Leyes de Kirchhoff: Nodos y ley de mallas

Leyes de Kirchhoff: Nodos y ley de mallas

Leyes de kirchhoff

1. Cules son las leyes de kirchhoff? Ley de nodos. Ley de mallas.

2. Cul es la importancia de estas leyes?

Es bien conocido lo importante que son los circuitos electrnicos para la innovacin e investigacin, por lo cual se hace importante estudiar las propiedades que rigen a estos sistemas elctricos, como la ley de ohm, o las reglas de Kirchhoff, de la cual se hablara en este informe.

Es de vital importancia saber cmo varia o qu valor tiene el potencial elctrico en algn punto de los ramales de una configuracin elctrica, lo cual es de vital importancia para realizar los arreglos de elementos de un circuito, entendiendo arreglo, como la forma en que se organizan los elementos de un circuito elctrico, para este caso resistores.

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 sea firma 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 analizaran algunos aspectos como la relacin de las corrientes en distintos puntos del sistema.

3. A que se denomina NODO en un circuito?

Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D,E son nodos. Ntese que C no es considerado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial o tener 0 (VA - VC = 0).

En ingeniera elctrica y electrnica, un nodo es cualquier punto donde dos o ms elementos tienen una conexin comn. Y por el cual fluyen distintas corrientes elctricas, este punto es un empalme de conductores formados por alambres ideales (el cual, tiene resistencia 0).

Sin algn conocimiento previo, es fcil hallar un nodo usando la ley de Ohm:V = IR. Cuando miramos el esquema de un circuito, los cables ideales tienen una resistencia de cero (esto no pasa en la vida real, pero es una buena aproximacin). Si se asume que no hay cambio de potencial en cualquier parte del cable, TODO el cable entre cualquier componente de un circuito es considerado parte del mismo nodo.

Tensin = Corriente * Resistencia Como la resistencia es 0, reemplazamos: Vab = Corriente * 0 = 0

As que en cualquiera de los dos puntos del mismo cable, su tensin ser 0. Adems, el cable tendr la misma tensin para los elementos conectados al nodo. En muchos de los casos, la diferencia de potencial entre un punto en una pieza de metal (como el cable de cobre), y la tensin en otro punto de la misma pieza de metal es tan pequea que muchas veces es considerada insignificante. As que el metal puede ser considerado como parte del nodo.

4. A que se denomina MALLA en un circuito?Un grupo de ramas que estn unidas en una red y que a su vez forman un lazo.

El anlisis de mallas (algunas veces llamada como mtodo de corrientes de malla), es una tcnica usada para determinar la tensin o la corriente de cualquier elemento de un circuito plano. Un circuito plano es aquel que se puede dibujar en un plano de forma que ninguna rama quede por debajo o por arriba de ninguna otra. Esta tcnica est basada en la ley de tensiones de Kirchhoff. La ventaja de usar esta tcnica es que crea un sistema de ecuaciones para resolver el circuito, minimizando en algunos casos el proceso para hallar una tensin o una corriente de un circuito.1

Para usar esta tcnica se procede de la siguiente manera: se asigna a cada una de las mallas del circuito una corriente imaginaria que circula en el sentido que nosotros elijamos; se prefiere asignarle a todas las corrientes de malla el mismo sentido. De cada malla del circuito, se plantea una ecuacin que estar en funcin de la corriente que circula por cada elemento. En un circuito de varias mallas resolveramos un sistema lineal de ecuaciones para obtener las diferentes corrientes de malla.

5. Enuncie las leyes de NODOS y Mallas de kirchhoff

Ley de nodos:Esta ley tambin es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es comn 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

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

Ley de mallas:Esta ley es llamada tambin Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es comn que se use la sigla LVK para referirse a esta ley.

En un lazo cerrado, la suma de todas las cadas de tensin es igual a la tensin total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial elctrico en un lazo es igual a cero.

Esta ley se basa en la conservacin de un campo potencial de energa.Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energa 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 disipacin de energa. Una carga simplemente terminar en el terminal negativo, en vez del positivo. Esto significa que toda la energa dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformara en calor.

