LAS LEYES DE KIRCHHOFF Las leyes de Kirchhof ueron ormuladas por Gustav Kirchhof en 1845, mientras aún era estudiante. Son muy uli!adas en in"enier#a el$ctrica para o%tener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito el$ctrico. Sur"en de la aplicaci&n de la ley de conservaci&n de la ener"#a. 'stas leyes nos permiten resolver los circuitos uli!ando el con(unto de ecuaciones al )ue ellos responden. 'n la lecci&n anterior *d. conoci& el la%oratorio virtual L+. 'l uncionamiento de este y de todos los la%oratorios la%oratorios virtuales conocidos se %asa en la resoluci&n automca del sistema de ecuaciones )ue "enera un circuito el$ctrico. -omo tra%a(o principal la - presenta una pantalla )ue seme(a un la%oratorio de electr&nica pero como tra%a(o de ondo en realidad esta resolviendo las ecuaciones matemcas del circuito. Lo interesante es )ue lo puede resolver a tal velocidad )ue puede representar los resultados en la pantalla con una velocidad similar aun)ue no i"ual a la real y de ese modo o%tener "r/cos )ue simulan el uncionamiento uncionamiento de un osciloscopio, osciloscopio, )ue es un instrumento desnado a o%servar tensiones )ue cam%ian rpidamente a medida )ue transcurre el empo. 'n esta entre"a vamos a e0plicar la teor#a en orma clsica y al mismo empo vamos a indicar como reali!ar la veri/caci&n de esa teor#a en el la%oratorio virtual L+.
La primera Ley de Kirchhoff La corriente entrante entrante a un nodo es i"ual a la suma de las corrientes salientes. salientes. el mismo modo se puede "enerali!ar la primera ley de Kirchhof diciendo )ue la suma de las corrientes entrantes a un nodo son i"uales a la suma de las corrientes salientes. salientes. 'n un circuito el$ctrico, es común )ue se "eneren nodos de corriente. *n nodo es el punto del circuito donde se unen ms de un terminal de un componente el$ctrico. Si lo desea pronuncie 2nodo3 y piense en 2nudo3 por)ue esa es precisamente la realidad dos o ms componentes se unen anudados entre s# en realidad soldados entre s#6. 'n la /"ura 1 se puede o%servar el ms %sico de los circuitos de -- corriente connua6 connua6 )ue conene dos nodos.
7%serve )ue se trata de dos resistores de 1Kohms 1 y 96 conectados so%re una misma %ater#a :1. La %ater#a :1 conserva su tensi&n /(a a pesar de la car"a impuesta por los dos resistores; esto si"ni/ca cada resistor ene aplicada una tensi&n de <= so%re $l. La ley de 7hms indica )ue cuando a un resistor de 1 Kohms se le aplica una tensi&n de <= por el circula una corriente de < m>
? @ =A @
@ < m> or lo tanto podemos ase"urar )ue cada resistor va a tomar una corriente de de la %ater#a o )ue entre am%os van a tomar 18 m> de la %ater#a. Cam%i$n podr#amos decir )ue desde la %ater#a sale un conductor por el )ue circulan 18 m> )ue al lle"ar al nodo 1 se %iurca en una corriente de < m> )ue circula por cada resistor, de modo )ue en el nodo 9 se vuelven a unir para retornar a la %ater#a con un valor de 18 m>.
's decir )ue en el nodo 1 podemos decir )ue
?1 @ ?9 D ?E y reempla!ando valores )ue
18 m> @ < m> D < m> y )ue en el nodo 9
?4 @ ?9 D ?E 's o%vio )ue las corrientes ?1 e ?4 son i"uales por)ue lo )ue e"resa de la %ater#a de%e ser i"ual a lo )ue in"resa.
