ley de ohm y kirchhoff

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL

LEY DE OHM Y LEYES DE KIRCHHOFFObjetivos:

Demostrar la ley de ohm Aprender a codificar las resistencias Aprender a disear y montar circuitos con resistencias en serie, paralelo y medir la tensin y corriente elctrica. Demostrar la ley de nudos o ley de corrientes.Marco terico:Ley de Ohm:La corriente elctrica es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia elctrica.

DondeIes la corriente elctrica,Vla diferencia de potencial yRla resistencia elctrica.Esta expresin toma una forma ms formal cuando se analizan las ecuaciones de Maxwell, sin embargo puede ser una buena aproximacin para el anlisis de circuitos de corriente continua.

Los casos que se presentan a continuacin tienen como finalidad ltima construir diagramas serie como el que se ha presentado.

Circuitos serie:Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente elctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente elctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

Donde Iies la corriente en la resistenciaRi, V el voltaje de la fuente. Aqu observamos que en general:

Circuitos Paralelo:Se define un circuito paralelocomo aquel circuito en el que la corriente elctrica sebifurca en cada nodo. Su caracterstica ms importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

Circuito Mixto:Es una combinacin de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solucin de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

Leyes de Kirchhoff:Cuando en un circuito las resistencias estn arregladas en serie y/o paralelo, estas se pueden reducir a una resistencia equivalente y finalmente usar la ley de ohm.En muchos circuitos, debido a la existencia de varias bateras, las resistencias no estn ni en serie ni en paralelo, por lo tanto no pueden ser reducidas a una resistencia equivalente, para estos casos el fsico alemn Gustav Robert Kirchhoff en 1845 extendi la ley de ohm a circuitos ms complejos, para lo cual estableci:1ra ley: ley de nudos o ley de las corrientes:Se basa en la ley de conservacin de la carga elctrica, estableciendo que la suma de corrientes que ingresan a un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen de dicho nudo.Nudo: es un punto de la red en el cual se unen tres o ms conductores. Entran=salen

2da ley: ley de los voltajes o de mallas:Se basa en la ley de la conservacin de la energa elctrica. La suma algebraica de las f.e.m. una malla es igual a la suma de la cada de potencial (IR) en cada resistencia de malla. =

Instrumentos de medida: Ampermetro :Es un instrumento que mide la intensidad de corriente que circula por un conductor, se conecta en SERIE, tiene una pequesima resistencia interna. Si es ideal prcticamente no tiene resistencia (r 0).

Si el ampermetro es ideal, entonces este se comportara como un simple alambre ideal:

Voltmetro:Es un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un circuito, simplemente colocando los terminales del voltmetro en estos dos puntos.se conecta en PARALELO, su resistencia interna es muy grande y si el voltmetro es ideal su resistencia interna tiende al infinito (r ).

Si el voltmetro es ideal, entonces este se comportara como si fuera un circuito abierto (I0=0):

Marco experimental:4.1 materiales: Multmetro digital 6 Resistencias Un protobard Pinzas cocodrilo4.2 procedimiento:Experimento A:1. En el protobard hacer el esquema 1, usando la resistencia de 216 , medir con el multmetro la intensidad y la tensin y anotarlo en la tabla 1.

2. Usando la resistencia de 30 armar el esquema 1, y usando el multmetro digital completar la tabla 2.3. Completar la tabla 3 con el cdigo de colores.4. Usando las resistencias de la tabla 3 armar el esquema 2.

5. Completar la tabla 4 usando el multmetro digital.Experimento B:1. armamos el circuito del esquema 3 ,con las resistencias R1=100 ,R2=220 Y R3=560

2. Con el v=10.4voltios, medimos la corriente elctrica con el multmetro digital y lo anotamos en la tabla 5

3. Con la fuente de12.3voltios, medimos la corriente elctrica con el multmetro digital y lo anotamos en la tabla 6.4. Con la fuente de 14.6voltios, medimos la corriente elctrica con el multmetro digital y lo anotamos en la tabla 7.5. Con la fuente de16.2voltios, medimos la corriente elctrica con el multmetro digital y lo anotamos en la tabla 8.

