LEYES DE KIRCHHOFF LABORATORIO DE FISICA ELÈCTRICA
INTEGRANTES 1 $ ( .
NOMBRE Carlos David fajardo Ro%ald Gar&'a Arias )il%i*r +i,r* Da-a /*s0s Ar,%da2a D* D* Al3a
CODIGO 1 1! 1 "1 # 1 #1 !$ " # ( #1 ! $ ( . ( #1 ! $ " " !
GR4+O5 BD
DOCENTE5 I%26 Lis M*alla
4NI7ERSIDAD A4TONOMA DEL CARIBE FAC4LTAD FAC4LT AD DE INGENIERI INGENIERIA A DE+ARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRAN84ILLA $19:$
Tabla De Contenido Introducción……………………………………………………Pág.1 Objetivos………………………….……………………….….Pág. 2 Marco Teórico ……………………………………………Pág. 3 Pág. ! Descri"ción De #a $%"eriencia………………………Pág. & Pág. 12 Materiales 'tili(ados………………………………………...Pág. 13 Observaciones………………………………………………..Pág. 1) Conclusiones…………………………………………………Pág. 1* +ibliogra,-a……………………………………………………..Pág.1!
Introducción
#as lees /o #e0as de irco,, ,ueron ,or0uladas "or 4ustav irco,, en 15)*6 0ientras a7n era estudiante. 8on 0u utili(adas en ingenier-a el9ctrica "ara obtener los valores de la corriente el "otencial en cada "unto de un circuito el9ctrico. 8urgen de la a"licación de la le de conservación de la energ-a.
La +ri;*ra L*< D* Kir&==off $n un circuito el9ctrico6 es co07n :ue se generen nodos de corriente. 'n nodo es el "unto del circuito donde se unen 0ás de un ter0inal de un co0"onente el9ctrico. 8i lo desea "ronuncie ;nodo< "iense en ;nudo< "or:ue esa es "recisa0ente la realidad= dos o 0ás co0"onentes se unen anudados entre s- /en realidad soldados entre s-
#a corriente entrante a un nodo es igual a la su0a de las corrientes salientes. Del 0is0o 0odo se "uede generali(ar la "ri0era le de irco,, diciendo :ue las su0as de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la su0a de las corrientes salientes.
S*2%da L*< d* Kir&==off Cuando un circuito "osee 0ás de una bater-a varios resistores de carga a no resulta tan claro co0o se establecen las corrientes "or el 0is0o. $n ese caso es de a"licación la segunda le de irco,,6 :ue nos "er0ite resolver el circuito con una gran claridad. $n un circuito cerrado6 la su0a de las tensiones de bater-a :ue se encuentran al recorrerlo sie0"re serán iguales a la su0a de las ca-das de tensión e%istente sobre los resistores.
Objetivos
•
Co0"robar la "ri0era segunda le de irco,, 0idiendo e%"eri0ental0ente las intensidades de corriente las celdas de voltaje en cada resistencia "ara un circuito donde interact7an dos ,uentes de corriente directa.
•
Deter0inar 0ediante "rocesos 0ate0áticos la intensidad teórica6 teniendo en cuenta un circuito dado6 en el cual se varia el voltaje en tres ocasiones.
•
Tener en cuenta un 0argen de error a"licando la ,ór0ula del "orcentaje de error6 luego de tener los valores de las intensidades a"licadas en el circuito.
Marco Teórico $l voltaje6 tensión o di,erencia de "otencial es la "resión :ue ejerce una ,uente de su0inistro de energ-a el9ctrica o ,uer(a electro0otri( />$M sobre las cargas el9ctricas o electrones en un circuito el9ctrico cerrado6 "ara :ue se estable(ca el ,lujo de una corriente el9ctrica.
? 0aor di,erencia de "otencial o "resión :ue ejer(a una ,uente de >$M sobre las cargas el9ctricas o electrones contenidos en un conductor6 0aor será el voltaje o tensión e%istente en el circuito al :ue corres"onda ese conductor.
#as cargas el9ctricas en un circuito cerrado ,luen del "olo negativo al "olo "ositivo de la "ro"ia ,uente de ,uer(a electro0otri(. #a di,erencia de "otencial entre dos "untos de una ,uente de >$M se 0ani,iesta co0o la acu0ulación de cargas el9ctricas negativas /iones negativos o aniones6 con e%ceso de electrones en el "olo negativo /@ la acu0ulación de cargas el9ctricas "ositivas /iones "ositivos o cationes6 con de,ecto de electrones en el "olo "ositivo /A de la "ro"ia ,uente de >$M.