La ra!&n por la cual se cumple esta ley se enende perectamente en orma intuiva si uno considera )ue la corriente el$ctrica es de%ida a la circulaci&n de electrones de un punto a otro del circuito. iense en una modi/caci&n de nuestro circuito en donde los resistores enen un valor mucho ms "rande )ue el indicado, de modo )ue circule una corriente el$ctrica muy pe)ueFa, constuida por tan solo 1B electrones )ue salen del terminal posivo de la %ater#a. Los electrones estn "uiados por el conductor de co%re )ue los lleva hacia el nodo 1. Lle"ados a ese punto los electrones se dan cuenta )ue la resistencia el$ctrica hacia am%os resistores es la misma y entonces se dividen circulando 5 por un resistor y otros 5 por el otro. 'sto es totalmente l&"ico por)ue el nodo no puede "enerar electrones ni rerarlos del circuito solo puede distri%uirlos y lo hace en unci&n de la resistencia de cada derivaci&n. 'n nuestro caso las resistencias son i"uales y entonces env#a la misma candad de electrones para cada lado. Si las resistencias ueran dierentes, podr#an circular tal ves 1 electr&n hacia una y nueve hacia la otra de acuerdo a la aplicaci&n de la ley de 7hm.
Segunda Ley de Kirchhoff -uando un circuito posee ms de una %ater#a y varios resistores de car"a ya no resulta tan claro como se esta%lecen las corrientes por el mismo. 'n ese caso es de aplicaci&n la se"unda ley de Kirchhof, )ue nos permite resolver el circuito con una "ran claridad. 'n un circuito cerrado, la suma de las tensiones de %ater#a )ue se encuentran al recorrerlo siempre ser i"uales a la suma de las ca#das de tensi&n e0istente so%re los resistores. -onclusi&n e este modo ya estamos en poder de valiosas herramientas de tra%a(o )ue se uli!an todos los d#as en la resoluci&n de circuitos electr&nicos simples, )ue ayudan al reparador a determinar los valores de tensi&n y corriente, e0istentes en los circuitos.
LEY DE OHM La Ley de 7hm, postulada por el sico y matemco alemn Geor" Simon 7hm, es una de las leyes undamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades %sicas presentes en cual)uier circuito el$ctrico como son 1. Censi&n o volta(e H'H, en volt =6. 9. ?ntensidad de la corriente H ? H, en ampere >6. E. esistencia HH en ohm 6 de la car"a o consumidor conectado al circuito.
'l Iu(o de corriente en ampere )ue circula por un circuito el$ctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensi&n o volta(e aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la car"a )ue ene conectada. esde el punto de vista matemco el postulado anterior se puede representar por medio de la si"uiente J&rmula General de la Ley de 7hm
=>?>C' -C?-> >)uellas personas menos relacionadas con el despe(e de &rmulas matemcas pueden reali!ar tam%i$n los clculos de tensi&n, corriente y resistencia correspondientes a la Ley de 7hm, de una orma ms cil uli!ando el si"uiente recurso prcco
-on esta variante s&lo ser necesario tapar con un dedo la letra )ue representa el valor de la inc&"nita )ue )ueremos conocer y de inmediato )uedar indicada con las otras dos letras cul es la operaci&n matemca )ue ser necesario reali!ar.
CONSERACI!N DE LA ENER"#A 'n sica, el t$rmino conservaci&n se re/ere a al"o )ue no cam%ia. 'sto si"ni/ca )ue la varia%le en una ecuaci&n )ue representa una candad conservava es constante en el empo. Ciene el mismo valor antes y despu$s de un evento. La ener"#a no se puede crear ni destruir; se puede transormar de una orma a otra, pero la candad total de ener"#a nunca cam%ia. 'sto si"ni/ca )ue no podemos crear ener"#a, es decir, por e(emplo podemos transormarla de ener"#a cin$ca a ener"#a potencial y viceversa.
