guia de leyes de ohm, watt y kirchoff

Sistema de Gestiónde la Calidad

Servicio Nacional de Aprendizaje – SENAREGIONAL NORTE DE SANTANDER

C.I.E.S

LEY DE OHM, LEY DE WATT Y LEYES DE KIRCHHOFFGUIA DE APRENDIZAJE

Fecha:FEBREO DEL 2010

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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE

Código: 280501015 Fecha: Febrero del 2010Programa de Formación:Mantenimiento Electrónico E Instrumental Industrial

Duración Etapa Lectiva:2640 HorasDuración Etapa Productiva:880 HorasDuración de la Formación:3520 Horas

Módulo de Formación:Corregir de un bien los sistemas electronicos e instrumental industrial de acuerdo con sus especificaciones tecnicas

Duración:

960 Horas

Modalidad de Formación: PresencialResultado de aprendizaje: Detectar fallas en la circuiteria electrónica y elaborar procedimientos para la fabricación, reconstrucción o reemplazo de circuitos o sistemas electrónicos industriales que permitan el alistamiento justo a tiempoDuración de la Guía: 30 Horas

2. INTRODUCCIÓN

Estimado Aprendiz:

La ley de Ohm, la ley de Watt y las leyes de Kirchhoff son leyes fundamentales y excelentes herramientas analíticas con que todo estudiante, técnico, tecno cuenta para realizar el análisis de circuitos eléctricos. Por esta razón, esta guía ha sido diseñada para que USTED conozca, maneje y aplique estas tres leyes de manera correcta y eficaz.Se le recomienda realizar toda la guía de aprendizaje y complementarla con ejercicios extras que serán suministrados por el instructor. La resolución de la guía se debe anexar a su portafolio. Recuerde que en el camino para adquirir el conocimiento se encuentran algunos obstáculos, pero cuando aparecen, siempre tendrán una mano amiga para superarlos: Su instructor. Ánimo y empecemos ya!!!!!



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3. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

ACTIVIDAD 1: Recuerde la explicación dada por el instructor a cerca de la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff. Coloque las diferentes fórmulas que podemos encontrar de cada una de ellas.ACTIVIDAD 2:Utilizando la ley de Ohm, halle todos los valores de voltaje y de corriente de cada uno de los componentes de los siguientes circuitos.

ACTIVIDAD 3: Utilizando la ley de Watt, calcule la potencia para cada uno de los componentes de los circuitos de la Actividad 2.

ACTIVIDAD 4: Para cada circuito calcule el valor de las resistencias, voltajes y potencias faltantes. Identifique cuál ley debe usar en cada caso o si debe usarlas ambas.



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ACTIVIDAD 5: Para el circuito que se muestran a continuación, halle todos los valores de corrientes, voltajes, potencias y resistencias faltantes, aplicando las leyes de Kirchhoff, ley de Ohm y ley de Watt.

4. EVALUACIÓN

EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN INSTRUMENTOS DE

EVALUACIÓN

Análisis e Interpretación

Identifica la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de

Instrumento:



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de Circuitos en Corriente Continua

Kirchhoff.Analiza e interpreta circuitos resistivos basados en la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff.

Cuestionario

5. BIBLIOGRAFÍA

ELECTROTECNIA. Fundamentos Teóricos y Aplicaciones Prácticas.

es.wikipedia.org/wiki/Electrotecnia Análisis de Circuitos en Ingeniería. William H. Hayt – Jack

E. Kemmerly Circuitos eléctricos de James W. Nilson

Elaborado por: Ing. Hernando Gómez Palencia Fecha:

9 02 2010

ACTIVIDAD 2:Utilizando la ley de Ohm, halle todos los valores de voltaje y de corriente de cada uno de los componentes de los siguientes circuitos.



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CIRCUITO1

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:+5 - i*R1 - i*R2 - i*R3 = 0-i *(R1 + R2 + R3) = -5v multiplico ambos lados por (-1)i *(R1 + R2 + R3) = 5vi * (17.5kΩ) = 5vi = 5v / 17.5kΩi = 0.3mA

Aplicando ley de ohmVR1= i * R1 : VR1= (0.3 mA * 10 kΩ) : VR1 = 3vVR2= i * R2 : VR2= (0.3 mA * 5 kΩ) : VR2 = 1.5vVR3= i * R3 : VR3= (0.3 mA * 1.6 kΩ) : VR3 = 0.5v



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CIRCUITO 2

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:+5 - i*R1 - i*R2 - i*R3 = 0-i *(R1 + R2 + R3) = -5v multiplico ambos lados por (-1)i *(R1 + R2 + R3) = 5vi * (15.5 kΩ) = 5vi = 5v / 15.5kΩi= 0.32mAAplicando ley de ohmVR1= i * R1 : VR1= (0.32 mA * 3 kΩ) : VR1 = 0.94vVR2= i * R2 : VR2= (0.32mA * 10 kΩ) : VR2 = 3.2v Ξ 3vVR3= i * R3 : VR3= (0.32 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 0.8v



