Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja

California

TÉCNICO EN ELECTRÓNICA

Módulo: M1.- Mantiene sistemas eléctricos y electrónicos Submódulo: Submódulo 1 - Mide e interpreta los parámetros de sistemas eléctricos

Parcial: 3er Parcial

Colegio de Estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de

Baja California

Director General del CECyTE BC

Lic. Jorge Alberto Castro Boozo

Director Académico del CECyTE BC

MC. Jesús Efraín Castillo Sarabia

Jefe del Departamento de Innovación Educativa

Cristhian Darío Ramírez Lagarda

Coordinador Académico

Maria Elisa Singh

Elaborado por:

Ing. David Rogelio Alvarez Reyes

Plantel: Los Portales

CONTENIDOS ESENCIALES 1.- Ley de Kirchhoff de voltajes 2.- Ley de Kirchhoff de corrientes Competencias Profesionales Arma circuitos empleados en sistemas eléctricos Disciplinares Básicas Sugeridas CE4 Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. M8 Interpreta tablas, gráficas, mapas, diagramas y textos con símbolos matemáticos y científicos Genéricas Sugeridas 5.4 Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez 5.5 Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas Competencias De Productividad Y Empleabilidad De La Secretaría Del Trabajo Y Previsión Social TE1 Realizar actividades para la concreción de objetivos y metas OL4 Trabajar hasta alcanzar las metas o retos propuestos

PARCIAL 3

Actividad de inicio

Lea y conteste cuidadosamente.

1. ¿Cómo se define el término voltaje?

2. ¿Qué es la corriente?

3. Obtenga la resistencia equivalente en el siguiente circuito.

4. Para las siguientes resistencias, llene la siguiente tabla.

1era BANDA 2da BANDA 3ra BANDA 4ta BANDA VALOR R

220Ω

330Ω

1k Ω

5. Indique como se realiza una medición de voltaje.

EVALUACIÓN DIAGNÓSTICA

6. Indique como se realiza una medición de corriente.

7. En la siguiente imagen cual es el elemento que se observa?

a) Malla b) Rama c) Nodo d) Lazo 8. En la figura cuales son los términos para cada parte.

a) a.-Rama; b.-Nodo; c.- Malla; d.- Nodo b) a.- Nodo; b.- Lazo; c.- Rama; d.- Resistencia c) a.- Nodo; b.- Rama; c.- Malla; d.- Elemento d) a.- Elemento; b.- Rama; c.- Nodo; d.- Resistencia

Las Leyes de Kirchhoff, desarrolladas por Gustav Kirchhoff, son leyes fundamentales en la

electricidad y en la electrónica. Su aplicación es indispensable para la resolución de circuitos,

sirviendo como base a los diferentes métodos de solución.

Las Leyes de Kirchhoff se derivan sobre las corrientes y sobre los voltajes.

La Ley de Kirchhoff de Corrientes: “la suma algebraica de todas las corrientes en un nodo de un

circuito es igual a cero”, es decir, si una o varias corrientes llegan a un nodo, ésta no se

concentrará o almacenará en el nodo sino que esta corriente tendrá fluir a ramas cercanas del

circuito. En pocas palabras la cantidad de corriente que llega a un nodo es la misma cantidad

de corriente que debe salir. Si se tiene una fuente de corriente, ya sea, que entre al nodo o

salga de él, también se considera para la ecuación. Esta ley se puede visualizar en la siguiente

ecuación:

I1 + I2 + I3 +… + In = 0

Nota: La ecuación es representativa a la ley, por lo que algunas corrientes serán negativas para

cumplir la condición de la sumatoria es igual a cero.

Figura 1: Ley de Kirchhoff de Corrientes

I1 + I3 = I2 + I4

Nota: La figura 1 es representativa a la ley de Kirchhoff de corrientes. Se pueden presentar casos

en donde entre una corriente y salgan tres y viceversa.

