6. LEYES DE KIRCHHOFF.docx

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

LEYES DE KIRCHHOFF Codificación:

Guías de Prácticas de Laboratorio

INGMCT-G-006 Número de Revisión No.: Páginas: 22 Fecha Emisión: 2013 - II

Laboratorio de: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Título de la Práctica de Laboratorio: LEYES DE KIRCHHOFF Elaborado por:

Revisado por:

WILKEN RODRIGUEZ

LUIS HORACIO BERNAL

ESCOBAR

JORGE FORERO

Aprobado por:

El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 1 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: INGENIERÍA 2. PROGRAMA: MECATRÓNICA 3. ASIGNATURA: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 4. SEMESTRE: TERCERO 5. OBJETIVOS  Aplicar la Leyes de Kirchhoff (mallas y nodos).  Aprender a medir corrientes eléctricas, valores de resistencias y de voltajes de manera experimental.  Tener la capacidad de montar circuitos con más de una fuente de voltaje, identificando propiedades de corriente y voltaje que se dan en cada tipo de conexión, para comprobar experimentalmente las leyes de Kirchhoff.  Determinar las leyes de Kirchhoff.  Comparar los valores prácticos

vs los valores teóricos en este tipo de

circuitos. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR  Utilización del protoboard para montar los circuitos eléctricos con más de una fuente de voltaje. El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 2 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF  Aprendizaje y aplicación de las leyes de Kirchhoff.  Interacción con la medición de dispositivos eléctricos, para su aplicabilidad en su perfil ocupacional.  Destreza para analizar y montar circuitos eléctricos Aplicando las Leyes de Kirchhoff. 7. INVESTIGACIÓN PREVIA1 

¿Porque son tan importantes las leyes de kirchhoff en la teoría de circuitos?



¿Cuál principio físico se puede aplicar para explicar el comportamiento de la corriente en un nodo de un circuito eléctrico?



¿Cuál principio físico se puede aplicar para explicar la relación entre las caídas de tensión alrededor de una trayectoria cerrada (malla) en un circuito eléctrico?



Describa algunos ejemplos cotidianos donde se evidencie circuitos mixtos. 8. MARCO TEÓRICO LEYES DE KIRCHHOFF

 Ley de Kirchhoff de Tensiones:

1 Desarrollar la Investigación Previa en las hojas de anexos. El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 3 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF La suma de las caídas de tensiones de todos los componentes de una malla cerrada debe ser igual a cero.  V  V1  V2  V3  0

 Ley de Kirchhoff de Corrientes:

Figura 1. Circuito realizado en Electronics WorkBench.

La suma de corrientes entrantes en un nodo es igual a la suma de corrientes salientes del nodo.

 I  I1  I2  I3  I4  I5  0

Figura 2. Circuito en serie realizado en Electronics WorkBench.

9. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS 

Multímetro.



Resistencias.



Protoboard.



Fuente de Voltaje con sus respectivos cables.



LEYES DE KIRCHHOFF 

Guía de laboratorio.



Pila de 9 voltios o fuente del voltaje anexa

10. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR 

Tener presente la escala del Multímetro en la medida de la corriente



Trabajar con extremo cuidado con la fuente de voltaje



Verificar que los voltajes trabajados sean los adecuados para el trabajo que vamos a hacer.



Tener cuidado al montar el circuito y revisar que todo esté en conducción. 11. CAMPO DE APLICACIÓN A todo nivel de la Ingeniería aplicada y en la mayoría de cálculos teóricos que involucran la corriente eléctrica para circuitos de cualquier complejidad. Las leyes de Kirchhoff son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía. Estas leyes nos permiten resolver los circuitos utilizando el conjunto de ecuaciones al que ellos responden. El funcionamiento de este y de todos los El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 5 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF laboratorios conocidos se basa en la resolución automática del sistema de ecuaciones que genera un circuito eléctrico. Esto se traduce específicamente en la fabricación de unidades para la emisión, la propagación y la detección de radiación en comunicaciones, en la fabricación de unidades de memoria y procesadores para ordenadores lógicos en la computación moderna. También en estructuras más complejas basadas en las anteriores, como lo son sistemas de supervisión y control, la robótica y la inteligencia artificial. En nuestro entorno cotidiano los ejemplos van desde los celulares a las antenas satelitales, el horno microondas, la radio y la televisión, las memorias USB, las calculadoras personales y los PC. A nivel industrial desde las líneas con automatización de bajo nivel hasta las líneas de procesamiento con tecnología robótica. 12. PROCEDIMIENTO, MÉTODO O ACTIVIDADES 2 I.

Para el desarrollo del laboratorio de las leyes de Kirchhoff construimos un circuito utilizando las siguientes resistencias (el grupo elige sus propias resistencias).

R

R1

Código del Color

Dato Teórico (kΩ)

Dato Práctico (kΩ)

Margen de Error (%)

68

67

1.49

2 El desarrollo teórico se realiza en las hojas de anexos. El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 6 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF R2

27

27.1

0.37

R3

20

20.3

1.48

R4

2

2.0

0

R5

1

1

0

R6

3

2.9

3.45

ç

Tabla 1. Valor teórico de los resistores.