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CIRCUITO 3

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:+5 - i*R1 – i2*R2 - i*R3 = 0+5 – i* (R1 + R3) = + i2*R2

i2 = (+5 – (i * (R1 + R3) ) ) / (R2 )i2 = ( +5 – ( i* (5.5 kΩ) ) ) / (10 kΩ )

i2 = (1)

+5 - i*R1 – i1*R4 - i1*R5 - i*R3 = 0+5 – i * (R1 + R3 ) - i1*( R4 + R5 ) = 0+5 – i * (R1 + R3 ) = i1*( R4 + R5 )i1 = ( (+5 – ( i * (R1 + R3 ) ) )/ ( ( R4 + R5 ) ) )i1 = ( (+5 – ( i * (5.5 kΩ) ) ) / ( (3.5 kΩ) ) )

i1 = (2)

Aplicando ley de corrientes de kirchhoff en este circuito se tiene:i = i1 + i2 (3)(1) y (2) en (3)



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i =

35MΩ i+ 74.25 MΩ i = 67.5 kΩ109.25 MΩ i = 67.5 kΩ

i = 0.617 mAReemplazo i en (1) y en ( 2) para hallar i1 y i2 De (1)

i2 =



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i2= 0.16065mADe (2)

i1 =

I1= 0.4590mAAplicando ley de ohmVR1= i * R1 : VR1= (0.617 mA * 3 kΩ) : VR1 = 1.851vVR2= i2 * R2 : VR2= (0.16065 mA * 10 kΩ) : VR2 = 1.6065vVR3= i * R3 : VR3= (0.617 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 1.5425vVR4= i1 * R4 : VR4= (0.4590 mA * 2 kΩ) : VR4 = 0.918vVR5= i1 * R5 : VR5= (0.4590 mA * 1.5 kΩ) : VR5 = 0.6885v

ACTIVIDAD 3: Utilizando la ley de Watt, calcule la potencia para cada uno de los componentes de los circuitos de la Actividad 2.



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Del circuito 1:i = 0.3mA ; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serieiR1= iR2= iR3= iVR1 = 3v PR1= i* VR1= 0.3mA *3v= 0.9mWVR2 = 1.5v PR2= i* VR2= 0.3mA *1.5v= 0.45mWVR3 = 0.5v PR3= i* VR3= 0.3mA *0.5v= 0.15mWPfuente= i* Vfuente= 0.3mA *5v= 1.5mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.9Mw+0.45mW+0.15mW=1.5mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.

Del circuito 2:i= 0.32mA; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serieiR1= iR2= iR3= iVR1 = 0.94v PR1= i* VR1= 0.32mA *0.94v= 0.3008mWVR2 = 3v PR2= i* VR2= 0.32mA *3v= 0.96mWVR3 = 0.8v PR3= i* VR3= 0.32mA *0.8v= 0.256mWPfuente= i* Vfuente= 0.32mA *5v= 1.6mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.3008mW+0.96mW+0.256mW=1.5168mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.



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Del circuito 3:Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:i = 0.617 mAI1= 0.4590mAi2= 0.16065mA

VR1 = 1.851v PR1= i* VR1= 0.617mA *1.851v= 1.142067mWVR2 = 1.6065v PR2= i2* VR2= 0.16065mA *1.6065v= 0.258084mWVR3 = 1.5425v PR3= i* VR3= 0.617mA *1.5425v= 0.951722mWVR4 = 0.918v PR4= i1* VR1= 0.4590mA *0.918v= 0.421362mWVR5 = 0.6885 v PR5= i1* VR2= 0.4590mA *0.6885v= 0.316021mW

Pfuente= i* Vfuente= 0.617mA *5v= 3.085mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5=

1.142067mW+0.258084mW+0.951722mW+0.421362mW+0.316021mW=3.089256mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.



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ACTIVIDAD 4: Para cada circuito calcule el valor de las resistencias, voltajes y potencias faltantes. Identifique cuál ley debe usar en cada caso o si debe usarlas ambas.

CIRCUITO 4

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:+7v – 1.5v – i1* R4 – 2v –i *R3 = 0+ 3.5v –i *R3 = + i1* R4

i * R3 = + 3.5 - i1* R4

(1)

Aplicando nuevamente LVK :

+ i2* R2 – i1* R4 – 2v = 0

+ i2* (10kΩ) = 2v + i1* (2kΩ)

(2)



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Aplicando ley de corrientes de kirchhoff en este circuito se tiene:

i = i1 + i2 (3)

Reemplazando (1) y (2) en(3)

10kΩ * (3.5v-2kΩ i1) = 2.5kΩ * ((10kΩ) i1+2v+(2k Ω) i1 )

35 k v – 20 MΩ i1 = 25 MΩ i1 + 5kv + 5 MΩ i1

35kv – 5kv = 20 MΩ i1 + 25 MΩ i1 + 5 MΩ i1

30kv= 50 MΩ i1

i1= 0.6mA

Con i1 puedo reemplazarlo en las ecuaciones (1) y (2) para hallar i y i2



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i = 0.92mA

i2= 0.32mA

Para hallar R1 Y R5 aplicamos la ley de ohm:

