES EN LAS RESISTENCIAS.

Potencimetro = 5KLo que tenemos que hacer ahora es reemplazar nuestras corrientes halladas en el primer caso en cada resistencias, as gracias a la ley de Ohm podemos averiguar el voltaje.

0.65mA13.78mA14.43mA10V5V5001001205K

Potencimetro = 8KLo que tenemos que hacer ahora es reemplazar nuestras corrientes halladas en el primer caso en cada resistencias, as gracias a la ley de Ohm podemos averiguar el voltaje.

0.41mA13.82mA14.23mA10V5V5001001208K

Potencimetro = 10KLo que tenemos que hacer ahora es reemplazar nuestras corrientes halladas en el primer caso en cada resistencias, as gracias a la ley de Ohm podemos averiguar el voltaje.

0.33mA14.03mA14.36mA10V5V50010012010K

SIMULACION

P = 5K

P = 8K

P = 10K

III. RESULTADOS Y DISCUCIONES

TABLA DE DATOS Y RESULTADOS

TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES

1 LEY DE CORRIENTES O NODOS. Potencimetro (k)I1 (mA)I2 (mA)I3(mA)I1 + I2

50.6414.5615.2315.20

80.4014.6115.0115.01

100.3214.6114.9314.93

2 LEY DE TENSIONES O MALLAS. Potencimetro (k) E1 E2 VR1 VR2 VR3 VP VR1 + VP VR1 +VR2 +VR3

5510 1.795 1.420 6.753.245.039.97

8510 1.773 1.425 6.773.265.039.97

10510 1.676 1.427 6.783.365.049.98

TABLA DE RESULTADOS MATEMATICOS

1 LEY DE CORRIENTES O NODOS. Potencimetro (k)I1 (mA)I2 (mA)I3(mA)I1 + I2

50.6513.7814.4314.43

80.4113.8214.2314.23

100.3314.0314.3614.36

2 LEY DE TENSIONES O MALLAS. Potencimetro (k) E1 E2 VR1 VR2 VR3 VP VR1 + VP VR1 +VR2 +VR3

5 5 10 1.73 1.378 6.89 3.25 4.9810.00

8 5 10 1.71 1.38 6.91 3.29 5.0010.00

10 5 10 1.72 1.40 7.01 3.30 5.0210.13

GRAFICOS

Ley de corrientes

Ley de Voltajes

SOLUCION DEL CUESTIONARIO

1.- Que leyes de la fsica se cumple con las leyes de Kirchhoff.-Se cumple con la ley de conservacin de energa con fuerzas elctricas aplicando en la energa potencial (J) asimilando al de Kirchhoff.-Se cumple con la ley de la carga en los circuitos elctricos obteniendo la carga y la fuerza podemos asimilarlo al de Kirchhoff.

2.- Las leyes de Kirchhoff se aplican en toda clase de redes lineales o no lineales? En los redes lineales se puede aplicar leyes de Kirchhoff ya que la corriente es proporcional al voltaje aplicado y que son los resistencia, la bobina , los condensadores

En las redes no lineales como son los diodos, transistores, todos los semiconductores que no mantiene la relacin de proporcionalidad entre su corriente y el voltaje ni cumple el principio de superposicin.

3.- Que son magnitudes y variables elctricas?La magnitud elctrica:Son unidad fundamental a la fsica que no puede derivarse de las unidades de la mecnica y que son 3: Voltaje, amperaje, resistencia con esto cumpliendo la ley de Ohm . A partir de ellas se derivan todos los clculos elementales de los circuitos elctricos y electrnicos

Las variables elctricas:Las variables elctricas son: La tensin elctrica, corriente elctrica, potencia elctrica, carga elctrica, energa elctrica

La tensin elctrica:Se simboliza por voltios (v) Trabajo por unidad de carga ejercido por el campo elctrico sobre una partcula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas

Corriente elctrica:Se simboliza por Amperio(A) la corriente elctrica o intensidad elctrica es el flujo de carga elctrica por unidad de tiempo que recorre una material

Potencia Elctrica:Se simboliza por Watts (W) es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo, es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado

Carga Elctrica:Se simboliza por coulomb (C) se define como la cantidad de carga que pasa por la seccin transversal de un conductor elctrico en un segundo corresponde con la carga de 6,241x electrones aproximadamente

Energa Elctrica:

Se simboliza por Joule (J) Forma de energa que resulta de la existencia de un diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente elctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico.

5.- Cul es la utilidad de las leyes de Kirchhoff en la vida practica?Las leyes de Kirchhoff establecen un postulado de mucha importancia para el estudio de la fsica elctrica o por consiguiente para el estudio de circuitos, donde se afirma que la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a las que salen, a partir de la teora de la conservacin de la energa, la gran utilidad que tiene al momento de calcular las corrientes que circulan por todos los componentes que tiene en tu circuito para no tener problemas como quemarlo o calentarlo ya que podra producir fuego que sera muy peligroso.

IV. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

OBSERVACIONES.

Se puede verificar que los valores obtenidos de manera experimental estn muy cerca a los valores matemticos esto debido a que hay un porcentaje de error experimental.

De acuerdoal trabajo realizado concluimos quese puededemostrar y verificar las leyes de Kirchhoff para los circuitos tanto matemticamente como experimentalmente.

Uno de los errores ms comunes que se cometen en los clculos matemticos se debe a no verificar en que unidades se est trabajando.

CONCLUSIONES.

Se pudo demostrar las leyesde Kirchhoffque de la definicin se dice que la suma de corrientes que llegan al nodo es igual a la suma de corrientes que salen del sistema.

Como se puede apreciar en los resultados tanto matemticos como experimentales, la suma de las cadas de tensin en una malla es igual a cero.

En las grficas se compara uno a uno los datos obtenidos y se puede ver la pequea diferencia entre ambos resultados.

BIBLIOGRAFIA

http://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/

www.ecured.cu/index.php/Leyes_de_Kirchhoff

es.wikiversity.org/wiki/Ley_de_Corriente_de_Kirchhoff

www.fisicapractica.com/leyes-kirchhoff.php