CALDERON VIDAL MATEO ESTEBAN
CAMACHO SIZA JOSUE EVERETT
GUEVARA CARVAJAL LUIS EDUARDO
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Objetivo General
- Estudiar mediante las leyes de Kirchhoff una práctica experimental y analizar su aplicación.
Objetivos específicos
- Aplicar los conceptos teóricos aprendidos sobre las leyes de Kirchhoff en el laboratorio.
- Análisis de las leyes de Kirchhoff sobre la relación que se puede encontrar mediante la práctica.
- Experimentar de manera directa el funcionamiento de los circuitos y comprender cómo se aplican todas las leyes y propiedades.
Las leyes de Kirchhoff
En el estudio de circuitos eléctricos no suele ser suficiente con manejar la ley de Ohm, para ello se acude a las leyes de Kirchhoff que complementan el estudio de circuitos como una instrumento poderoso para examinar y solucionar una gran diversidad 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).
a. En todo nodo la suma de las corrientes (1) que entran al nodo es igual a la suma de la corriente que salen.
(1)
Donde 
es la corriente de salida e 
la corriente saliente.De igual forma, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo (entrante y saliente) es igual a cero.
(2)
b. En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.
(3)
Donde V+ son las subidas de tensión y V-son las caídas de tensión. De forma equivalente, en toda la malla la suma algebraica de las diferenciales de potencial eléctrico debe ser cero.
(4)
Resistencias en serie
(5)
Resistencias en paralelo
(6)
Formulas Adicionales
(7)
La segunda ley de Kirchhoff es una consecuencia de la ley de la conservación de energía.
Cuando la carga regresa al punto de partida, el sistema carga-circuito debe tener la misma energía total que la que tenía antes de mover la carga. La suma de los incrementos de energía conforme la carga pasa a través de los elementos de algún circuito debe ser igual a la suma de las disminuciones de la energía conforme pasa a través de otros elementos. La energía potencial se reduce cada vez que la carga se mueve durante una caída de potencial – en un resistor o cada vez que se mueve en dirección contraria a causa de una fuente negativa a la positiva en una batería. Se puede hacer uso de la ley de la unión con tanta frecuencia como lo requiera, siempre y cuando escriba una ecuación incluya en ella una corriente general, el número de veces que pude utilizar la ley de la unión es una menos que el número de puntos de unión del circuito. Puede aplicar la ley de la espira las veces que lo necesite, siempre que aparezca en cada nueva ecuación un nuevo elemento del circuito (un resistor o una batería) o una nueva corriente. En general, para resolver un problema de circuito en particular, el número de ecuaciones independientes que se necesitan para obtener las dos leyes es igual al número de corrientes desconocidas.
Tabla I. Materiales y Equipo
1)Iniciar el simulador y seleccionar los materiales a utilizar.
2)Preparar la fuente de alimentación en 10V.
3)Colocar el valor dado de las cinco resistencias que se encuentra en la guía de laboratorio.
4)Elaborar un circuito con las cinco resistencias con la forma indicada en la guía, dando un voltaje de 10V.
5)Medir las corrientes en cada nodo, tomando en cuenta los signos al entrar y salir del nodo.
6)Obtener los voltajes en cada trayectoria cerrada, considerando las elevaciones de voltaje con signo positivo y las caídas de voltaje con signo negativo.
Figura 1. Circuito resistivo mixto
Figura 2. Circuito resistivo mixto,Identificando los nodos
Figura 3. Circuito resistivo mixto,Identificando las trayectorias
Para hallar su voltaje, primero debemos calcular intensidad de cada malla
Sistema de ecuaciones 1 y 2
Resolviendo el sistema de ecuaciones:
Los valores de corriente y voltaje son los siguientes:
Proceso para encontrar los valores de voltaje de cada resistencia
Para encontrar la resistencia en cada Nodo
Tabla 1.1 Resultados obtenidos de Voltaje y Corriente, en cada elemento del circuito.
Tabla 1. 2 Verificación de la LVK
Tabla 1. 3 Verificación de la LCK
Se pudo evidenciar mediante la Tabla 1.1 con el procedimiento teórico y experimental, no hubo tanta diferencia más clara hubo mucha similitud entre los valores de intensidad de corriente y voltaje. los valores no sobrepasan el 0.5% de error, con esto podemos concluir que las leyes de Kirchhoff, permiten de forma precisa determinar los valores de la corriente y voltaje, siendo la complejidad que sea se podría llegar a cálculos exactos.
El porcentaje de error que se pudo evidenciar es de la forma teórica puesto que cada decimal puede afectar en el cálculo del error, aun asi hay que agradecer a los confiables simuladores que existen en el momento para confirmar los valores que obtenemos teóricamente.
Las leyes de Kirchhof son muy importantes estudiarlas desde el principio de circuitos eléctricos puesto que nos ayudará para manejar diferentes técnicas y con ello resolver circuitos complejos de manera ordenada y rápida.
Con esta práctica de laboratorio así haya sido virtual se pudo llegar a evidenciar con este tipo de ejercicios lo aprendido durante las clases, lo sorprendente es saber como va mejorando la tecnología y con este tipo de simuladores podemos llegar hacer primero la simulación para en un futuro armar el proyecto y saber con certeza que funcionara.
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Las leyes de Kirchhoff resultan de vital importancia ya que requerimos el manejo de técnicas que nos permitieron resolver circuitos complejos de manera rápida y efectiva, además, estas leyes nos permitieron analizar dichos problemas por medio de dos técnicas: Mallas y Nodos.
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Este laboratorio resultó de gran ayuda, ya que pudimos armar circuitos con más de una resistencia colocándola en serie y paralelo, lo que hace que los laboratorios resulten de mayor interés para ampliar aún más nuestros conocimientos lo que podemos decir que pulimos estas grandes leyes de Kirchhoff.
Anexo 1 Circuito Tinkerkad
Anexo 2 Circuito Tinkerkad
Anexo 3 Circuito Tinkerkad
Anexo 4 Circuito Tinkerkad
Anexo 5 Circuito Tinkerkad
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Daza, J. D. (19 de Abril de 2021). Tinkerkad. Obtenido de Tinkerkad: https://www.tinkercad.com/things/fuUztFT9jVM-leyes-de-kirchhoff
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Gómez, A. J. (Julio de 2019). Universidad de los Andes. Obtenido de Universidad de los Andes: http://wwwprof.uniandes.edu.co/~ant-sala/cursos/FDC/Contenidos/02_Leyes_de_Voltajes_y_Corrientes_de_Kirchhoffs.pdf
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González, A. G. (29 de Marzo de 2021). Panamahitek. Obtenido de http://panamahitek.com/ley-de-las-corrientes-de-kirchhoff-metodo-de-nodos/
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McAllister., W. (Enero de 2017). Khan Academy. Obtenido de Khan Academy: https://es.khanacademy.org/science/physics/circuits-topic/circuits-resistance/a/ee-kirchhoffs-laws
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Wikipedia.org. (08 de Mayo de 2020). Wikipedia. Obtenido de Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff