Ley Kirchoff

8
157    C   a  p t u  l    o         L       I       C       E       O MONTERO Liceo Naval Calm "MONTERO" INTRODUCCIÓN En el capítulo anterior hemos estudiado circuitos simples con una sola fuente, los cuales se resolvían aplicando la ley de Ohm, ahora estudiaremos circuitos con dos o más fuentes y uno o mas caminos para la c orriente. Para poder resolver estos circuitos necesitamos a plicar las leyes de Kirchoff. LEYES DE KIRCHOFF PRIMERA LEY DE LOS NUDOS La suma de todas las corrientes que llegan a un n udo es igual a la suma de todas las corrientes que salen de dicho nudo. I 1 I 4 I 3 I 2 nudo I 1  + I 2  = I 3  + I 4 SEGUNDA LEY DE LOS VOLTAJES. Cuando se recorre un circuito cerrado, la suma algebrai ca de las diferencias de potencial de los elementos que conforman el circuito es igual a cero. + - + - 1 2 R 1 R 2 I * Supon i endo 1  > 2 Observaciones importantes a) Cuando la corriente eléctrica que pasa por una fuen te de energía ing resa por el borne negativo y sale por el positivo, se considera un aumento en la diferen cia de potencial, es decir es positivo y la carga eléctrica gana energía. Si la corriente ingresa por el borne positivo y sale por el negativo entonces hay una pérdida en la diferencia de potencial y se considera rá negativo; además la carga al pas ar por esta fuente perderá energía. + - I + + - I - 2 2 LEYES DE KIRCHOFF  V = 0 1  - IR 1  - 2  - IR 2  = 0

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FISICA

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157

   C  a pt u  l    o         L

      I      C      E      O

MONTERO

Liceo Naval Calm "MONTERO"

INTRODUCCIÓN

En el capítulo anterior hemos estudiado circuitos simples con una sola fuente, los cuales se resolvían aplicando la leyde Ohm, ahora estudiaremos circuitos con dos o más fuentes y uno o mas caminos para la corriente. Para poder resolverestos circuitos necesitamos aplicar las leyes de Kirchoff.

LEYES DE KIRCHOFF

PRIMERA LEY DE LOS NUDOS

La suma de todas las corrientes que llegan a un nudo es igual a la suma de todas las corrientes que salen de dichonudo.

I1

I4

I3

I2 nudoI1 + I2 = I3 + I4

SEGUNDA LEY DE LOS VOLTAJES.

Cuando se recorre un circuito cerrado, la suma algebraica de las diferencias de potencial de los elementos que conformanel circuito es igual a cero.

+

-

+

-1 2

R 1

R 2

I

* Suponiendo 1 > 2

Observaciones importantes

a) Cuando la corriente eléctrica que pasa por una fuente de energía ingresa por el borne negativo y sale por elpositivo, se considera un aumento en la diferencia de potencial, es decir es positivo y la carga eléctrica ganaenergía. Si la corriente ingresa por el borne positivo y sale por el negativo entonces hay una pérdida en ladiferencia de potencial y se considerará negativo; además la carga al pasar por esta fuente perderá energía.

+-

I

+

+ -

I

-

22LEYES DE KIRCHOFF

 V = 0

1 - IR 1 - 2 - IR 2 = 0

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Leyes de Kirchoff 

Quinto Año de Secundaria

  b) Cuando la corriente eléctrica pase por una resistencia SIEMPRE habrá una disminución en la diferencia de potenciales decir será - IR, esto se debe a que la carga eléctrica al pasar por una resistencia siempre pierde energía.

 R 

I

+ - V = -IR 

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

a) AMPERÍMETRO.- Es un instrumento que mide la intensidad de corriente que circula en un determinado elemento delcircuito. Se instala siempre en serie con el elemento. Teóricamente los amperímetros tienen resistencia nula es decirrepresentan un cable sin resistencia, pero en realidad tiene una resistencia muy baja para evitar que, al introducirloen el circuito aumente la resistencia del circuito, modificando el valor de la intensidad de corriente. Se le representapor una circunferencia con la letra A en su interior.

 A 

 A

símbolo

 

equivalencia

b) VOLTÍMETRO.- Es un instrumento que mide la diferencia de potencial entre los extremos de un elemento o dospuntos de un circuito eléctrico. Se instala siempre en paralelo con el elemento a medir. Se construyen con resistenciasinternas muy elevadas, teóricamente aceptaremos que es infinita, que representa un circuito abierto, así se consigueque la intensidad de corriente que pasa por el elemento no se desvíe por el voltímetro y modifique la diferencia depotencial. Se le representa por una circunferencia con la letra V en su interior.

