ohm y kirschofft
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
INSTITUTO TECNOLOGICO DE LOS
MOCHIS
INGENIERA ELECTROMECNICA
Circuitos 1
Unidad 1
Georg Simon Ohm y kirchoff Gustav
Profesor: BASURTO BENITEZ RICARDA LUCRECIA
ALUMNOS:
NUEZ CASTRO YOSIMAR
# De control: 13441643
Los Mochis Sinaloa, a 21 de febrero del 2015
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
ndice
Introduccin .3
Competencias a desarrollar 4
Marco terico y anlisis del tema 5
GEORG SIMON OHM (1787-1854) 6
Contribuciones a la ciencia (circuitos elctricos)?...................................... .....7
Circuitos elctricos (serie y paralelo) 8,9
Transcendencia de la ley de ohm ...10
Gustav kirschoff .11,12
Leyes de kirschoff............. ..12
Primera ley13,14
Segunda ley15,16,17,18
Trascendencia e importancia de los trabajos de Kirschoff.19
Conclusiones y comentarios 20
Bibliografa .21
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Introduccin
En la presente investigacin se refiere a los fsicos matemticos alemanes
Georg Simon Ohm y Gustav Kirchhoff. El cual Georg simon ohm Que Descubri
una de las leyes fundamentales de los circuitos de< corriente
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Competencias a desarrollar
1. Formular, gestionar y evaluar proyectos de ingeniera relacionados con
sistemas y dispositivos en el rea electromecnica, proponiendo soluciones
con tecnologas de vanguardia, en el marco del desarrollo sustentable.
2. Disear e implementar sistemas y dispositivos electromecnicos, utilizando
estrategias para el uso eficiente de Ia energa en los sectores productivo y
de servicios apegado a normas y acuerdos nacionales e internacionales.
3. Disear e implementar estrategias y programas para el control yb
automatizacin de los procesos productivos y los dispositivos en los
sistemas electromecnicos.
4. Proyectar, gestionar, implementar y controlar actividades de instalacin y
operacin de los sistemas electromecnicos.
5. Formular administrar y supervisar programas de mantenimiento para Ia
continuidad y optimizacin de procesos productivos, considerando el
cuidado del medio ambiente.
6. Colaborar en proyectos de investigacin para el desarrollo tecnolgico, en
el rea de electromecnica.
7. Ejercer actitudes de liderazgo y de trabajo en grupo para Ia toma de
decisiones a partir de un sentido tico profesional.
8. Desarrollar Ia actitud emprendedora mediante Ia creacin e incubacin de
empresas, innovando en productos y servicios del sector electromecnico.
9. Aplicar herramientas computacionales de acuerdo a las tecnologas de
vanguardia, para el diseo, simulacin y operacin de sistemas
electromecnicos acordes a Ia demanda del sector industrial.
10. Interpretar comprender y comunicar ideas, textos y documentos de distinta
ndole en un segundo idioma.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Marco teorico y anlisis del tema
En este apartado se muestra los diferentes conceptos y palabras que le suelan
difcil entender:
Resistencia: impedimento de un material para el paso de la corriente elctrica su
unidad de medida es el ohm ()
Corriente elctrico o intensidad: flujo de electrones que corren por un conductor
su unidad de medida es el ampers(A)
Voltaje o tensin elctrica : el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo
elctrico sobre una partcula cargada para moverla entre dos posiciones
determinadas. Su unidad de medida es el voltio o voltaje (V)
Espectroscopio: es un aparato capaz de analizar el espectro de
frecuencias caracterstico de un movimiento ondulatorio. Se aplica a variados
instrumentos que operan sobre un amplio campo de longitudes de onda.
Anlisis del tema
este tema es muy relevante ya que dichos cientficos fueron gigantes en su rea y
gracias a ellos conocemos y tenemos toda la tecnologa moderna que es esencial
para nuestras vidas ay que al momento de controlar la electricidad de esa manera
todo se volvi ms fcil
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
GEORG SIMON OHM (1787-1854)
Fsico y matemtico alemn. Descubri una de las leyes
fundamentales de los circuitos de< corriente
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Contribuciones a la ciencia (circuitos elctricos)?