MEDICIÓN VOLTAJE, CORRIENTE Y POTENCIA Medición Práctica: II.

Una de las fuentes de voltaje debe ser de 9V, y el voltaje de la otra fuente es escogido por los estudiantes.

III.

3. Circuito realizado Electronics3. WorkBench. Montar en la protoboardFigura el circuito de laenFigura



LEYES DE KIRCHHOFF

Imagen del circuito montado en la protoboard.



LEYES DE KIRCHHOFF IV.

En el circuito de la Figura 3 encontrar para cada resistencia voltaje, corriente, potencia y porcentaje de error (%) entre valores teóricos y prácticos del circuito, (Registrar los obtenidos en la Tabla 2 y Tabla 3). Imágenes de la medición de voltaje en cada resistencia:

Imagen medición de voltaje en R1.








LEYES DE KIRCHHOFF

Imágenes de la medición de corriente en cada resistencia:

Imagen medición de corriente en R1.








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Medición Simulador: V.

Después de haber medido y/o hallado en cada una de las resistencias voltaje, corriente y potencia. Simule y muestre la forma correcta de conectar el circuito de la Figura 3, para hallar los valores anteriormente nombrados en cada una de las resistencias, Simulación Corriente:  R1:

 R2: Figura 4. Circuito realizado en Electronics WorkBench.



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 R3: Figura 5. Circuito realizado en Electronics WorkBench.

 R4:




LEYES DE KIRCHHOFF


 R5:

 R6:




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Simulación Voltaje:  R1:

El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en Figura 10. Circuito Electronics contra de los realizado derechosende autor WorkBench. Pagina 14 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF  R2:


 R3:


 R4: El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 15 de 21


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 R5:


 R6: El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 16 de 21


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VI.

Realizar cuadro comparativo de mediciones y analizar resultados:  Medición de Voltaje, Corriente y Potencia:

Resistencia (Ω) R1: R2: R3: R4: R5: R6: Resistencia (Ω) R1:

Teórico (T) Voltaje (V) Corriente (mA)

Potencia (W)

Experimental (E) Voltaje (V) Corriente (mA)

Potencia (W)



LEYES DE KIRCHHOFF R2: R3: R4: R5: R6: Resistencia (Ω) R1: R2: R3: R4: R5: R6:

Simulación Voltaje (V) Corriente (mA)

Potencia (W)

Tabla 2. Datos teóricos, prácticos y simulados del valor del voltaje, corriente y potencia de cada resistencia.

 Cálculo porcentaje de error entre valores teóricos y experimentales del voltaje, corriente y potencia.

Resistencia (Ω) R1: R2: R3: R4: R5: R6:

% Error V(T) vs V (E) I (T) vs I (E)

P (T) vs P (E)

Tabla 3. Porcentaje de error entre valore teóricos y prácticos.

13. RESULTADOS ESPERADOS El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 18 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF Con la debida realización del laboratorio de Leyes de Kirchhoff, se espera obtener valores muy similares a los que se encontraron usando el método de mallas para así hallar las corrientes y además hallar las caídas de voltaje. Esperamos además poder comprobar las Leyes de Kirchhoff, una de la cual recita lo siguiente: “En toda trayectoria de un circuito cerrado las sumas algebraicas de las corrientes y de los voltajes son siempre igual a 0”

14. CONCLUSIONES _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 19 de 21


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15. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA  Asistencia obligatoria del estudiante.  Entrega en la siguiente sección del informe de laboratorio e investigación previa con las características y condiciones propuestas en la primera clase.  Quices de control de lectura previa al laboratorio que se va a realizar. 16. BIBLIOGRAFIA DORF. SVOBODA Circuitos eléctricos: Editorial Alfa omega. 6ª Edición 2006 TOCCI RONALD J. Circuitos y dispositivos electrónicos. RAMÓN PALLÁS ARENY Instrumentos electrónicos básicos: Editorial Alfaomega. 2007. ROBERT L. BOYLESTAD Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos: Editorial Prentice Hall. 8ª Edición. GÓMEZ GÓMEZ MANUEL Electrónica General: Editorial Alfaomega. 2007. NILSSON JAMES Circuitos Eléctricos: Editorial Prentice Hall.

7ª Edición.

2005. DALE R. PATRICK and STEPHEN W PARDO Electricity and Electronics Fundamentals: Editorial CRC Press. 2a Edition 2008. 17. ENLACES DE INTERES El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en contra de los derechos de autor Pagina 20 de 21


LEYES DE KIRCHHOFF Values on regular games under Kirchhoff´s laws. Mathematical Social Sciences, Volume

58,

Issue

3,

November

2009,

Pages

322-340

Fabien Lange, Michel Grabisch. Batteries, Kirchhoff´s Rules, and Complex Circuits. Electricity, Magnetism, and Light, 2002, Pages 336-383. Wayne M. Saslow. DC Circuits analysis. Introduction to Electric Circuits, 1995, Pages 40-65 RG Powell.


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