 V

 V  

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159Liceo Naval Calm "MONTERO"

FÍSICA

Pract iquemos

Bloque I

1. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. La primera ley de Kirchoff es la de los nudos.II. Un amperímetro se debe colocar en paralelo al

elemento que queremos medir.III. Si un punto de un circuito esta unido a tierra, su

potencial eléctrico será cero.

a) VVV b) VFF c) FFVd) VFV e) FFF

2. Respecto al amperímetro, que proposiciones sonverdaderas:

I. Se emplea para medir corrientes.II. Un amperímetro ideal tiene resistencia interna cero.III. Se debe conectar en paralelo al elemento a medir.

a) Sólo I b) Sólo II c) Sólo IIId) I y II e) I y III

3. Indicar verdadero (V) o falso (F) según corresponda:

I. En un camino cerrado la sumatoria de las diferenciasde potencial es igual a cero.

II. Si una corriente ingresa por el borne negativo de lapila y sale por el positivo pierde energía.

III. En una resistencia siempre la diferencia de potencialserá negativa.

a) VFV b) VVV c) FVVd) VVF e) FFV

4. La figura muestra parte de un circuito eléctrico. Si lalectura del amperímetro ideal es 12A, hallar la lecturadel voltímetro ideal.

 V

R = 101   R = 302  

 A

a) 180 V b) 90 V c) 120 Vd) 360 V e) 400 V

5. Si el voltímetro ideal marca 42 V, hallar la lectura delamperímetro.

7

3

 V

5

 A 

a) 3 A b) 4 A c) 5 Ad) 2 A e) 6 A

6. Hallar la corriente en el circuito.

5

+

-2

+18 V

32 V

-

a) 1 A b) 1,5 A c) 2 Ad) 4 A e) 0,5 A

7. Hallar la potencia consumida por la resistencia R = 20

10

+

-6v15 v

+

-

a) 4,9 W b) 2,45 W c) 1,9 Wd) 2,1 W e) 9,8 W

8. En el circuito mostrado, hallar la lectura del voltímetro.

2

4

+

-

80v

20 v  V

+-

6

a) 10 V b) 15 V c) 20 Vd) 25 V e) 30 V

9. Si el amperímetro marca 3 A y el voltímetro 15 V, hallar

el valor de .

2

 V

8  A 

a) 40 V b) 30 V c) 45 Vd) 25 V e) 18 V

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Leyes de Kirchoff 

Quinto Año de Secundaria

Bloque II

1. Hallar la lectura del voltímetro ideal.

20

 V

7

13

15 V

5 V

a) 10 V b) 15 V c) 20 Vd) 40 V e) 25 V

2. Hallar la lectura del amperímetro ideal.

25 V

 A 

10 V

6

10

2 6

a) 1 A b) 2 A c) 3 Ad) 1,5 A e) 2,5 A

3. Hallar la lectura del voltímetro ideal.

6

14

22 V

3  V 4

10 V

a) 1,2 V b) 1,5 V c) 2 Vd) 2,5 V e) 4 V

4. Si las fuentes son reales, hallar la lectura en elamperímetro.

 A 

30 V20 V

r = 1,5r = 1

a) 2 A b) 3 A c) 4 Ad) 5 A e) 6 A

5. Hallar la lectura del amperímetro ideal.

 A 5

4

4,5

10 V

40 V

r=0,5

r=1

 A 

a) 2 A b) 3 A c) 4 Ad) 5 A e) 2,5 A

6. Determine lo que marca el amperímetro ideal.

15 V

 A 2

6

20 V

10 V

7

a) 1 A b) 2 A c) 3 Ad) 4 A e) 5 A

7. En el circuito mostrado, determinar la lectura delamperímetro ideal.

12 V

 A 

2

4

3

8 V

6 V

a) 4 A b) 3,5 c) 0,5d) 4,5 e) 7

8. En el circuito mostrado, halle la lectura del amperímetroideal.

11 V

 A 

2

12 V

3

3

2

3

10 V

a) 0,2 A b) 0,4 A c) 0,3 Ad) 0,8 A e) 1 A

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161Liceo Naval Calm "MONTERO"

FÍSICA9. En el circuito que se indica, determine la potencia que

consume la resistencia de 6 .