? la i(:uierda se "uede a"reciar la estructura co0"leta de un áto0o de cobre /Cu en estado BneutroB6 con un solo electrón girando en su 7lti0a órbita a la dereca un BionB cobre6 des"u9s :ue el áto0o a "erdido el 7nico electrón :ue "osee en su órbita 0ás e%terna. Debido a :ue en esas condiciones la carga "ositiva de los "rotones su"era a las cargas negativas de los electrones :ue a7n contin7an girando en el resto de las órbitas6 el ion se deno0ina en este caso BcatiónB6 "or tener carga "ositiva. $n otras "alabras6 el voltaje6 tensión o di,erencia de "otencial es el i0"ulso :ue necesita una carga el9ctrica "ara :ue "ueda ,luir "or el conductor de un circuito el9ctrico cerrado. $ste 0ovi0iento de las cargas el9ctricas "or el circuito se establece a "artir del "olo negativo de la ,uente de >$M asta el "olo "ositivo de la "ro"ia ,uente.
R*sis,*%&ia El>&,ri&a
#a resistencia el9ctrica es una "ro"iedad :ue tienen los 0ateriales de o"onerse al "aso de la corriente. #os conductores tienen baja resistencia el9ctrica6 0ientras :ue en los aisladores este valor es alto. #a resistencia el9ctrica se 0ide en O0 /. $l ele0ento circuital lla0ado resistencia se u tili(a "ara o,recer un deter0inado valor de resistencia dentro de un circuito.
R*sis,*%&ia d* % &o%d&,or #a resistencia de un 0aterial es directa0ente "ro"orcional a su longitud e inversa0ente "ro"orcional a su sección transversal. 8e calcula 0ulti"licando un valor lla0ado coe,iciente de resistividad /di,erente en cada ti"o de 0aterial "or la longitud del 0is0o dividi9ndolo "or su sección transversal /área.
E Coe,iciente de resistividad del 0aterial l E #ongitud del conductor s E 8ección del conductor ?de0ás de los conductores los aisladores encontra0os otros dos ti"os de ele0entos= los se0iconductores los su"erconductores. $n los se0iconductores el valor de la resistencia es alto o bajo de"endiendo de las condiciones en las :ue se encuentre el 0aterial6 0ientras :ue los su"erconductores no tienen resistencia.
L*< D* O=; $l o0io /ta0bi9n o0 es la unidad de 0edida de la resistencia :ue o"onen los 0ateriales al "aso de la corriente el9ctrica se re"resenta con el s-0bolo o letra griega /o0ega. $l o0io se de,ine co0o la resistencia :ue o,rece al "aso de la corriente el9ctrica una colu0na de 0ercurio /Fg de 1G!63 c0 de alto6 con una sección transversal de 1 0026 a una te0"eratura de GH Celsius. $sta le relaciona los tres co0"onentes :ue in,luen en una corriente el9ctrica6 co0o son la intensidad /I6 la di,erencia de "otencial o tensión / la resistencia /J :ue o,recen los 0ateriales o conductores. #a #e de O0 establece :ue Bla intensidad de la corriente el9ctrica :ue circula "or un conductor el9ctrico es directa0ente "ro"orcional a la di,erencia de "otencial a"licada e inversa0ente "ro"orcional a la resistencia del 0is0oB6 se "uede e%"resar 0ate0ática0ente en la siguiente ,ór0ula o ecuación=
Donde6 e0"leando unidades del 8iste0a internacional de Medidas6 tene0os :ue= I E Intensidad en a0"erios /? E Di,erencia de "otencial en voltios / J E Jesistencia en o0ios /.
I%,*%sidad D* Corri*%,* #a corriente el9ctrica es la circulación de cargas el9ctricas en un circuito el9ctrico. #a intensidad de corriente el9ctrica/I es la cantidad de electricidad o carga el9ctrica/K :ue circula "or un circuito en la unidad de tie0"o/t. Para deno0inar la Intensidad se utili(a la letra I su unidad es el ?0"erio/?. $je0"lo= IE1G? #a intensidad de corriente el9ctrica viene dada "or la siguiente ,ór0ula=
Donde= I= Intensidad e%"resada en ?0"erios/? K= Carga el9ctrica e%"resada en Culo0bios/C t= Tie0"o e%"resado en segundos/seg. Fabitual0ente en ve( de lla0arla intensidad de corriente el9ctrica6 se utili(an indistinta0ente los t9r0inos= intensidad o corriente.
