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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE XICOTEPEC DE
JUÁREZ
MATERÍA: ANALÍSIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS
PROFR: ING. SEBASTIAN MARTÍNEZ CUAUTENCO
PRÁCTICA # 1:
“CALCULOS EN CIRCUITOS SERIE, LEY DE OHM Y LEYES
DE KIRCHOFF”
INTEGRANTES:
ANA LIDIA TELLEZ LUNA
DENNISSE ANALY HERNANDEZ MARTINEZ
RAYMUNDO REYES GARCIA
GIOVANNI VARGAS VIRGEN
DANIEL IBARRA GARRIDO
TSU. MECATRÓNICA ÁREA AUTOMATIZACIÓN
4° CUATRIMESTRE GRUPO “A”
XICOTEPEC DE JUÁREZ, PUEBLA A 04 DE SEPTIEMBRE DE 2014
LA LEY DE OHM PARA ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS
La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón Ohm, es
una ley de la electricidad. Establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial que aparece entre
los extremos del citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica ; esta es el coeficiente de proporcionalidad que aparece en
la relación entre y :
En la fórmula, corresponde a la intensidad de la corriente, a la diferencia de
potencial y a la resistencia. Las unidades que corresponden a estas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, amperios (A), voltios (V) y ohmios (Ω).
La importancia de esta ley reside en que verifica la relación entre la diferencia de potencial en bornes de una resistencia o impedancia, en general, y la intensidad de
corriente que circula a su través. Con ella se resuelven numerosos problemas
eléctricos no solo de la física y de la industria sino también de la vida real como son los consumos o las pérdidas en las instalaciones eléctricas de las empresas y de los
hogares. También introduce una nueva forma para obtener la potencia eléctrica, y para calcular la energía eléctrica utilizada en cualquier suministro eléctrico desde las
centrales eléctricas a los consumidores. La ley es necesaria, por ejemplo, para
determinar qué valor debe tener una resistencia a incorporar en un circuito eléctrico con el fin de que este funcione con el mejor rendimiento.
Años antes de que Ohm enunciara su ley, otros científicos habían realizado
experimentos con la corriente eléctrica y la tensión. Destaca el caso del
británico Henry Cavendish, que experimentó con la botella de Leyden en 1781 pero
no llegó a publicar sus conclusiones, hasta que más de 100 años después, en
1879, James Clerk Maxwell las publicó.1
En la actualidad disponemos de muchos instrumentos que nos permiten medir con
precisión la tensión y la corriente eléctrica pero en el siglo XIX muchos dispositivos,
tales como la pila Daniell y la pila de artesa, no estaban disponibles. Los aparatos
que medían la tensión y la corriente de la época no eran suficientes para obtener
lecturas precisas para el desarrollo de la fórmula que George S. Ohm quería obtener.
Es por ello por lo que Ohm, mediante los descubrimientos que otros investigadores
realizaron anteriormente, creó y modificó dispositivos ya fabricados para llevar a
cabo sus experimentos. La balanza de torsión de Coulomb es uno de estos aparatos;
fue descrito por Ohm en su artículo Vorläufige Anzeige des Gesetzes, nach welchem
Metalle die Contactelectricität, publicado en 1825 en los Anales de la Física. Ohm
incluyó en la balanza una barra magnética gracias a los avances de Hans Christian
Ørsted, que en 1819 descubrió que un cable conductor por el que fluía una corriente
eléctrica desviaba una aguja magnética situada en sus proximidades. Con esto y
varios cables de distintas longitudes y grosor, una pila voltaica y recipientes de
mercurio, pudo crear un circuito en el que buscaba relacionar matemáticamente la
disminución de la fuerza electromagnética creada por una corriente que fluye por un
cable y la longitud de dicho cable.1
Mediante este circuito llegó a encontrar una expresión que representaba
correctamente todo los datos obtenidos:
Esta relación la puso en entredicho el propio Georg Ohm; sin embargo fue la
primera expresión documentada que le llevó a su relación entre la corriente , la
tensión y la resistencia de un circuito: la ley de Ohm, publicada en 1827 en
su artículo El circuito galvánico, analizado matemáticamente (Die galvanische
Kette, mathematisch bearbeitet):2
Recordatorio "circular" de la Ley de Ohm
Este último artículo recibió una acogida tan fría que lo impulsó a presentar la
renuncia a su cargo de profesor de matemáticas en el colegio jesuita
de Colonia. Finalmente, en 1833 aceptó una plaza en la Escuela Politécnica
de Núremberg en la que siguió investigando.
