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.