Clas*s d* &orri*%,* *l>&,ri&a +ásica0ente e%isten dos ti"os de corriente el9ctrica6 la corriente continua la corriente alterna.
Corri*%,* Co%,i%a /C.C. o D.C.= Circula sie0"re en el 0is0o sentido con un valor constante. #a "roducen d-na0os6 "ilas6 bater-as6 acu0uladores. #as siglas D.C. vienen de Direct Current en ingl9s.
Corri*%,* Al,*r%a /C.?. o ?.C.= Circula alternativa0ente en dos sentidos6 variando al 0is0o tie0"o su valor. #a "roducen los generadores de C.?. #as siglas ?.C. vienen de ?ltern Current en ingl9s.
Descri"ción De #a $%"eriencia Pri0ero "ara 0edir el voltaje activa0os el sensor C?88L6 ici0os clic sobre el canal + /IP'T +. #uego escogi0os el rango a"ro"iado en el cuadro de dialogo "ará0etros de 0edición "ara la 0edición :ue se ,uera llevando a cabo. Ten-a0os en cuenta :ue esta 0edición sie0"re se llevaba a cabo en "aralelo. Observa0os :ue a"arec-a en la con,iguración de entrada del sensor la 0agnitud tensión "ara un rango de asta 1G voltios. Para este e%"eri0ento escogi0os 1G voltios con el cero a la i(:uierda. Observa0os :ue ca0biaban los colores de las ter0inales en el canal + :ue inicial0ente estaban de color negro6 a a(ul rojo.
Para 0edir la intensidad de corriente o a0"eraje se deb-a activar en el canal ? del sensor C?88L con un clic. ?"arec-a "or de,ecto activado tensión. #uego escog-a0os la 0agnitud corriente observa0os :ue ca0biaba de color la ter0inal roja :ue a"arec-a en el a0"er-0etro. Des"u9s escogi0os el rango de 0edición de a0"eraje de asta G.1 ? coloca0os el cero a la i(:uierda. Co0o este era un circuito de corriente constante6 escogi0os registro 0anual con el botón visuali(ar "ará0etros de 0edición. Co0o ten-a0os el circuito 0ontado6 "resiona0os el botón >N as- "oder deter0inar la intensidad de corriente ca0biando el lugar del a0"er-0etro en el circuito "ara acerlo con di,erentes resistencias6 allando de esta ,or0a la intensidad de corriente e,ectuándose en cada "osición de las resistencias luego lo ac-a0os con el volt-0etro "ara allar los valores del "otencial en los di,erentes "untos as- "oder allar 0anual0ente los valores de las intensidades obtener un "orcentaje de error. #uego de reali(ar todo el "rocedi0iento de la e%"eriencia6 obtuvi0os los siguientes datos=
Para allar la intensidad6 se utili(aron las lees de irco,,= Para 12 olts 12 v −100 Ω I 1−220 Ω I 2 −470 Ω I 3= 0
Dividi0os todo sobre O0ios /
Ω
:ueda=
12−100 I 1−220 I 2 −470 I 1 =0 /1
12 + 100 I 1 + 220 I 2 + 470 I 1=0
−
12=570 I 1 + 220 I 2 ecuación2 −
8 v + 47 Ω I 3 + 220 Ω I 2 + 330 Ω I 3 =0
Dividi0os todo sobre o0ios / −
Ω
:ueda=
8 + 47 I 3 + 220 I 2 + 330 I 3=0
220 I 2 + 377 I 3 =8 ecuacion3
220 I 2 + 377 ( I 2− I 1 )=8 222 I 2 −377 I 1 + 377 I 2 =8
597 I 2−377 I 1 = 8 ecuacion)
Jesolve0os /2 /) si0ultánea0ente 570 I 1 + 220 I 2 =12
377 I 1 + 597 I 2 =8
−
214890 I 1 + 82940 I 2 = 4524
214890 I 1 + 340290 I 2 =4560
−
423230 I 2 =9084 I 2= 0,02146
I 1=
12−220 I 2 570
I 1= 0,01277
I 3 = I 2 − I 1 I 3 = 0,00869
Para 5 olts 8 v −100 Ω I 1 −220 Ω I 2 − 470 Ω I 3 =0