1827 Georg Simon Ohm descubri una de las leyes fundamentales de la corriente
elctrica, que hoy conocemos como Ley de Ohm. Esa importante ley postula
que la corriente que circula por un circuito elctrico cerrado, es directamente
proporcional a la tensin que tiene aplicada, e inversamente proporcional a la
resistencia que ofrece a su paso la carga que tiene conectada. La representacin
matemtica de dicha ley es la siguiente:
La representacin de la izquierda constituye la frmula
matemtica.general de la Ley de Ohm, donde " I " es la
intensidad de la.corriente en ampere (A) que fluye por
un circuito elctrico cerrado;. (E) la tensin o voltaje en
volt (V) aplicado al propio circuito y (R) el
Valor en ohm ( ) de la resistencia o carga que tiene
conectada. La. Frmula de la derecha constituye una
variante ms prctica, donde."V", al igual. que en la
frmula anterior, representa la tensin o. Voltaje; " I " la
intensidad de la corriente en ampere (A) y "R" La
Resistencia en ohm ( ) de la carga aplicada.
Esta ley evidencia la estrecha relacin existente entre el flujo o intensidad de la corriente ( I ) en ampere (A) que circula por un circuito elctrico cerrado; la tensin o
voltaje (E), en volt (V), que tiene aplicado y el valor de la resistencia (R), en ohm ( ), de la carga conectada a ese circuito.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Existen diferentes tipos de circuitos que Ohm, gracias
a su trabajo descubri ...
CIRCUITO SERIE: circuito el cual la corriente solo tiene un camino por recorrer
para llegar al punto de partida sin que de mucha importancia a los componentes
intermedios, en este caso los arreglos de las resistencias la corriente elctrica
viene siendo la misma en todos los puntos elctricos. Es de gran importancia
saber cuanta corriente se puede aplicar al circuito tericamente mediante la ley de
Ohm, ya que as no se quemarn las resistencias por exceso de amperaje.
Hay 3 maneras de conectar un resistor a un circuito: en serie, en paralelo y en
serie - paralelo. Cada uno de estos mtodos de conexin se usa en la prctica y
depende del resultado deseado. En esta oportunidad se hablar del circuito en
serie, cuando hablamos de un circuito en serie significa que las resistencias u
otros componentes se conectan uno tras otro, para decirlo de otra forma, en fila
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CIRCUITO PARALELO: circuito en la que la corriente elctrica se bifurca en cada
nodo. La caracterstica ms importante de estos tipos de circuitos es que el
potencial de cada componente elctrico tiene la misma diferencia de potencial.
EJEMPLO:
Consideremos los siguientes valores en el circuito de 2 resistencias del apartado
anterior: VS = 12 v., R1 = 40 KW y R2 = 60 KW.
En primer lugar calculamos Rp: Rp = (R1R2)/(R1+R2) = (4060)/(40+60) = 24 KW.
A continuacin calculamos IT: IT = VS / Rp = 12 v/24 KW = 0'5 mA.
Y seguidamente calculamos I1 e I2:
I1 = VS / R1 = 12 v/40 KW = 0'3 mA.
I2 = VS / R2 = 12 v/60 KW = 0'2 mA.
Tambin podramos haber calculado IT como la suma de I1 e I2:
IT = I1 + I2 = 0'3+0'2 = 0'5 mA
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Importancia y trascendencia de la ley de ohm
Cul es la importancia de la ley de Ohm?
A travs de su ecuacin, la Ley de Ohm explica la relacin que guardan los tres
paramentos elctricos ms usuales: voltaje, corriente y resistencia. Su importancia
radica en que en un circuito se puede saber, de manera anticipada, el
comportamiento que este guardar mucho antes de conectarlo; siempre y cuando
se tenga informacin de por lo menos dos de estos tres elementos. En caso de
que el circuito ya est activo, se podr cotejar que todo funcione acorde a lo
esperado, segn el diseo o datos de placa de un equipo.
Su trascendencia a sido descomunal ya que gracias a esa ley se a podido crear
absolutamente todo lo electrnico y elctrico que conocemos , ya que nos permite
calcular e voltaje, la resistencia y la intensidad en los diferentes circuitos elctricos
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Gustav Kirchhoff (1824/03/12 - 1887/10/17) Fsico alemn que elabor la teora relativa a las
redes elctricas y fue precursor de la
espectroscopia.
Nace el 12 de marzo de 1824 en Knigsberg.