Ley de Kirchhoff de Voltajes: “la suma algebraica de las tensiones en una trayectoria cerrada es

igual a cero”, es decir, todas las caídas de tensión en una trayectoria o camino cerrado, ya sean si

se tienen elementos como resistencias, capacitores, inductores o la combinación de estos inclusive

PARCIAL 3: CONTENIDOS ESENCIALES

una fuente de voltaje adicional, son considerados para la ecuación de la ley de Kirchhoff de

voltajes.

Para determinar la ecuación de la ley de Kirchhoff de Voltajes, se debe de establecer el sentido de

la trayectoria del lazo. De acuerdo a este sentido el valor del voltaje tendrá un signo algebraico, por

lo que asignar un signo positivo a un incremento de tensión se tendría un signo negativo a una

caída de tensión; si se asigna un signo negativo a un incremento de tensión se tendría un signo

positivo a una caída de tensión.

V1 + V2 + V3 + … + Vn = 0

Nota: La ecuación es representativa a la ley, por lo que algunos voltajes serán negativas para

cumplir la condición de la sumatoria es igual a cero.

Figura 2.a: Ley de Kirchhoff de Voltajes. Trayectoria en sentido contrario a las manecillas del reloj.

Ecuación: V1 - VR3 - VR2 - VR1 = 0

Figura 2.b: Ley de Kirchhoff de Voltajes. Trayectoria en sentido a las manecillas del reloj.

Ecuación: -V1 + VR1 + VR2 + VR3 = 0

La interpretación de los valores de los parámetros se puede dar como valores positivos o como

valores negativos. Si un parámetro se muestra con un valor negativo no significa que la

medición es errónea, sino que simplemente las terminales del multímetro se encuentran

invertidas.

A continuación, se tiene el circuito básico ideal y se muestra en la figura 3.

Figura 3: Circuito Básico ideal.

La interpretación de las direcciones en referencia a la figura 3 son las siguientes.

VALOR POSITIVO VALOR NEGATIVO

v Caída de tensión del terminal 1 al terminal 2 v Caída de tensión del terminal 2 al terminal 1

Incremento de tensión del terminal 2 al terminal 1 Incremento de tensión del terminal 1 al terminal 2

i Carga positiva que fluye del terminal 1 al terminal 2 i Carga negativa que fluye del terminal 2 al terminal

1

Carga positiva que fluye del terminal 2 al terminal 1 Carga negativa que fluye del terminal 1 al terminal

2

Figura 4: Ejemplo de medición de voltaje en una carga (Voltaje en R1).

Observando la figura 4, el multímetro deberá indicar un valor de voltaje positivo, por lo que existe

una caída de tensión de la terminal positiva (color rojo como predeterminado) del multímetro hacia

la terminal negativa del multímetro (color negro como predeterminado). En caso de que se inviertan

las terminales del multímetro, como se puede observar en la figura 5, el voltaje se deberá indicar

con un signo negativo, pero tendrá la misma cantidad de voltaje medido.

Figura 5: Ejemplo de medición de voltaje negativo en una carga (Voltaje en R1).

En concreto, se requiere colocar las puntas del multímetro en paralelo a la carga o parte del

circuito para medir la cantidad de voltaje.

Para la medición de corriente es similar, sin embargo, la única diferencia es que ya no se medirá

en paralelo sino en serie, por lo que se tendrá que abrir el circuito y colocar el multímetro. Véase la

figura 6.

Figura 6: Ejemplo de medición de corriente con valor positivo con un multímetro.

Al igual que medir un voltaje negativo con sólo invertir las puntas del multímetro como se muestra

en la figura 5, se realiza la medición de una corriente con valor negativo. Nota: El medir una

corriente negativa es un indicador que la corriente realmente está fluyendo a lado contrario. Véase

la figura 7.

Figura 7: Ejemplo de medición de corriente con valor negativo con un multímetro.