En resumen, la ley de tensin de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o prdida de energa de los componentes electrnicos (Resistores, capacitores, etc.). Es una ley que est relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensin. En este campo potencial, sin importar que componentes electrnicos estn presentes, la ganancia o prdida de la energa dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo.

6. Sustente los siguientes enunciados:

a) La ley de nodos de Kirchhoff es frecuentemente usada para calcular corrientes en circuitos complejo (Verdadero)b) El instrumento indispensable para verificar la ley de nodos es el voltmetro (Falso)c) Con la ayuda de las dos leyes de kirchhoff es posible calcular voltajes y corrientes en todos los circuitos complejos (Verdadero)d) El instrumento indispensable para verificar la ley de mallas de kirchhoff en el miliampermetro (Falso)

7. Qu determina la polaridad (sentido) de la corriente elctrica en un circuito?

Lo determina el potencial elctrico, va de sentido creciente con relacin al potencial elctrico

Qu entiende por cada de voltaje?

Llamamos cada de voltaje de un conductor a la diferencia de potencial que existe entre los extremos del mismo. Este valor se mide en voltios y representa el gasto de fuerza que implica el paso de la corriente por ese conductor.As mismo, la cada de tensin es medida frecuentemente en tanto por ciento de la tensin nominal de la fuente de la que se alimenta. Por lo tanto, si en un circuito alimentado a 400 Voltios de tensin se prescribe una cada mxima de tensin de una instalacin del 5%, esto significar que en dicho tramo no podr haber ms de 20 voltios, que sera la tensin perdida con respecto a la tensin nominal.

No existe un conductor perfecto, pues todos presentan una resistividad al paso de la corriente por muy pequea que sea, por este motivo ocurre que un conductor incrementa la oposicin al paso de la corriente, a medida que tambin va aumentando su longitud. Si esta resistencia aumenta, por consiguiente aumenta el desgaste de fuerza, es decir, la cada de tensin. Podramos decir que la cada de tensin de un conductor viene determinada por la relacin que existe entre la resistencia que ofrece este al paso de la corriente, la carga prevista en el extremo ms lejano del circuito y el tipo de tensin que se aplicar a los extremos.

9. Defina:

a) Resistencia interna del ampermetro y resistencia interna del voltmetro:

Resistencia interna del ampermetro:Un ampermetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que est circulando por un circuito elctrico. Un micro ampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.

Si hablamos en trminos bsicos, el ampermetro es un simple galvanmetro (instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, podemos disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito elctrico.

Resistencia interna del voltmetro

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltmetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivacin sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltmetro debe poseer una resistencia interna lo ms alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que dara lugar a una medida errnea de la tensin. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estarn dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a travs del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la funcin del voltmetro presentando unas caractersticas de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.

En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores alas que soportaran los devanados y rganos mecnicos del aparato o los circuitos electrnicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltmetro, de forma que solo le someta a una fraccin de la tensin total.

A continuacin se ofrece la frmula de clculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliacin o multiplicacin de escala:

Donde N es el factor de multiplicacin (N1)Ra es la Resistencia de ampliacin del voltmetroRv es la Resistencia interna del voltmetro

b) Resistencia interna de la fuente de alimentacin y su mxima corriente de salida:

La resistencia interna en la fuente de alimentacin. Una fuente de tensin real est compuesta de una fuente de tensin ideal en serie con una resistencia. Esta resistencia interna no existe en la realidad de manera de que nosotros la podamos ver sino que es una resistencia deducida por el comportamiento de las fuentes de tensin reales.

10 Referencia bibliogrfica:

http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff http://www.slideshare.net/gobad/leyes-de-kirchhoff- recuperadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Circuito http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_mallas http://es.wikipedia.org/wiki/Nodo_(circuitos) http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%ADda_de_tensi%C3% B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Volt%C3%ADmetro http://www.planetcursos.com/curso/NTgxMA==http://www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=97