Pre informe DC.pdf
- 1. Universidad Surcolombiana 1 I. INTRODUCCION En el análisis de circuitos eléctricos no suele ser suficiente con emplear la ley de Ohm, para ello se acude a las leyes de Kirchhoff que complementan el análisis de circuitos como una herramienta eficaz para analizar y resolver una gran variedad de circuitos eléctricos. Las leyes de Kirchhoff se llaman así en honor al físico alemán Gustav Robert Kirchhoff quien introdujo la ley de corriente (o primera ley de Kirchhoff) y ley de tensión (o segunda ley de Kirchhoff). II. OBJETIVO Objetivo general Identificar, comprender y apropiarse de las técnicas de análisis de circuitos resistivos, como son Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK), Ley de Corrientes de Kirchhoff (LCK) y Ley de Ohm. Objetivo especifico 1. Reconocer los diferentes tipos de circuitos. 2. Comprender el fundamento teórico de la Ley de Ohm y lograr utilizarlo como herramienta en el análisis de circuitos. 3. Realizar análisis de circuitos por medio de la Ley de Ohm 4. Comprender las leyes de voltaje y corriente de Kirchhoff. 5. Realizar análisis de circuitos resistivos por medio de las leyes de Kirchhoff III. JUSTIFICACION Una de las bases mas importantes en la Ingeniería electrónica es saber reconocer un circuito eléctrico, cual es su funcionalidad, los componentes que lo integran y las variables que lo conforman (corriente, voltaje, resistencia). Pues bien, a la hora de resolver un circuito lo podemos hacer de distintas formas: por ley de ohm, por leyes de Kirchhoff o bien por mallas, super mallas o nodos. El caso de este laboratorio esta enfocado en las leyes de Kirchhoff por el método de trayectorias para hallar las correspondientes variables de corriente y voltaje respectivo. IV. MATERIALES Fuente de Voltaje Variable. Potenciómetro de varios valores. Resistencias de varios valores. Interruptores de 2 posiciones. Multímetro. Juegos de conectores con caimanes. LEDs. V. DESARROLLO TEORICO 1. Ley de Ohm Para el circuito de la Figura 1 compruebe que los siguientes datos de mediciones de voltaje y corrientes sean correctos: Pre-Informe de laboratorio Leyes de Kirchhoff (Métodos de trayectorias) Giancarlo Gallo u20212200590, Daniel Felipe Gómez Cisneros u20212200040, Ángel David Zuluaga Aroca u20211196342
- 2. Universidad Surcolombiana 2 Corriente entregada por la fuente (Corriente total del Circuito) es igual a 800uA. Corriente que circula por la resistencia R3 es igual a 88.818uA. Corriente que circula por la resistencia R2 es igual a 709.766uA. Voltaje con respecto a tierra de la resistencia R2 es igual a 14.2V. Voltaje con respecto a tierra de la resistencia R4 es igual a 887.5mV.: Cálculo: 2. Ley de Corrientes de Kirchhoff (LCK) Para el circuito de la Figura 3 utilizando la LCK Calcule: Corriente total que entrega la fuente. Corriente por cada resistencia. Implemente el circuito y compruebe los datos calculados anteriormente. Aumente el voltaje de la fuente hasta 15 V y realice nuevamente las mediciones. Calculo por medio de LCK Nodo a Nodo b Nodo c Calculo por medio de LVK Se resuleve por el metodo de matrices: Solucion: Corriente total que entrega la Fuente : 0.7433 A Corriente por cada resistencia:
- 3. Universidad Surcolombiana 3 Solucion para la Fuente de 15 V Calculo por medio de LCK Nodo a Nodo b Nodo c Calculo por medio de LVK Metodo de matrices: Solucion: Corriente total que entrega la Fuente : 1.11 A Corriente por cada resistencia: Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK) Para el circuito de la Figura 4 utilizando LVK Calcule: Voltaje de cada resistencia. Corriente que circula a través de cada resistencia. Implemente el circuito y compruebe los datos calculados anteriormente. Desarrollo: V = R . I MALLA i1 15 V – 5kΩ (i1) - 20kΩ (i1- i2) = 0 15 V= 5kΩ (i1) + 20kΩ i1 - 20kΩ i2 25k i1 – 20k i2 = 15 ecuación 1 MALLA i2 -7kΩ i2 – 20kΩ i2 – 20kΩ (i2 – i1) = 0 7kΩ i2 + 20kΩ i2 + 20kΩ – 20kΩ i1 = 0 -20kΩ i1 + 47kΩ i2 = 0 V ecuación 2 Ecuaciones 25kΩ i1 – 20kΩ i2 = 15 V multiplicado por 2 -20kΩ i1 + 47kΩ i2 = 0 V multiplicado por 2.5 50k i1 – 40k i2 = 30 V -50k i1 + 117,5k i2 = 0 V 0 + 77,5kΩ i2 = 30 V 77,5k i2 = 30 V i2 = 30 V ÷ 77,5k i2 = 387,096 microA Reemplazando en la segunda ecuación i2 para hallar i1 -20k i1 + 47k i2 = 0 -20k i1 + 47k (387,096 microA) -20k i1 +18,1937 i1 = 18,1937 ÷ 20k i1 = 909,6756 microA
- 4. Universidad Surcolombiana 4 Teniendo corrientes de las mallas i1 = 909,6756 microA i2 = 387,096 microA Hallamos el voltaje de cada resistencia en el circuito VR5k = 5k × 909,6756 microA = 4,548378 V VR7K = 7k × 387,096 microA = 2,709672 V VR20K = 20k × 387,096 microA = 7,74192 V VR20K = 20k × (909,6756 microA – 387,096 microA) = 20k × 522,5796 microA = 10,451592 V Hallamos las corrientes de cada resistencia en el circuito I = V ÷ R IR1 = 4,548378 V ÷ 5K = 909,6756 microA IR2 = 10,451592 V ÷ 20K = 522,5796 microA IR3 = 2,709672 V ÷ 7K = 387,096 microA IR4 = 7,74192 V ÷ 20k = 387,096 microA VI. ANEXOS 1. Simulación ley de Ohm Figura 1 (Resistencia equivalente) : Figura 2 (Simulación del circuito en proteus) Figura 3 (Rediseño del circuito en proteus) 2. Simulacion leyes de Kirchoff de corriente (LCK) Figura 4 ( Simulacion LCK, fuente de 10 V) Figura 5 ( Simulacion LCK, fuente de 15 V)
- 5. Universidad Surcolombiana 5 3. Simulacion Leyes de voltaje de Kirchhoff Figura 6 ( Simulacion LvK, fuente de 15 V)