Fsica 2Sincelejo Sucre 2015
LABORATORIO DE FSICA 2LEYES DE KIRCHOFFOBJETIVOS Comprobar
experimentalmente las leyes de Ohm y de Kirchoff Realizar esquemas
de conexin de diferentes montajes que contengan resistencias
Identificar conexiones en serie, paralelo, serie paralelo entre
resistencias Realizar mediciones de tensin y corriente en
diferentes circuitos
MARCO TERICOEn un circuito elctrico se cumplen dos leyes
fundamentales, como son las leyes de Ohm y de Kirchoff. La ley de
Ohm dice que la corriente que cruza por una resistencia elctrica
ser proporcional a la diferencia de tensin aplicada sobre este.
Esta relacin se expresa como
Donde Vab es la diferencia de potencial (o tensin ) entre los
puntos a y b medida en Voltios (V) R es la resistencia elctrica
medida en Ohmios ( ) Iab es la corriente elctrica que circula entre
los puntos A y B medida en Amperios (A)
Las leyes de Kirchoff son la consecuencia del teorema de la
conservacin de la carga elctrica y de la conservacin de la energa.
La primera ley de Kirchoff dice que la suma de las corrientes que
entra a un punto ser igual a la suma de las corrientes que salgan
de ese mismo punto. Y la segunda que la suma de tensiones en una
trayectoria cerrada ser igual a cero
TEMAS DE CONSULTA Conexin entre resistencias Ley de Ohm
Funcionamiento y uso de un multmetro Manejo y uso de un protoboard
Leyes de Kirchoff
NOTA El siguiente link muestra informacin sobre resistencias y
sus formas de
conexinhttps://www.amschool.edu.sv/Paes/science/resistencias.htm El
siguiente link muestra cmo se miden resistencias con un
multmetrohttp://www.youtube.com/watch?v=DPIrih7EQOA Los siguientes
links muestra cmo se mide tensin con un
multmetrohttp://www.youtube.com/watch?v=6elU3SAHNtYhttps://www.youtube.com/watch?v=GZX3MyBkMvA
El siguiente link muestra cmo se mide corriente con un
multmetrohttp://www.youtube.com/watch?v=hw9iFhXndiM
EQUIPO A UTILIZAR Resistencias de diferentes valores Cables de
conexin Protoboard Multmetro
PROCEDIMIENTO1. Realice el siguiente montaje en el laboratorio y
registre los valores de la tensin de la fuente, las resistencias
(en Ohmios), las tensiones en cada resistencia (en Voltios) y las
corrientes en cada resistencia (en Amperios). El valor de la
corriente lo puede determinar mediante la Ley de Ohm ()
R19.9VR12.61IR10.2636
R211.9VR22.52IR20.2118
R323.9VR31.18IR30.0494
R4977VR43.82IR40.0039
R522.4VR51.15IR50.0513
Tensin de la fuente5.16v
ANLISIS Y RESULTADOS1. Para el montaje anterior, determine el
valor terico de la tensin en cada resistencia mediante la aplicacin
de las Leyes de Kirchoff. Adicionalmente, utilice el software de su
eleccin y muestre en pantalla el resultado de la simulacin de la
tensin de cada resistencia as como su corriente.
Aplicando la segunda ley de Kirchoff o ley de mallas (LVK) al
siguiente circuito tenemos:Malla11) Malla 22) Malla 33)
Reorganizando las ecuaciones
1)
2)
3)
Escribiendo en forma matricial (A*x=b) el sistema de ecuaciones
tenemos=
Sustituyendo los valores tenemos:
La solucin a este sistema es En Matlab
A=[21.8 -9.9 -11.9;-9.9 1010.3 23.9;-11.9 -23.9
58.2];b=[5.16;0;0];c=inv(A);x=c*b
Con los valores de corriente de malla podemos hallar los
voltajes en cada resistencia:Por ley de corriente de nodos para las
corrientes centrales:
Ahora con los valores de las corrientes para cada resistencia
calculamos las tenciones
2. Calcule los porcentajes de error de las lecturas. Explique a
que se deben las posibles diferencias entre los valores
experimentales y los valores tericos.
% de error = ((Val. Terico-Val. Experimental)/Val.
Terico)*100%
De los datos en general se encuentran valores de error bajos
salvo el encontrado en la resistencia 4 en esta por colocarse una
resistencia del orden de 1k aproximadamente (977) se tiene que
circular una corriente muy pequea del orden de miliamperios 10 a la
menos 3 por tanto al hacer diversas operaciones para el clculo de
ese valor y al realizar sucesivas aproximaciones a cifras
significativas se introduce mucha variabilidad por el orden de los
nmeros, por otro lado tambin se puede introducir error por los
instrumentos de medida y las tolerancias de las resistencias que
varan
3. Sustituya la resistencia R3 por un cable conductor y vuelva a
calcular las tensiones y corrientes en cada resistencia mediante la
aplicacin de las Leyes de Kirchoff o mediante la reduccin de
resistencias en serie y paralelo.
El circuito por facilidad se analiza por reduccin de
resistencias en serie y paralelo, la grfica indica las reducciones
realizadas:
Se calcula REQ1 Y REQ2 como el paralelo de R1,R4 y R5,R6
respectivamente:
REQ3 es el equivalente de la serie de REQ1 y REQ2
Por tanto la corriente equivalente del circuito ser dada por
El voltaje en las resistencias equivalentes est dado por: Este
ser el voltaje para R1 y R4 Que hacen parte del paralelo de
REQ1
Este ser el voltaje para R2 y R5 Que hacen parte del paralelo de
REQ2
Para el montaje anterior, utilice el software de su eleccin y
muestre una captura de pantalla de los resultados de la simulacin
de la tensin y corriente en cada resistencia.
4. Conclusiones y observaciones5. Bibliografa
PARA TENER EN CUENTA:
La entrega del informe es escrita, ya sea impresa o manual. No
se recibe el informe en formato de archivo (docx, pdf, imagen, xls,
,etc.) Si el informe es impreso, utilizar un editor de ecuaciones
para las frmulas y procedimientos matemticos. As mismo, utilice el
software apropiado de su escogencia para los dibujos de
resistencias y circuitos equivalentes. En las citas bibliogrficas,
es obligatorio incluir como referencia un libro.
Ing. E.Porto.