10 V

6

5

8 70 V

80 V

a) 50 W b) 60 W c) 100 Wd) 150 W e) 200 W

10.Se muestra una parte de un circuito donde I = 4 A.Hallar la diferencia de potencial V A - VB.

3 22030 V

I

 A  B

a) 10 V b) 14 V c) 21 Vd) 42 V e) 0 V

Bloque III

1. Determinar la lectura del voltímetro.

 V

16

1 2

30 V

1

10

a) 25 V b) 22 V c) 30 Vd) 33 V e) 27 V

2. Calcular la intensidad en la resistencia de 5

. E

r=1

5

r=2

= 8 V1

 E = 2 V2

a) 2,23 A b) 1,53 A c) 0,7 Ad) 3,76 A e) 0,42 A

3. En el circuito, calcular la corriente en la resistencia de50.

100

5 V

4 V

50

6 V

a) 0,05 A b) 0,06 A c) 0,04 Ad) 0,03 A e) 0,02 A

4. Hallar el potencial del punto "B", respecto a tierra.

4

7

1 8 V

5

3

12 V5 V

B

2

6

a) 8 V b) -8 V c) 15 Vd) -15 V e) 25 V

5. Un estudiante quiere calcular el valor de la resistencia R empleando el voltímetro y el amperímetro, pero seequivoca y hace las conexiones mostradas, obteniendolas lecturas 9,9 V y 0,1 A. Otro estudiante que dominabien el tema se da cuenta que las lecturas obtenidas lepueden servir para obtener la resistencia interna delamperímetro. Hallar dicha resistencia (la fuente

 = 10 V es ideal)

 V  A 

a) 0,2 b) 0,6 c) 1 d) 1,2 e) 1,6

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162

Leyes de Kirchoff 

Quinto Año de Secundaria

Tarea domiciliaria

1. Determine la lectura del amperímetro ideal conectadaen el circuito.

9

8

 A 

60 V

3

40 V

2. Hallar la lectura del amperímetro.

2

3

 A 

15 V10 V

3. Calcular la lectura del voltímetro ideal.

2

8 10 V20 V

 V

4. En el circuito determine el valor de la resistencia "R"para que la corriente en el circuito sea 2A.

4

5 100 V

8 V

5. Halle lo que marca el amperímetro ideal (R = 6)

R

 A  RR

R

R

42 V

6. Halle la potencia disipada por R = 1.

2

5 V

10 V

2

15 V

7. Hallar la lectura del amperímetro "A".

1

12

 A 

24 V

6

r=1

8. Halle lo que marca el amperímetro ideal.

2

1

 A 

100 V

2

2

4

9. Halle la lectura del amperímetro (R = 1) en amperios.

R

6 V

 A 

R

R R

R R

10.Halle la lectura del amperímetro.

2 3

1

12 V6

 A 4

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163Liceo Naval Calm "MONTERO"

FÍSICA11.Halle lo que marca el voltímetro (todas las resistencias

están en ohmios).

 V

3

50 V 6

2

3

12.En la figura mostrada, determinar la energía caloríficadisipada por el circuito en 4s, si el voltímetro marca 10 V.

10 5

 V

  E

6

10

10

13. Halle lo que marca el voltímetro ideal.

2

60 V V

10 4

6 12

2

14.En el circuito eléctrico mostrado, determine la lecturadel amperímetro ideal.

7

6 50 V

4

5

3

 A 

15.En el circuito de la figura, ¿cuál es la corriente en laresistencia de 5 ?

20

6

50 V 5

16.Determine la lectura del amperímetro ideal.

10 16 8V

4 V

 A 

16 V

17.Determine la diferencia de potencial VB  - V A  en elsiguiente circuito eléctrico. I = 2A.

4 5

I

6

24 V 8 V

 A B

18.Dos fuentes de fuerzas electromotrices 1 = 6V y

2 = 9V tienen resistencias internas de 1  y 2

respectivamente. Hallar la lectura del voltímetro ideal.

 V

1

2

19.En el circuito eléctrico mostrado, determine la potencia

que entrega la fuente = 8 V (Considere fuentes ideales)

2

12 V

3

4 8 V

6 V

20.Despreciando la resistencia interna de la fuente,determine la lectura del amperímetro ideal.

5 = 10V1

 A 5

10 = 20V

2