= 1.6 kΩ

= 3.3 kΩ

Aplicando ley de ohmVR1= i * R1 : VR1= (0.92 mA * 1.6 kΩ) : VR1 = 1.472vVR2= i2 * R2 : VR2= (0.32 mA * 10 kΩ) : VR2 = 3.2vVR3= i * R3 : VR3= (0.92 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 2.3vVR4= i1 * R4 : VR4= (0.6 mA * 2 kΩ) : VR4 = 1.2v



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VR5= i1 * R5 : VR5= (0.6 mA * 3.3 kΩ) : VR5 = 1.98v

Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:

i = 0.92 mAI1= 0.6mAi2= 0.32mA

VR1 = 1.472v PR1= i* VR1= 0.92mA *1.472v= 1.35424mWVR2 = 3.2v PR2= i2* VR2= 0.32mA *3.2v= 1.024mWVR3 = 2.3v PR3= i* VR3= 0.92mA *2.3v= 2.116mWVR4 = 1.2v PR4= i1* VR1= 0.6mA *1.2v= 0.72mWVR5 = 1.98 v PR5= i1* VR2= 0.6mA *1.98v= 1.188mW

Pfuente= i* Vfuente= 0.92mA *7v= 6.44mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5= 1.35424mW +1.024mW +2.116mW +0.72mW +1.188mW =6.40224mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.



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Circuito 5

Como las resistencias estan en serie la corriente es la misma por lo tanto, aplicando la ley de ohm :

=0.7kΩ

VR2= i * R2 = 0.2m A * 10k Ω = 2v

VR1= 3.5V

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:

+8 – VR1- VR2 –VR3 = 0

+8 - 3.5V -2V = VR3

VR3= 2.5v

= 12.5 KΩ

i = 0.2mA ; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serie

iR1= iR2= iR3= iVR1 = 3.5v PR1= i* VR1= 0.2mA *3.5v= 0.7mWVR2 = 2v PR2= i* VR2= 0.2mA *2v= 0.4mWVR3 = 2.5v PR3= i* VR3= 0.2mA *2.5v= 0.5mWPfuente= i* Vfuente= 0.2mA *8v= 1.6mW



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Donde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.7mW+0.4mW+0.5mW=1.6mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.

ACTIVIDAD 5: Para el circuito que se muestran a continuación, halle todos los valores de corrientes, voltajes, potencias y resistencias faltantes, aplicando las leyes de Kirchhoff, ley de Ohm y ley de Watt.

CIRCUITO 6



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Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:+12v – i1* R1 – i2* R2– i1 *R3 = 0+ 12v – i1* (R1+R3) = + i2* R2

VR2= 2v

Como R2 Y R6 estan en paralelo tienen el mismo voltaje, por tanto:

VR2 = VR6

VR6 = 2v

Aplicando ley de corrientes de kirchhoff en este circuito se tiene:

i6= i3 + i4

Como i6=0.04A y i4= 0.1A

i3 = I6 - i4

i3 = 0.04A – 0.1A

i3 = -0.06A

De otro punto podemos decir que:

i1= i2 + i3

i2= i1 – i3



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i2= 0.4A – (-0.06A)

i2=0.4A +0.06A

i2=0.46A

De otro punto podemos decir que:

i2= i1 + i5

i5= i2 – i1

i5= 0.46A – 0.4A

i5= 0.06A

Para hallar R2 , R4 , VR1, VR3,VR4 Y VR5 desarrollamos de la siguiente forma:

VR1 = i1* R1

VR1 = 0.4 A * 10Ω

VR1 = 4v

= 4.35Ω

VR3 = i1* R3

VR3 = 0.4A * 15 Ω

VR3 = 6v

VR5 = i4* R5

VR5 = 0.1A * 20 Ω

VR5 = 2v



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Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:

12 – VR1 + VR4 + VR5 - VR3 = 0

VR4 = -12v + VR1 + VR3 - VR5

VR4 = -12v + 4v +6v – 2v

VR4 = - 4 v

= 40Ω

Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:

I1= 0.4Ai2= 0.46AI3= -0.06AI4= 0.1AI5= 0.06AI6= 0.04A

VR1 = 4v PR1= i1* VR1= 0.4 A *4 v= 1.6WVR2 = 2v PR2= i2* VR2= 0.46 A * 2v= 0.92WVR3 = 6v PR3= i1* VR3= 0.4 A *6 v= 2.4WVR4 = -4v PR4= i4* VR4= 0.1 A *(-4v)= - 0.4WVR5 = 2 v PR5= i4* VR5= 0.1 A *2v= 0.2WVR6 = 2 v PR6= i6* VR6= 0.04 A *2v= 0.08W

Pfuente= i* Vfuente= 0.4A *12v= 4.8WDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito.



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PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5+ PR6 = 1.6W +0.92W +2.4W - 0.4W +0.2W +0.08W =4.8WComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.

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