Objetivos

Conocer experimentalmente las diferencias entre una corriente AC y DC. Demostrar el cumplimiento de las teorías de Kirchhoff. Familiarizarse con los aparatos de medición y conocer las precauciones al

utilizarlos. Comprobar las leyes, teoremas, principios utilizados en circuitos eléctricos,

a través de la comparación de los valores medidos con los valores calculados o simulados en el software de circuitos Multisin.

Materiales

Un protoboard

- 6 pilas 1.5 V

Cables

31 Resistencias entre 1K y 10K

Multitester

Cinta aislante

Marco Teórico

Nodos y MallasPara poder enunciar la primera Ley de Kirchhoff hay que definir:

Rama: uno o más elementos de circuitos conectados en serie en camino abierto.

Nodo: como el punto de unión de dos o más ramas de un circuito. Malla: La unión de dos o más ramas en camino cerrado.

La primera ley de Kirchhoff Se basa en la ley de conservación de la carga eléctrica, y establece que: "la suma de la corrientes en todo nodo debe ser siempre igual a cero":

Esto es la cantidad de carga que entra a un nodo cualquiera en un cierto instante, es igual a la cantidad de carga que sale de ese nodo. Ejemplo: tenemos un nodo donde se unen un terminal de una resistencia, bombillo, fuente de voltaje y un alambre. En forma muy arbitraria podemos tomar que las corrientes que entran van a ser positivas y las que salen por tanto serán negativas.

La segunda ley de Kirchhoff La segunda regla se deduce de la conservación de la energía. Es decir, cualquier carga que se mueve en torno a cualquier circuito cerrado (sale de un punto y llega al mismo punto) debe ganar tanta energía como la que pierde. Se basa en la conservación de la energía, y establece que: " la suma de las diferencias de potencial en cualquier entorno conductor cerrado de la red eléctrica, debe ser siempre igual a cero".

Recuérdese que la diferencia de potencias entre dos puntos a y b es el trabajo (energía) por unidad de carga que adquiere o se pierde al mover la carga desde a hasta b. matemáticamente:

Para aplicar correctamente la segunda ley de Kirchhoff, se recomienda asumir primero un sentido de recorrer la malla. Una vez hecho esto se asigna signos positivos a todas las tensiones de aquellas ramas donde se entre por el terminal positivo en el recorrido de la malla y se asigna signos negativos cuando entre por el terminal negativo de la rama.

Procedimiento experimental

Seguir los pasos descritos en el ejercicio problema:

1. Ordenamos las resistencias en el protoboard de acuerdo al circuito presentado.

2. Una vez colocadas las resistencias y unidas mediante cables procedemos a poner las fuentes DC y cerramos las mallas de los circuitos.

3. Colocamos cables X Y para obtener el voltaje y la resistencia de Thevenin.4. Medir las corrientes y voltajes usando el multitester.5. Comparamos los datos reales con los datos calculados.

Multisim

A continuación, se utilizara Multisim para que podamos simular nuestro circuito eléctrico problema, en tiempo real. Como se puede apreciar hemos incluido un medidor, punta de prueba, en varios puntos para poder cuantificar los valores de las intensidades de corriente y los voltajes en dichos puntos. La imagen nos muestra una captura del circuito eléctrico, en donde todas las resistencias y voltajes están funcionando y sus valores de intensidad de corriente y voltaje.

R11 Ω

R2

5 Ω

R3

6.2 Ω

R4

5 Ω

R5

3.9 Ω

R61 Ω

R7

3.3 Ω

R8

6.2 Ω

R93.9 Ω

R10

6.2 Ω

R111 Ω

R12

5 Ω

R142 Ω

R15

5 Ω

R16

1 Ω

R17

5 Ω

R188.2 Ω

R192.2 Ω

R202.2 Ω

R21

1 Ω

R226.8 Ω

R23

5 Ω

R24

3.3 Ω

R25

6.2 Ω

R26

6.8 Ω

R278.2 Ω

R28

6.2 Ω R29

3.3 Ω

R303.9 Ω

R31

2kΩ

E21.5 V

E3

1.5 V

E51.5 V

E6

1.5 V

E41.5 V

E11.5 V

R13

6.8 Ω

Probe1 V: 658 mV I: -264 mA

Probe2

V: -1.50 V I: -264 mA

Probe3 V: -4.12 mV I: -361 mA

Probe4 V: -842 mV I: 1.30 A Probe5

V: -842 mV I: 0 A

Probe6 V: 0 V I: -658 mA

Probe7 V: -2.34 V I: 1.87 A

Probe8

V: -1.86 V I: -227 mA

Probe9

V: -362 mV I: 13.0 mA

Probe10

V: -1.43 V I: -128 mA

Probe11

V: -1.63 V I: 546 mA

Probe12 V: -842 mV I: 4.44 A

Probe13 V: -349 mV I: 55.9 mA

P V: -129 mV I: -47.0 mA

Probe15 V: -4.12 mV I: -193 mA

Probe14 V: -1.85 V I: 224 mA

Figura 1: Circuito Eléctrico en Multisim

Fuente: Elaboración propia

También, se pueden hacer las mediciones en las resistencias con el voltímetro, conectado en forma paralela a dichas resistencias.

Así como, la para la medición del amperaje que pasa por las resistencias

Figura 2: Ejemplo de toma del voltaje en una Resistencia

Fuente: Elaboración propia

Figura 3: Ejemplo de toma de la intensidad de corriente en una Resistencia

Fuente: Elaboración propia

Voltaje de Thevenin

Se quiere comprobar el voltaje de Thevenin para el circuito problema. Para esto debemos sacar la resistencia entre los puntos que queremos tomar dicha media. A continuación observamos el valor del voltaje.

Resistencia de Thevenin

Para hallar este valor, debemos primero hallar el valor de la Intensidad de la corriente de corto circuito. En la figura observamos el valor de dicha intensidad.

Luego procedemos a dividir los valores hallados para obtener la resistencia de Thevenin.

R=VI=442.515mV311.402mA

=1.42ohm

Análisis de Datos:

Voltaje Resistencia Intensidad Potencia679 Sin 5 172381 Con 5 168

Bibliografía

1. Skilling:”Circuitos en Ingeniería Eléctrica”. Mexico. Edición. Cecsa 1985.2. Koller, Alois: “Trabajo, potencia y rendimiento”. Barcelona. 1990.