Ω
Dividi0os todo sobre O0ios /
:ueda=
8 −100 I 1 −220 I 2− 470 I 1 =0 /1 −
8 + 100 I 1+ 220 I 2+ 470 I 1= 0
8 =570 I 1 + 220 I 2 ecuación2 −
8 v + 47 Ω I 3 + 220 Ω I 2 + 330 Ω I 3 =0
Dividi0os todo sobre o0ios / −
Ω
:ueda=
8 + 47 I 3 + 220 I 2 + 330 I 3=0
220 I 2 + 377 I 3 =8 ecuacion3
220 I 2 + 377 ( I 2− I 1 )=8 222 I 2 −377 I 1 + 377 I 2 =8
597 I 2−377 I 1 = 8 ecuacion)
Jesolve0os /2 /) si0ultánea0ente 570 I 1 + 220 I 2 =8
377 I 1 + 597 I 2 =8
−
214890 I 1 + 82940 I 2 =3016
214890 I 1 +340290 I 2 =4560
−
423230 I 2 =7576 I 2= 0,01790
I 1=
8 −220 I 2 570
I 1= 0,007126
I 3 = I 2 − I 1 I 3 = 0,010774
Porcentajes de error oltajes %Error =
1,277−1,25 1,271
%Error =2.11
?0"erajes= Para 12 volts %Error =
0,01277 − 0,01262 0,01277
%Error =1.17
Materiales 'tili(ados •
•
8ensor Cass ?da"tador de corriente
•
Cable '8+
•
Tablero De Cone%ión
•
Jesistencia de )&Q
•
Jesistencia de 1GG Q
•
Jesistencia de )&G Q
•
Jesistencia de 22G Q
•
Jesistencia de 33G Q
•
+lo:ues de cone%ión
•
>uente de "oder
•
Cables negros
•
Cables a(ules
Observaciones •
•
•
•
Observa0os :ue al reali(ar la e%"eriencia -ba0os obteniendo valores de "otencial el9ctrico luego de intensidad de corriente6 al "resionar en el reloj o en el botón >N. Ta0bi9n "udi0os observar :ue 0ientras ca0biába0os las "osiciones del volt-0etro el a0"er-0etro nos daban valores distintos6 al "asar "or cada resistencia. Observa0os :ue al obtener los datos de a0"eraje voltaje "od-a0os obtener 0ediante las lees de irco,,6 los valores de las intensidades. Tuvi0os en cuenta un 0argen de error6 este se dio debido a un 0al cuadre de la ,uente6 o debido a un 0ovi0iento inadecuado en el circuito 0ientras se e,ectuaban los "rocesos de obtención de valores.
Conclusiones •
Co0"roba0os la "ri0era segunda le de irco,,. #o ici0os 0idiendo e%"eri0ental0ente las intensidades de corriente las celdas de voltaje en cada resistencia "ara un circuito donde interact7an dos ,uentes de corriente directa.
•
Deter0ina0os 0ediante "rocesos 0ate0áticos la intensidad teórica6 teniendo en cuenta el circuito dado6 está la utili(a0os "ara "oder allar la cantidad de corriente en cada "unto donde se situaban las resistencias.
•
Co0"rendi0os los conce"tos ,unciones de las lees de irco,, teniendo en cuenta nodos 0allas en el circuito dado6 co0"rendi0os :ue6 teniendo 0ás de una ,uente6 se ace ,ácil 0u 7til obtener cual:uier otro valor del circuito a"licando las lees de irco,,.
+ibliogra,-a Te%tos= $isberg6 #erner. Física. Fundamentos y Aplicaciones . $ditorial Mc4raRFill /1N53. arios autores. Física II. Segundo cuatrimestre de Ingeniería Industrial. Curso 1998-99. D"to. >-sica ?"licada I6 $. T. 8. I. Industriales de Teleco0unicación /+ilbao. 4olde0berg. Física general y experimental . $ditorial Intera0ericana /1N&2.
Páginas Seb= tt"=RRR.etitudela.co0$lectrotecnia"rinci"iosdelaelectricidadte0a1.2contenid osG1d*!NN)G,Ga5baG1.t0l tt"=RRR.asi,unciona.co0electrotecniaeUvoltajeeUvoltajeU1.t0 tt"=electronicaco0"leta.co0leccionesleesdeirco,,attac0entirco,,1