$ERMIS$OR 's un sensor resisvo de temperatura. Su uncionamiento se %asa en la variaci&n de la resisvidad )ue presenta un semiconductor con la temperatura. 'l t$rmino termistor proviene de Chermally Sensive esistor. Termistores PTC osive
Cemperature -oeMcient6 son disposivos )ue var#an su resistencia en unci&n de la temperatura de orma alineal. Son uli!ados para circuitos sensores de temperatura. Su caracter#sca principal es )ue no puedo so%repasar la temperatura de -urie, ya )ue al hacerlo este se comportar#a como una C-.
*n termistor C- osive Cemperature -oeMcient6 es una resistencia varia%le cuyo valor se ve aumentado a medida )ue aumenta la temperatura. Los termistores C- se uli!an en una "ran variedad de aplicaciones limitaci&n de corriente, sensor de temperatura, desma"ne!aci&n y para la protecci&n contra el recalentamiento de e)uipos tales como motores el$ctricos. Cam%i$n se uli!an en indicadores de nivel, para provocar retardos en circuitos, como termostatos, y como resistores de compensaci&n. Son resistores no lineales cuya resistencia disminuye uertemente con la temperatura. 'l coe/ciente de temperatura es ne"avo y elevado. Termistor NTC
'0isten termistores C- de po disco y cil#ndricos. >plicaciones para C- Nodelos de Crenes. >cci&n retardada de los rel$s. 'l tren se para al lle"ar al tramo interrumpido del riel de alimentaci&n. >l calentarse la resistencia C- el modelo arranca de nuevo "radualmente. e%ido a la inercia t$rmica del C- el rel$ se tarda en acvarse. -ortocircuitando el C- con un par de contactos, permite el enriamiento de termistor y la reacvaci&n del ciclo.
ARIS$OR *n varistor es una resistencia varia%le, )ue se uli!an comúnmente en los circuitos de protecci&n. *n po común de varistor es un varistor de &0ido metlico, )ue uli!a la propiedad de resistencia no lineal de &0ido de !inc para ormar una resistencia varia%le cuya resistencia a las ca#das de corriente a medida )ue aumenta la tensi&n. L> -onmutaci&n de car"as inducvas por e(emplo, motores y solenoides y tormentas electricas6 pueden producir picos de alto volta(e en e0ceso de la tensi&n nominal del producto sOitch. Las car"as inducvas conorman una amilia de disposivos )ue enen %o%inas de conductores como parte inte"ral de su diseFo. '(emplos de car"as inducvas incluyen %o%inas de los rel$s, motores y %o%inas. 'ste po de car"as necesitan ser tratados correctamente cuando se cam%ia, ya )ue almacenan la ener"#a cuando la corriente pasa a trav$s de ellos. 'sta ener"#a ene )ue ir a al"ún lu"ar cuando la corriente de car"a inducva se interrumpe. Si no hay un camino alternavo para la corriente, un alto volta(e se desarrollar hasta lo"rar una ruptura del diel$ctrico y se produce un arco.
FO$ORRESIS$OR 's un componente electr&nico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de lu! incidente. uede tam%i$n ser llamado concha de day coronel otorresistor, otoconductor, c$lula otoel$ctrica o resistor dependiente de la lu!, cuyas si"las, L, se ori"inan de su nom%re en in"l$s li"htPdependent resistor. Su cuerpo est ormado por una c$lula o celda y dos pallas.
*n otorresistor est hecho de un semiconductor de alta resistencia como el suluro de cadmio, -dS. Si la lu! )ue incide en el disposivo es de alta recuencia, los otones son a%sor%idos por la elascidad del semiconductor dando a los electrones la su/ciente ener"#a para saltar la %anda de conducci&n. Qay muchas aplicaciones en las )ue una otorresistencia es muy úl. 'n casos en )ue la e0actud de los cam%ios no es importante como en los circuitos P Lu! nocturna de encendido automco, )ue uli!a una otorresistencia para acvar una o ms luces al lle"ar la noche. P el$ controlado por lu!, donde el estado de iluminaci&n de la otorresistencia, acva o desacva un elay rel$6, )ue puede tener un "ran número de aplicaciones
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