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UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Universidad Abierta Interamericana Sede Centro – Turno Noche. TP N° 2 - Circuitos Eléctricos - Leyes de Kirchhoff Profesores Titular: Vallhonrat, Carlos Adjunto: Cingolani, Enrique Alumno Bonilla, Damián. Castro, Juan. Enrique, Ignacio. Gonzalez, Javier. Russo, Luciano. Topalian, Diego. 1 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Tabla de contenido Objetivos ........................................................................................... Introducción teórica ............................................................................ Elementos necesarios .......................................................................... Desarrollo de la experiencia ................................................................. 3 3 3 5 2 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Objetivos Realizar la comprobación experimental de las leyes de Kirchhoff para nodos (ley de las corrientes) y para mallas (ley de las tensiones). Introducción teórica La ley de Kirchhoff para las corrientes establece que la suma algebraica de todas las corrientes que confluyen en un nodo es cero. En otras palabras, la corriente total que entra a un nodo debe ser igual a la corriente total que sale del mismo. Si se asigna un mismo signo a las corrientes entrantes y el signo opuesto a las salientes se tiene que en todo nodo Ij = 0 La ley de Kirchhoff para las tensiones establece que al recorrerse cualquier malla o circuito cerrado, la suma algebraica de las fuerzas electromotrices (f.e.m.) es igual a la suma algebraica de las caidas de tensión en sus resistencias. Las f.e.m. (Ej) se toman con signo positivo si tienden a generar corriente en el sentido del recorrido. Las caidas de tensión se toman con signo negativo si el sentido de la corriente (Ij) es contrario al elegido para recorrer la rama. La ecuación resultante es Ej = Rj x Ij Elementos necesarios Para el desarrollo del presente trabajo se utilizaron los siguientes elementos. Multímetro digital marca CUAIL modelo A830L SN: A06004089 (Imagen 1). Protoboard (en esta ocasión se a utilizado uno de la marca Wish) (Imagen 2). Fuente de corriente continua regulable de la marca Protek modelo 3003 de 0 a 30V 3A SN: 960013393 (Imagen 3). Resistencias (resistores): Varias, de distintos valores. 3 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Imagen 1 Imagen 2 Imagen 3 4 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Desarrollo de la experiencia 1. Armar el circuito de la figura. 2. Ajustar la tensión de la fuente a 10 Volts y medir las diferencias de potencial entre los extremos de todas las resistencias. 3. Para la misma tensión de la fuente de 10 Volts, medir los valores de las corrientes que circulan por la fuente y por las resistencias. Sugerencia: medir las 3 corrientes en cada uno de los nodos 1 a 4. 4. Con los valores medidos, realizar la comprobación de las dos leyes de Kirchhoff para este circuito. 1. Valores resistivos medidos. Resistencia N°1 Resistencia N°2 Resistencia N°3 Resistencia N°4 Resistencia N°5 Valor Medido 9,82 Ω ¿ k? 5,55 Ω 1,49 Ω 2,68 Ω 2,67 Ω Deben ser k¿no? 5 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I 2. Diferencias de potencial medidas. Resistencia N°1 Resistencia N°2 Resistencia N°3 Resistencia N°4 Resistencia N°5 Valor Medido 5,07V 5,02V 4,01V 1,06V 6,11V 3. Valores de corriente medidos. Resistencia N°1 Resistencia N°2 Resistencia N°3 Resistencia N°4 Resistencia N°5 Corriente total Valor Medido 0,52mA 0,92mA 2,72mA 0,4mA 2,32mA 3,24mA 4. Comprobación mediante las leyes de kirchhoff. En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero: Nodo "A" It - Ir1 - Ir3 = 0 3,24mA - 0,52mA - 2,72mA = 0mA Nodo "B" -It + Ir2 + Ir5 = 0 -3,24mA + 0,92mA + 2,32mA = 0mA 6 UNIVERSIDAD ABIERTA INTERAMERICANA Facultad de Tecnología Informática Año 2013 Materia: Electromagnetismo de Estado Sólido I Nodo "C" Ir1 + Ir4 - Ir2 = 0 0,52mA + 0,4mA - 0,92mA = 0mA Nodo "D" Ir2 + Ir5 - It = 0 0,92mA + 2,32mA - 3,24mA = 0mA Malla ACDA Vr1 – Vr4 –Vr3 = 0 5,07V - 1,06V - 4,01V = 0V Malla CBDC Vr2 - Vr5 + Vr4 = 0 5,02V - 6,11V (+) 1,06V = 0,03V Malla ABDA Vbat – Vr5 –Vr3 = 0 10V - 6,11V - 4,01V = 0,12V Malla ACBDA Vr5 – Vr3 –Vr2 – Vr1= 0 6,11V + 4,01V - 5,02V - 5,07V = 0,03V Hay que poner los valores correctos calculados y, en todo caso, justificar la diferencia a 0 7