6. Con la fuente de 19.9 voltios, medimos la corriente elctrica con el multmetro digital y lo anotamos en la tabla 9.4.3 adquisicin de datos:

Tabla 1 (Con resistencia =216)VI (A)

6.020.03

8.40.04

9.980.05

120.06

13.980.07

Tabla 2 (con resistencia=30)VI(A)

2.020.08

3.030.16

4.130.37

6.080.55

Tabla 3

colores1 2 3 4Resistencia codificada()Resistencia medida()

R13 3 x1k 330k32.4k

R23 3 x1k 330k32.7k

R31 0 x1k 10k9.81k

R42 2 x10 220210

Tabla 4:RV

32.4K2.12

32.7K2.15

9.81K0.65

2100.01

Tabla 5

RI(A)

100 0,11

220 0,05

560 0,02

Tabla 6

RI(A)

100 0,12

220 0,06

560 0,02

Tabla 7

RI(A)

100 0,15

220 0,07

560 0,03

Tabla 8

RI(A)

100 0,16

220 0,07

560 0,03

Tabla 9

RI(A)

100 0,20

220 0,09

560 0,04

Anlisis de datos:

Grfica 1 (De la tabla 1)

Grfica 2 (De la tabla 2):

Grfica 3 (de la tabla 4):

Para la tabla 5:

Grfica 4

Aplicamos la 1ra ley de Kirchhoff: Entran=salen

Iequi=I1+I2+I3Iequi= 0.11+0.05+0.02Iequi=0,18A

Aplicamos la 2da ley de Kirchhoff:

=

V= Iequi x Requi

=

Requi =61.23 V= 0.18 x 61.23 V=11.02

Para la tabla 6:

Grfica 5

Aplicamos la 1ra ley de Kirchhoff: Entran=salenIequi=I1+I2+I3

Iequi=0.12+0.06+0.02

Iequi=0.2A


=

V= Iequi x Requi

=

Requi =61.23

V= 0.2 x 61.23 V=12.25 voltios

Para la tabla 7:

Grfica 6


Iequi=I1+I2+I3

Iequi=0.15+0.07+0.03

Iequi=0.25 A


=

V= Iequi x Requi

=

Requi =61.23 V= 0.25 x 61.23 V=15.3voltiosPara la tabla 8:

Grfica 7


Iequi=I1+I2+I3

Iequi=0.16+0.07+0.03

Iequi=0.26 A


=

V= Iequi x Requi

=

Requi =61.23

V= 0.26 x 61.23 V=15.92 voltios

Para la tabla 9:

Grfica 8


Iequi=I1+I2+I3

Iequi=0.20+0.09+0.04

Iequi=0.33 A


=

V= Iequi x Requi

=

Requi =61.23 V= 0.33 X 61.23 V=20.20 voltios

Observaciones:

Se observ que en el laboratorio, que algunas resistencias pueden atrofiarse, hacer corto circuito, debido a la sobre carga que le ponen. La escala del multmetro debe ser ms grande que el valor que Se va medir. En caso que se desconoce la medicin, se debe seleccionar la mayor escala del multmetro digital.

Conclusiones: En conclusin aprend a codificar las resistencias y a usar el multmetro digital. Con este experimento hemos conseguido demostrar la ley de ohm. Al analizar las grafica 1 ,la pendiente es cercana a la resistencia empleada que es 216 en esa experiencia, en la tabla 2 la pendiente no da un valor cercano a la resistencia que es 30 , y esto es debido al mal uso del instrumento, para la grfica 3 la pendiente es cercana al valor de la intensidad. Con este experimento se demostr la ley de Kirchhoff. Con la 2da ley de Kirchhoff se comprueba los voltajes de la fuente en la tabla 5, 6 ,7 ,8 y 9.Bibliografa: Wikipedia Jorge Mendoza D, FISICA, teora y problemas. Fsica universitaria de Sears y Zemansky.

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