Estudia en la universidad de la ciudad natal, fue
profesor de la universidad de Breslau a partir de
1850, y posteriormente, en 1854, de la Hiedelberg
y a partir de 1875 de la de Berln, en cuya ciudad
adems es miembro de la Academia de las
Ciencias. Sufre un accidente que le obliga a
moverse mediante una silla de ruedas, pero esto no le impide continuar con su
actividad investigadora, que se centra en campos diversos de la fsica como son la
electricidad y la fsica radiactiva.
En 1847, cuando an estaba estudiando, formula matemticamente las
denominadas leyes de Kirchhoff en su honor, relativas a la derivacin de las
corrientes elctricas en redes de conductores de diferentes resistencias. Mediante
ellas, es posible en una red de conductores, determinar los valores de la
intensidad y de la tensin en cualquiera de sus puntos; son dos leyes que se
enuncian as:
1. ley correspondiente a los nudos: en todo nudo de un circuito, la suma de las
intensidades entrantes es igual a la suma de las corrientes salientes.
2. ley correspondiente a las mallas: en un circuito cerrado de una red, la suma del
conjunto de tensiones es igual al sumatorio de las cadas de tensin debidas a las
resistencias.
Sus aportaciones a la electricidad no terminan con estas leyes, pues ms adelante
demuestra que en un conductor de resistencia nula, una corriente oscilante se
propaga a la velocidad de la luz.
Colabora con Robert Wilhelm Bunsen durante su estancia en Hiedelberg, con
quien mantiene una buena amistad, y juntos idean el espectroscopio, como
consecuencia de sus trabajos relativos a la obtencin de las rayas caractersticas
de los elementos qumicos. Este anlisis espectral llevo a Bunsen al
descubrimiento de dos nuevos elementos el cesio (1860) y el rubidio (1861). Ellos
parten del hecho de que el vapor de cualquier elemento qumico que se encuentre
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
sometido a la accin de las llamas, origina la aparicin de rayas espectrales
caractersticas como consecuencia de la descomposicin espectral de la luz; y el
aparato capaz de llevarlo a cabo ser el conocido como espectroscopio, el cual
muestra el aspecto de la llama que se proyecta sobre un fondo en el cual figura
una escala de longitudes de onda con el objeto de facilitar la localizacin de las
rayas espectrales. La llama empleada en sus experimentos es la procedente del
mechero inventado por Bunsen que careca de color prcticamente.
La creacin de este anlisis espectral dio lugar a la aparicin de la ciencia de la
Astrofsica, pues l centra sus estudios en el Sol, concluyendo que los elementos
que hay en el universo son los mismos que existen en la Tierra. Observa que las
lneas espectrales oscuras de Fraunhofer, detectadas en los rayos solares, se
intensifican cuando pasa la luz del Sol a travs de la llama del mechero; a travs
de tales observaciones demuestra que la actualmente denominada ley de emisin
de Kirchhoff-Clausius, segn la cual a una misma temperatura, en todos cuerpos,
es idntica la proporcin existente entre las potencialidades de emisin y
absorcin de radicacin de una determinada longitud de radicacin de onda.
Leyes de Kirchhoff
Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845,
mientras an era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniera elctrica para
obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito
elctrico. Surgen de la aplicacin de la ley de conservacin de la energa.
Estas leyes nos permiten resolver los circuitos utilizando el conjunto de
ecuaciones al que ellos respondientes
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L a p r i m e r a L e y d e K i r c h h o f f
En un circuito elctrico, es comn que se generen nodos de corriente.
Un nodo es el punto del circuito donde se unen ms de un terminal de
un componente elctrico. Si lo desea pronuncie nodo y piense en
nudo porque esa es precisamente la realidad: dos o ms
componentes se unen anudados entre s (en realidad soldados entre
s). En la f igura 1 se puede observar el ms bsico de los circuitos de
CC (corriente continua) que contiene dos nodos.