Ley de Voltajes de Kirchhoff

Ejemplo

Ley de Corrientes de Kirchhoff

Ejemplo

EJERCICIOS

Evidencia

1. De acuerdo con la siguiente ecuación, esta describe:

-ia-ic+ib=0

a) el comportamiento de la corriente b) la ley de corrientes de Kirchhoff c) la ley de voltajes de Kirchhoff d) el nodo 2. El circuito mostrado a continuación:

a) muestra el comportamiento de las fuentes de corriente. b) es un circuito de potencia. c) viola la ley de Kirchhoff de corriente. d) muestra como es una conexión en paralelo de fuentes. 3. Según las leyes de Kirchhoff el siguiente arreglo.

a) muestra 3 fuentes en serie. b) viola la ley de voltajes. c) viola la ley de corrientes. 4. En el siguiente circuito los voltajes son:

a) v1= 3v; v2=3v; v3=2v; v4=5v b) v1=5v; v2= 5v; c)v1=5v; v2= 3v; v3=2v; v4=5v d)v1=v2=v4

5. Analice el siguiente circuito según la ley de corrientes de Kirchhoff.

Considere v= 12v , R1= 17kΩ, R2 =55KΩ, R3= 10KΩ y R4= 2.2KΩ.

Obtenga las corrientes I1, I2, I3, I4 y los voltajes Vr1 y Vr2.

PRÁCTICA SUGERIDA INTEGRADORA

Observe el circuito de la figura, y mida lo voltajes y corrientes de cada elemento pasivo. Analice

el nodo A y el nodo B de modo de que compruebe la ley de Kirchhoff de corrientes. Compruebe

la ley de Kirchhoff de voltajes en las mallas del circuito. Utilice la tabla 1 para registrar sus

mediciones y cálculos.

Figura: Circuito de dos mallas para la comprobación de las dos de leyes de Kirchhoff.

PARÁMETRO CALCULADO MEDIDO

VR1

VR2

VR3

VR4

I1

I2

I3

I4

Tabla 1: Registro de los valores calculados y medidos para su comparación.

AUTOEVALUACIÓN 20%

Anexo. Reflexión de los Aprendizajes 20%

Nombre del Estudiante ________________________________________

Grado y Grupo __________________

Nombre de la Materia ________________________________________

Nombre del Maestro(a) ________________________________________

Porcentaje auto asignado __________________

Introducción.-

Consideramos que eres corresponsable de tus aprendizajes, y con ello es lógico

pensar que también de tu evaluación. De este modo en congruencia con el

modelo centrado en el aprendizaje te invitamos a realizar una reflexión que

contenga las razones de la calificación que crees merecer. Autoevaluarse implica

un ejercicio de honestidad y de reflexión, de hacer lo correcto, esto es una señal

de confianza de tus maestros y del colegio, y también será una lección que nos

habla de tu formación como persona.

Instrucciones: Anota la calificación que creas merecer en esta asignatura. Da

una cifra absoluta entre el 0 y el 20. Redacta una cuartilla haciendo una reflexión

de lo que aprendiste a lo largo de este parcial. Las siguientes preguntas te

servirán como guía para escribir tu autoanálisis:

1. ¿Qué aprendí de la materia?

2. ¿Cuáles fueron las acciones o procesos que me llevaron a aprenderlo?

3. ¿De qué me doy cuenta que soy hábil?

4. ¿Qué evidencias tengo de ello?

5. ¿Para qué me servirá lo que aprendí?

6. ¿Qué contenidos o habilidades no aprendí del todo y porque se me dificulto?

7. ¿Cómo pude haberlo hecho mejor?

8. ¿Qué aprendí durante este periodo que no necesariamente tiene que ver con los contenidos de la materia?

9. ¿De qué puedo felicitarme durante este parcial?

EVALUACIÓN GLOBAL POR SUBMÓDULO

ANEXOS

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

- James W. Nilson, Susan A. Riedel. (2005) Circuitos Eléctricos. Madrid, España. Pearson Education.