UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULT FACULTAD DE CIENCIAS CIENCI AS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL INFORME DE PRACTICAS DE LABORATORIO LABORATORIO FISICA II
DOCENTE: PRÁCTICA
JHON FLORES
NOMBRE DE LA PRACTICA
Nº 8
REGLAS DE KIRCHHOFF
GRUPO Nº Nº
INTEGRANTES:
DURACIO N
1. Garcia Garcia Rosas Rosas Artur Arturo o Mart Martin in 2. Tico Ticona na Lar Laric ico o Jan Jan Mar Mar! ! ". #uis #uis$ $ %an %aniu iura ra Maur Mauric icio io
2 horas
FECHA
2 / 12 I.
INTRODUCCION
Las leyes e !"#$%%&'' son &os i'ua(&a&s )u s *asan n (a consr+aci,n & (a nr'-a (a car'a n (os circuitos (/ctricos. Furon &scritas $or $ri0ra + n 134 $or Gusta+ Kirchho55 . Son a0$(ia0nt usa&as n in'nir-a (/ctrica. A0*as (s & circuitos $u&n &ri+ars &ircta0nt & (as cuacions & Ma67((8 $ro Kirchho55 $rc&i, a Ma67(( 'racias a Gor' Oh0 su tra*a9o 5u 'nra(ia&o. Estas (s son 0u uti(ia&as n in'nir-a (/ctrica in'nir-a (/ctronica $ara ha((ar corrints tnsions n cua()uir $unto & un circuito (/ctrico. Esta ( ta0*i/n s ((a0a&a ley e (&&s & )#"*e#+ ley e !"#$%%&'' s co0:n )u s us (a si'(a LC! $ara r5rirs a sta (. La ( & corrints & Kirchho55 nos &ic )u;
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
Esta 5,r0u(a s +<(i&a ta0*i/n $ara circuitos co0$(9os;
La ( s *asa n ( $rinci$io & (a consr+aci,n & (a car'a &on& (a car'a n cou(ou0*s s ( $ro&ucto & (a corrint n a0$rios ( ti0$o n s'un&os.
II. OB,ETIVOS Ge(e#+l: • •
Verifcar la Ley de Kirchho de Voltaje Verifcar la Ley de Kirchho de Corriente
3 / 12 •
Aplicar las reglas de Kirchho en la solución de problemas de circuitos de régimen estacionario.
III. MARCO TEÓRICO Las leyes de Kirchho establecen un postulado de mucha importancia para el estudio de la !sica eléctrica o por consiguiente para el estudio de circuitos" donde se afrma #ue la suma de las corrientes #ue entran en un nodo es igual a las #ue salen" a partir de la teor!a de la conser$ación de la energ!a anali%aran algunos aspectos como la relación de las corrientes en distintos puntos del sistema. La primera ley de Kirchho es un enunciado de la conser$ación de la & carga eléctrica. 'odas las cargas #ue entran en un punto dado en un circuito deben abandonarlo por#ue la carga no puede acumularse en un punto. Las corrientes dirigidas hacia el centro de la unión participan en la ley de la unión como ( " mientras #ue las corrientes #ue salen de una unión est)n participando con *+.. Ley de nodos o ley de corrientes de Kirchho
1rafco 2. Corrientes en un
,n todo nodo" donde la densidad de la carga no $ar!e en el tiempo" la suma de la corriente entrante es igual a la suma de la corriente saliente.
-onde Ie es la corriente entrante e Is la corriente saliente. -e igual orma" La suma algebraica de todas las corrientes #ue pasan por el nodo entrante y saliente es igual a 0 cero. . Ley de mallas o ley de tensiones de Kirchho
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1rafco 6. Circuito
,n toda malla la suma de todas las ca!das de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
-onde" V( son las subidas de tensión y V3 son las ca!das de tensión. La segunda ley de Kirchho es una consecuencia de la ley de la conser$ación de energ!a. +magine #ue mue$e una carga alrededor de una espira de circuito cerrado. Cuando la carga regresa al punto de partida" el sistema carga3circuito debe tener la misma energ!a total #ue la #ue ten!a antes de mo$er la carga. La suma de los incrementos de energ!a conorme la carga pasa a tra$és de los elementos de alg4n circuito debe ser igual a la suma de las disminuciones de la energ!a conorme pasa a tra$és de otros elementos. La energ!a potencial se reduce cada $e% #ue la carga se mue$e durante una ca!da de potencial * en un resistor o cada $e% #ue se mue$e en dirección contraria a causa de una uente negati$a a la positi$a en una bater!a. -e orma e#ui$alente" ,n toda malla la suma algebraica de las dierencias de potencial eléctrico debe ser 0 cero.