Observe que se trata de dos
resistores de 1Kohms (R1 y R2)
conectados sobre una misma
batera B1. La batera B1
conserva su tensin fija a pesar
de la carga impuesta por los dos
resistores; esto significa cada
resistor tiene aplicada una tensin Fig.1 Circuito bsico con dos nodos
de 9V sobre l. La ley de Ohms indica que cuando a un resistor de 1
Kohms se le aplica una tensin de 9V por e l circula una corriente de 9
mA
I = V/R = 9/1.000 = 0,009 A = 9 mA
Por lo tanto podemos asegurar que cada resistor va a tomar una
corriente de 9mA de la batera o que entre ambos van a tomar 18 mA
de la batera. Tambin podramos decir que desde la batera sale un
conductor por el que circulan 18 mA que al llegar al nodo 1 se bifurca
en una corriente de 9 mA que circula por cada resistor, de modo que en
el nodo 2 se vuelven a unir para retornar a la batera con un valor de
18 mA.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Fig.2 Aplicacin de la pr imera ley de Kirchoff
Es decir que en el nodo 1 podemos decir que
I1 = I2 + I3
y reemplazando valores: que
18 mA = 9 mA + 9 mA
y que en el nodo 2
I4 = I2 + I3
Es obvio que las corriente I1 e I4 son iguales porque lo que egresa de
la batera debe ser igual a lo que ingresa.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Segunda Ley de Kirchoff
Cuando un circuito posee mas de una batera y varios resistores de
carga ya no resulta tan claro como se establecen la corrientes por el
mismo. En ese caso es de aplicacin la segunda ley de kirchoff, 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 sern iguales a la suma de las cadas
de tensin existente sobre los resistores.
En la f igura siguiente se puede observar un circuito con dos bateras
que nos permitir resolver un ejemplo de aplicacin.
Fig.3. Circuito de aplicacin de la segunda ley de Kirchoff
Observe que nuestro circuito posee dos bateras y dos resistores y
nosotros deseamos saber cual es la tensin de cada punto (o el
potencial), con referencia al terminal negativo de B1 al que le
colocamos un smbolo que representa a una conexin a nuestro
planeta y al que llamamos tierra o masa. Ud. debe considerar al
planeta tierra como un inmenso conductor de la electricidad.
Las tensiones de fuente, simplemente son las indicadas en el circuito,
pero si pretendemos aplicar las cadas de potencial en los resistores,
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
debemos determinar primero cual es la corriente que circula por aquel.
Para determinar la corriente, primero debemos determinar cual es la
tensin de todas nuestras fuentes sumadas. Observe que las dos
fuentes estn conectadas de modos que sus terminales positivos estn
galvnicamente conectados entre si por el resistor R1. esto significa
que la tensin total no es la suma de ambas fuentes sino la resta. Con
referencia a tierra, la batera B1 eleva el potencial a 10V pero la
batera B2 lo reduce en 1 V. Entonces la fuente que hace circular
corriente es en total de 10 1 = 9V . Los electrones que circulan por
ejemplo saliendo de B1 y pasando por R1, luego pierden potencial en
B2 y atraviesan R2. Para calcular la corriente circulante podemos
agrupar entonces a los dos resistores y a las dos fuentes tal como lo
indica la f igura siguiente.
Fig.4 Reagrupamiento del circuito
El circuito de la f igura 4 es igual al circuito de la f igura 3? No, este
reagrupamiento solo se genera para calcular la corriente del circuito
original. De acuerdo a la ley de Ohms
I = Et/R1+R2
porque los electrones que salen de R1 deben pasar forzosamente por
R2 y entonces es como si existiera un resistor total igual a la suma de
los resistores
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
R1 + R2 = 1100 Ohms
Se dice que los resistores estn conectados en serie cuando estn
conectados de este modo, de forma tal que ambos son atravesados por
la misma corriente igual a
I = (10 1) / 1000 + 100 = 0,00817 o 8,17 mA
Ahora que sabemos cual es la corriente que atraviesa el circuito
podemos calcular la tensin sobre cada resistor. De la expresin de la
ley de Ohm
I = V/R
se puede despejar que
V = R . I
y de este modo reemplazando valores se puede obtener que la cada
sobre R2 es igual a
VR2 = R2 . I = 100 . 8,17 mA = 817 mV
y del mismo modo
VR1 = R1 . I = 1000 . 8,17 mA = 8,17 V
Estos valores recin calculados de cadas de tens in pueden ubicarse
sobre el circuito original con el f in de calcular la tensin deseada.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Fig.5 Circuito resuelto
Observando las cuatro flechas de las tensiones de fuente y de las
cadas de tensin se puede verif icar el cumplimiento de la segunda ley
de Kirchoff, ya que comenzando desde la masa de referencia y girando
en el sentido de las agujas del reloj podemos decir que
10V 8,17V 1V 0,817 = 0 V
o realizando una transposicin de trminos y dejando las fuentes a la
derecha y las cadas de tensin a la izquierda podemos decir que la
suma de las tensiones de fuente
10V 1V = 8,17V + 0,817 = 8,987 = 9V
Y adems podemos calcular fcilmente que la tensin sobre la salida
del circuito es de
0,817V + 1V = 1,817V
con la polaridad indicada en el circuito es decir positiva.
