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Práctica 5

Laboratorio de Electromagnetismo

Medición de corriente, resistencia y voltaje.

Leyes de Kirchhoff

“Primer parte”

Objetivos:

Conocer el comportamiento de las variables eléctricas en circuitos resistivos en serie y paralelo.

Aplicar las leyes de Kirchhoff en el análisis de circuitos resistivos.

Introducción:

Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) fue un físico prusiano cuyas principales contribuciones

científicas estuvieron en el campo de los circuitos eléctricos, la teoría de placas, la óptica, la

espectroscopía y la emisión de radiación de cuerpo negro.

Antes de formular las leyes de Kirchhoff introduciremos las siguientes definiciones:

En 1845, formuló dos leyes fundamentales en la teoría clásica de circuitos eléctricos conocidas en

la literatura como Leyes de Kirchoff, para enunciarlas, primero mencionaremos que una Malla es la

unión de dos o más circuitos eléctricos conectados en serie a lo largo de un camino cerrado,

mientras que un Nodo es un punto dentro de un circuito eléctrico en el que concurren tres o más

elementos.

1. Ley de la corriente, análisis de nodos

La suma algebraica de las corrientes instantáneas que fluyen

hacia un nodo siempre suman cero, es decir, los nodos no

acumulan corriente (electrones).

Fig. 1 Representación esquemática de

análisis de nodos.

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2. Ley del voltaje, análisis de mallas

La suma algebraica de los voltajes aplicados instantáneos

en una malla cerrada es igual a la suma algebraica de los

contravoltajes instantáneos en la malla. Esta regla se

deduce de la conservación de la energía, cualquier carga

debe ganar tanta energía como la que pierde.

Fig. 2 Representación esquemática

de análisis de mallas.

Las dos leyes de Kirchhoff representan en el plano eléctrico los principios de conservación de la

masa y de la energía. Son utilizadas para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial

en cada punto de un circuito eléctrico.

Tabla 1. Código de colores para las resistencias de 4 y 5 bandas.

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Material:

1 Fuente de al corriente directa (0-20V)

2 Multímetros digitales (Corriente y voltaje)

4 Cables conector banana

4 Caimanes

1 Protoboard

Resistencias eléctricas con valores: (150,

220, 330 y 470) Ω

Procedimiento:

1. Mide con el multímetro el valor de cada una de las resistencias, anótalo y comprueba con el código de colores.

2. Conecta las resistencias en un circuito en serie y energízalo con la fuente de voltaje a 12[V]. Realiza las mediciones de diferencia de potencial y de corriente eléctrica en cada elemento. Aplica la regla de conexión del multímetro según corresponda.

3. Conecta las resistencias en un circuito en paralelo y energízalo con la fuente de voltaje a 10V. Realiza las mediciones de diferencia de potencial y de corriente eléctrica en cada elemento. Aplica la regla de conexión del multímetro según corresponda.

a) Leyes de Kirchhoff

4. Selecciona 8 resistencias y monta en el protoboard el circuito de la siguiente figura:

Fig. 3 Esquema de un circuito eléctrico con cuatro mallas.

5. Comprueba que se cumple la ley de Kirchhoff de las corrientes en todos los nodos donde

confluyen las resistencias.

6. Comprueba que se cumple la ley de Kirchhoff de los voltajes en las mallas que forman el

circuito.

7. Mide el valor del voltaje en cada resistencia (VR1i) y obtén el valor del voltaje total. Préstese

atención sobre la polaridad de la tensión en las resistencias para averiguar la dirección que

sigue cada una de las corrientes.

8. Mide el valor de la corriente en cada resistencia (IR1i) y obtén el valor de la resistencia total.

9. Obtén los valores de potencia en cada resistencia y obtén el valor total de la potencia.

PRi = VRi*IRi

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Preguntas:

Investiga el comportamiento de la corriente eléctrica y de la diferencia de potencial en una

conexión de resistores en serie; escribe la expresión matemática para la obtención de la

resistencia equivalente.

Investiga el comportamiento de la corriente eléctrica y de la diferencia de potencial en una

conexión de resistores en paralelo; escribe la expresión matemática para la obtención de la

resistencia equivalente.

¿Qué es la resistencia interna de una fuente?

En palabras propias explica el funcionamiento del circuito de la figura 3, ¿Por qué el valor de las

corrientes y voltajes obtenidos?

Biliografía:

Reitz J.R., Milford F.J., Christy R.W. Fundamentos de la teoría electromagnética. Cuarta edición.

Ed. Addison Weasley. México, 1999.

Serway R., J.W. Jewett. Electricidad y Magnetismo. Sexta edición. Ed. Thomson. México, 2005.