5uede utili%ar la ley de la unión con tanta recuencia como lo re#uiera" siempre y cuando escriba una ecuación incluya en ella una corriente general" el n4mero de $eces #ue pude utili%ar la ley de la unión es una menos #ue el n4mero de puntos de unión del circuito. 5uede aplicar la ley de la espira las $eces #ue lo necesite" siempre #ue apare%ca en cada nue$a ecuación un nue$o elemento del circuito un resistor o una bater!a o una nue$a corriente. ,n general" para resol$er un problema de circuito en particular" el n4mero de ecuaciones independientes #ue se necesitan para obtener las dos leyes es igual al n4mero de corrientes desconocidas.
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IV.
PROCEDIMIENTO
A. E-UIPO Y MATERIAL .
FUENTE FIJA D.C.:
/.
VOLTIMETRO: Instru0nto
Instru0nto sta*(ci&o n un so(o (u'ar8 &sarro((a co0*inacions & circuitos (/ctricos.
)u sir+ $ara 0&ir (a &i5rncia & $otncia( ntr &os $untos & un circuito (/ctrico.
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0.
ELECTRODOS PLANOS Y CIRCULARES:
1.
CABLES
2.
COCODRILOS
Su 5or0a su( sr rctan'u(ar8 $(ana circu(ar n 5unci,n a( ti$o & corrint )u s uti(ia.
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3.
AMPERIMETRO
4.
RESISTENCIAS
8.
TABLERO DE CONECCION
B. PROCEDIMIENTO E5PERIMENTAL B.. REGLA DE NODOS
8 / 12 1.=Insta( ( )ui$o co0o s 0ustra n ( s)u0a 2.=S(ccion (as rsistncias )u +a ha usar (as 5unts & corrint continua ".=Esta*(cr (os no&os >a? >&? n ( circuito 3.=Esta*(cr ( snti&o & (as corrints 0i&a (as intnsi&a&s & corrint (/ctrica n ca&a ra0a &( no&o >a? 4.R'istr sus &atos n (a ta*(a 1
TABLA NODO a
&
ELEMENTO
R R/ R0 R R/ R0
R@B .2 3.3 "2. 82 383 "2.
I@AB . .1" .1 . .12 .1
B./. REGLA DE MALLAS 1.=Esta*(cr (os (0ntos & ca&a una & (a 0a((as 2.= To0an&o n cunta (a $o(ari&a& & (as tncions8 0&ir con ( +o(t-0tro (as ca-&as & $otncia(@Bn ca&a (0nto & (as 0a((as. ".= R$tir ( $roc&i0into $ara (a si'uint 0a((a. 3.= R'istr sus &atos n (a ta*(a 2 MALLA >A? MALLA >? ELEMENTO @B @B ELEMENTO 813 1.44 6 L+*)+#+ .3 . R 6/ ".4 ." R/ R0 L<0$ara 1.44 ".4 R/ . 6/
V.
ANALISIS DE DATOS .7 A(+l"+# l&s +9&s e l+ TABLA -;e $&($l;ye<. S o*sr+a (a %RIMERA LE DE KIRCHOFF; &on& n cua()uir no&o (a su0a a('*raica & (as corrints &* +a(r cro.
/.7C&*& e9e#*"(+ l+ "($e#9";*=#e e l+s le$9;#+s> &=9e("&s $&( el *;l9?*e9#& "@"9+l La incrti&u0*r s
6 ± 0.25
0.7A(+l"+# l&s +9&s e l+ T+=l+ / -;e $&($l;ye<. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.
4.-Establecer el valor de las corriente con los valores nominales de las resistencias I!"."#"4 I$!-"."$"% I&!-"."#
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'.-calcular la resistencia del foco (! 4&."#
VI.