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Trascendencia e importancia de los trabajos de Kirschoff
Una de sus mayores obras fue junto a Robert Bunsen. Merced a la colaboracin
entre los dos cientficos se desarrollaron las primeras tcnicas de anlisis
espectrogrfico, que condujeron al descubrimiento de dos nuevos elementos, el
cesio (1860) y el rubidio (1861).
En su intento por determinar la composicin del Sol, Kirchhoff averigu que,
cuando la luz pasa a travs de un gas, ste absorbe las longitudes de onda que
emitira en el caso de ser calentado previamente. Aplic con xito este principio
para explicar las numerosas lneas oscuras que aparecen en el espectro solar,
conocidas como lneas de Fraunhofer. Este descubrimiento marc el inicio de una
nueva era en el mbito de la astronoma.
Cabe destacar que lo a pesar de sus aportaciones a la astronoma tambin hizo
grande aportaciones a la electricidad tras aportar las dos leyes de la conservacin
de la energa .
Se dedic a estudios de termodinmica y transferencia de calor de los
materiales
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Comentarios y conclusiones sobre los trabajos de ohms y Kirchoff
Gracias a los estudios realizados y trabajos concluidos por el fsico, matemtico alemn GEORG SIMON OHM , tenemos y comprendemos hoy en da el estudio y el conocimiento de los componentes principales de un circuito electro as mismo podemos calculas las diferentes variables implicadas en dicha estructura elctrica , gracias a el conocemos y podemos utilizar la electricidad y los circuitos elctricos a nuestro beneficio ya que esto es esencial para poder crear la tecnologa que hoy en da est al alcance de nuestras manos por su parte Gustav kirchoff nos dio gracias a sus estudios basndose en la ley de ohm produjo una gran y til herramienta para solucionar circuitos simples y cotidianos en la vida si no fuera pos sus dos leyes como la de calculo de voltajes y de intensidad no podramos calcular en si diferentes problemas que surgen con solo utilizar la ley de ohm, es decir asi mismo y de buena fe que kirchoff llego a complementar la ley del antes mencionado y asi mismo fueron los padres de la electrnica y electricidad moderna
Comentarios:
La ley de ohm es una ecuacin fundamental como para la rama matemtica es la suma ya que sin ella no habra nada de lo que conocemos actualmente , cabe destacar que suena iluso y no convincente que un chico que abandono la escuela en su tercer semestre ya que no le gustaba y fue enviado a suiza como profesor e all donde naci y sigui sus investigaciones en la electricidad , me suena fascinante como alguien puede cambiar su manera de pensar , tambin siento repudio hacia los cientficos de su poca ya que muy tardamente reconocieron sus esfuerzos y gracias a ellos estuvo a punto de abandonar su amor por la
ciencia pero me pregunto yo qu sera de la tecnologa de hoy en da si
GEORG SIMON OHM hubiera abandonado su investigacin por
no tener el reconocimiento de sus colegas?
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Nuez castro Yosimas #de control:13441643 electromecanica A41
Bibliografa
APMedia. (12 de 6 de 2012). http://programacasasegura.org. Obtenido de
http://programacasasegura.org/mx/para-usted/la-importancia-de-la-ley-de-ohm/
Dorf, R. C. (2011). Circuitos elctricos. alfaomega .
http://electronicacompleta.com/. (2013). http://electronicacompleta.com/. Obtenido de
http://electronicacompleta.com/lecciones/leyes-de-kirchhoff/
Vidas, B. y. (2014-2015). http://www.biografiasyvidas.com/. Obtenido de
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/k/kirchhoff.htm
www.asifunciona.com. (10 de febrero de 2014). http://www.asifunciona.com/. Obtenido de
http://www.asifunciona.com/biografias/ohm/ohm.htm
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