FSICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

GUIA DE LABORATORIO: LEYES DE MALLAS Y NODOS DE KIRCHOFF

OBJETIVOS:

Comprobar experimentalmente las leyes de Kirchoff.

Realizar mediciones de corrientes y voltajes en un circuito con una fuente de poder. Comparando los valores obtenidos experimentalmente con los obtenidos del clculo aplicando las leyes de Kirchoff. Simulacin del circuito experimental mediante un utilitario de PC.

METODOLOGIA:

Consiste en armar un circuito compuesto de dos mallas, cada una de las cuales tiene una batera. Se medir la tensin y corriente sobre cada resistencia y se compararn estos valores con los calculados a partir de la aplicacin de las leyes de Kirchoff. Se armar un circuito virtual y simular su funcionamiento mediante el uso de un utilitrio para PC.

FUNDAMENTOS TERICOS:

Muchos circuitos elctricos y electrnicos contienen ms de una fuente de poder. Estos circuitos no pueden ser resueltos aplicando los conceptos simples de asociacin en serie y paralelo de componentes, sino que se debe usar un mtodo mas general tales como las leyes de Kirchoff.

El primer paso a seguir en la aplicacin de estas reglas es el de seleccionar y marcar la direccin de las corrientes a travs de las diferentes partes del circuito. Esta convencin de sentidos debe mantenerse durante todo el proceso de aplicacin de las leyes de Kirchoff. Si, despus de resolver las ecuaciones resultantes, alguna de las corrientes aparece con signo negativo, solo significa que simplemente la direccin de circulacin real es opuesta a la seleccionada, pero su valor numrico es correcto.Como se ha visto en la teora, en todo circuito constituido por varias ramas cuando se ha establecido el rgimen estacionario de corrientes se verifica que:

I. La suma algebraica de todas las corrientes que concurren a un nudo es nula

[1]II. La suma algebraica de las fem. que se encuentran al recorrer un circuito cerrado cualquiera (malla) es igual a la suma algebraica de las cadas de potencial producidas en las resistencias hmicas presentes en la misma malla:

[2]Ambas sumas debern efectuarse respecto a un mismo sentido de circulacin a lo largo de la malla, elegido arbitrariamente y tomado como positivo.

Se debe hacer notar que:

a) La suma algebraica puede resultar, tanto para las cadas de potencial en los elementos resistivos como para las fem., positiva, negativa o nula.b) Que al ser nula no necesariamente deben ser nulas las corrientes ya que es una suma algebraica.c) Ambos grupos de ecuaciones constituyen un sistema de n ecuaciones lineales con n incgnitas, si las resistencias son constantes.d) Para obtener dicho sistema se debe:

1. Fijar el sentido de las corrientes en cada rama.2. Fijar el sentido de la circulacin a lo largo de cada malla.

Leyes de kirchoff

1.- LEY --------------------- Circuito en Paralelo

2.- LEY --------------------- Circuito en Serie

LA LEY DE OHM La Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son: 1. Tensin o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A). 3. Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito elctrico cerrado,es directamente proporcional a la tensin o voltaje aplicado, e inversamenteproporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

FRMULA MATEMTICA GENERAL DE REPRESENTACIN DE LA LEY DE OHM

Desde el punto de vista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Frmula General de la Ley de Ohm:

V

RI

La intensidad de corriente que pasa por dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre ellos e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.La relacin entre la diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor y la intensidad de la corriente que por el circula es una cantidad constante, llamada resistencia elctrica se asigna por R.

MATERIALES UTILIZADOS:

1. Fuente de alimentacin de CC.2. Batera seca (9V)3. Ampermetro.4. Voltmetro.5. Resistencias.6. Cables de conexin.

REPRESENTACION DEL CIRCUITO EN SERIE

BAT

TEORICO

PRACTICO

% ERROR

CALCULOS

Datos:

REPRESENTACION DEL CIRCUITO EN PARALELO

BATV

TEORICO

PRACTICO

% ERROR

CALCULOS

Datos:

SIMULACION CON CROCODILE CLIPS1.- LEY --------------------- Circuito en Paralelo

2.- LEY --------------------- Circuito en Serie

CONCLUSIONES

Los valores de corriente y voltaje determinados por leyes de Kirchhoff son muy aproximados a los valores experimentales, con errores menores al 3% en su mayora. La primera ley de Kirchhoff es vlida: en un nodo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. Con los valores experimentales, estas sumas son casi iguales. La segunda ley de Kirchhoff tambin es cierta: en una malla, la suma algebraica de voltajes es igual a cero. Con los valores hallados experimentalmente, la suma es prcticamente cero. Este experimento realizado sobre las leyes de Kirchhoff es importante para un mejor entendimiento de la razn por la cual estas leyes son vlidas y qu tan precisas pueden ser. Graciasa estas leyes se pueden resolver sin mayores complicaciones circuitos elctricos que seran demasiado complejos de analizar mediante la reduccin de los mismos a circuitos ms simples.

ANALISIS

Cuales cree que sean los motivos por los que no se obtuvo una concordancia exacta entre los valores tericos y experimentales?

Los motivos por lo que no se obtuvo una concordancia exacta fue el no usar de todos los decimales en la calculadora y las incertidumbres de instrumentos y error humano.

RECOMENDACIONES

Se requiere tener bien hechas las conexiones antes de encender los equipos.Tener cuidado con el trato de los equipos y materiales.

BIBLIOGRAFIA

SERWAY, Raymond. Fsica, Edic. 5, Pearson Educacin, Mxico, 2001.SERWAY, Raymond A, Fsica, vol II. Edit. McGraw-Hill, tercera edicin revisada, 1993