COMPARACION Y EVALUACION DE RESULTADOS
1. Comparar los valores obtenidos experimentalmente para las corrientes con los valores obtenidos teóricamente. Los $alores obtenidos en la pr)ctica no son diferen de los obtenidos teóricamente" por errores menores de medición" pero $emos #ue son apro7imadamente los mismos. 2. ¿Se cmple exactamente las re!las de "irc##o$%. ¿&' scede%. (xpli)e. Los resultados no son e7actos por el hecho de errores en los medidores o al momento de la medición" pero usando las magnitudes correctas al reempla%ar obtenemos $alores muy cercanos como podemos $er en las tablas. 3. (l valor de las resistencias calcladas con la le* de +#m, estdentro del ran!o del valor nominal de dic#as resistencias. (xpli)e. 8i" para medir la resistencia aplicando la Ley de 9hm" debemos medir simult)neamente la intensidad #ue atra$iesa la resistencia y la dierencia de potencial aplicada" haciendo uso de un amper!metro y de un $olt!metro respecti$amente para a continuación aplicar la Ley de 9hm. -e esta orma se puede conocer el $alor de la resistencia aplicando: /0 4. (xiste disipación de ener!a%. ¿Cómo%. (xpli)e * si es posible calcle dic#o valor. 8i e7iste disipación de energ!a. ,sta se $e re;ejada como un aumento de temperatura" #ue al darse en un circuito tan pe#ue
VII.
CONCLUSIONES •
•
La primera ley de Kirchho es $)lida: en un nodo" la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. Con los $alores e7perimentales" estas sumas son casi iguales. La segunda ley de Kirchho también es cierta: en una malla" la suma algebraica de $oltajes es igual a cero. Con los $alores
1 / 12 hallados e7perimentalmente" la suma es pr)cticamente cero. •
•
VIII.
Los $alores de corriente y $oltaje determinados por leyes de Kirchho son muy apro7imados a los $alores e7perimentales" con errores menores al 20= en su mayor!a.
,ste e7perimento reali%ado sobre las leyes de Kirchho es importante para un mejor entendimiento de la ra%ón por la cual estas leyes son $)lidas y #ué tan precisas pueden ser. ,l manejo de ellas es imperial: gracias a ellas se pueden resol$er sin mayores complicaciones circuitos eléctricos #ue ser!an demasiado complejos de anali%ar mediante la reducción de los mismos a circuitos m)s simples.
CUESTIONARIO FINAL
1. ¿(s posible establecer otras mallas en el circito de la pr-ctica realiada% (xpli)e * si es posible estableca ss ecaciones ,n cual#uier nodo" la suma de las corrientes #ue entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes #ue salen. -e orma e#ui$alente" la suma de todas las corrientes #ue pasan por el nodo es igual a cero
,n un la%o cerrado" la suma de todas las ca!das de tensión es igual a la tensión total suministrada. -e orma e#ui$alente" la suma algebraica de las dierencias de potencial eléctrico en un la%o es igual a cero.
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2.
nclidas en las re!las de "irc##o$ #a* dos le*es de conservación. ¿c-les son% Las leyes de Kirchho son dos igualdades #ue se basan en la conser$ación de la energ!a y la carga en los circuitos eléctricos. >ueron descritas por primera $e% en 2?@ por 1usta$ Kirchho . 8on ampliamente usadas en ingenier!a eléctrica. Ambas leyes de circuitos pueden deri$arse directamente de las ecuaciones de ma7Bell" pero Kirchho precedió a ma7Bell y gracias a 1eorg ohm su trabajo ue generali%ado. ,stas leyes son muy utili%adas en ingenier!a eléctrica e ingenier!a electrónica para hallar corrientes y tensiones en cual#uier punto de un circuito eléctrico.
3.
¿or )' es posible )e n p-aro permaneca sobre n cable de alto voltae% (xpli)e -e acuerdo con la ley de ohm" el ;ujo de corriente a tra$és de un circuito es proporcional a la dierencia de potencial" también llamada tensión o $oltaje. ,n el caso #ue nos ocupa" el p)jaro es el circuito. La dierencia de potencial entre sus patas es muy pe#ue
4. (n el circito el'ctrico en la i!. 1 se conoce, /.40, r/1: * /2:
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Fig. 1
SOLUCIÓN
I5 BIBLIOGRAFA Re'e#e($"+s e= %99):.'.;=+.+#+$9""+es7y7se#"$"&s"';s"&("(e7*;se&7 le*;se&$+9+l&@&7*;se&7e7'"s"$+<"33 %99):es."J")e"+.@"J"C+#@+KelC0A$9#"$+ %99):.=;e(+s9+#e+s.$&*e(s+y&sDe9e#*"(+$"C0B0(7De7L+7 C+#@+7De7U(8/00/.%9*l