OBJETIVO DE LA PRACTICA: Calcular el valor de los Resistores que integran el siguiente circuito eléctrico en serie, suministrado con un voltaje de 9V de CD, analizando que R2 tiene un voltaje igual a 3V.
El circuito a analizar es el siguiente:
Para resolver este circuito y hallar el valor de cada una de las resistencias, hacemos uso de la segunda Ley de Kirchhoff, y de la Ley de Ohm para un circuito eléctrico.
Si tomamos en cuenta el enunciado de la 2° Ley de Ohm, nuestro cálculo matemático comienza de la siguiente
forma:
-9V + VR1 + VR2 + VR3 = 0
VR1 + VR2 + VR3 = 9V
Si conocemos que el valor de VR2 = 3V entonces:
VR1 + 3V + VR3 = 9V
VR1 + VR3 = 6V
Ahora supongamos que el valor de la Intensidad de Corriente es de 3mA, tenemos que:
Vt/Rt = I
Si hablamos de un circuito en serie, la intensidad es exactamente la misma en todos los casos, y el voltaje se reparte en cada uno de los elementos que conforman al circuito.
Para R1:
V1/R1 = 0.003A, entonces R1 = V1/0.003A
Como el voltaje en R2 = 3V, los otros 6V se dividen entre R1 y R3, como se demuestra anteriormente, asi que tomamos 4V para R1 y 2V para R3.
R1 = 4V/0.003A = 1333.33Ω
Para R2:
R2 = V2/0.003A
R2 = 3V/0.003A = 1000Ω
Para R3:
V3/0.003A
R3 = 2V/0.003A = 666.6Ω
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: el cálculo matemático de las resistencias ha dado como resultado los valores antes mencionados.
MATERIALES:
Resistores de los valores: 1K, 330 y 660Ω para realizar los arreglos adecuados.
Una tablilla de protoboard. Un multímetro digital. Una batería de 9V
PROCEDIMIENTOS:
1. Para comenzar con la práctica, se debe tomar en cuenta el valor de las resistencias que se van a utilizar, y seleccionar cada uno de ellas, atendiendo a que sus valores son diferentes y por lo tanto, su código de colores también lo será. Por ello tenemos que:
Resistencia de 1K = café, negro, rojo.
Resistencia de 330 = naranja, naranja, café.
Resistencia de 660 = azul, azul, café.
Una vez seleccionadas estas resistencia, se procede a realizar el armado en la protoboard del circuito presentado en
la imagen de la simulación.
2. Para realizar la medición correspondiente en los circuitos y obtener los valores desconocidos, utilizamos el multímetro digital:
Armado del protoboard con las resistencias del circuito.
3. La medición con el multímetro se realiza en forma paralela a la resistencia para leer el voltaje, mientras que la intensidad, se mide, abriendo el circuito y cerrando a si mismo con el multímetro digital.
4. Los valores obtenidos con la práctica son los siguientes:
En R1:
V= 4V
I= 0.003A
En R2:
V= 3V
I=0.003A
En R3:
V= 2V
I= 0.003V
CONCLUSIONES DE LA PRÁCTICA:
El análisis matemático previo a las mediciones, ayuda a obtener una estimación de los valores que se van a obtener, en cualesquiera que sean las unidades de medida, esto con la
finalidad de permitir a los practicantes a garantizar el funcionamiento seguro de cualesquiera que sean los circuitos a tratar, evitando sobrecalentamiento en las resistencias e incluso cualquier material electrónico sobre el cual se trabaje.