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Contenido: Leyes de Kirchhoff. Trabajo eléctrico y potencia eléctrica. Ejemplos. ¿Qué dice la primera ley de Kirchhoff?

Medición potenciométrica

El problema es determinar la fem de X.
V: fuente estable.
G: galvanómetro.
X: fuente desconocida.
P: fuente conocida.
1. Circuito cerrado
V = constante
I = constante
Se corre el cursor hasta que G = 0.
Circuito básico de medición potenciométrica
Circuito básico de medición potenciométrica

Entonces:

Ex = I·R1

Se cambia la fuente desconocida (X) por otra conocida (P).

Ex/EP = I·R1/I·R2 = r1/r2

Ex/EP = r1/r2

Leyes de Kirchhoff

Si un circuito tiene un número de derivaciones interconectadas, es necesario aplicar otras dos leyes para obtener el flujo de corriente que recorre las distintas derivaciones.

Representación de un nodo

1° ley de Kirchhoff: la ley de los nudos o nodos, enuncia que en cualquier unión en un circuito a través del cual fluye una corriente constante, la suma de las intensidades que llegan a un nudo es igual a la suma de las intensidades que salen del mismo.

∑i = 0 (en un nodo)

i1 = i2 + i3 + i4

Circuito eléctrico con resistencias en serie
Circuito eléctrico con resistencias en serie

2° ley de Kirchhoff: la ley de las mallas afirma que, comenzando por cualquier punto de una red y siguiendo cualquier trayecto cerrado de vuelta al punto inicial, la suma neta de las fuerzas electromotrices halladas será igual a la suma neta de los productos de las resistencias halladas y de las intensidades que fluyen a través de ellas. Esta segunda ley es sencillamente una ampliación de la ley de Ohm.

∑(V + fem) = 0 (en una malla)

V - V1 - V2 = 0

Circuito eléctrico con resistencias en paralelo
Circuito eléctrico con resistencias en paralelo

En un elemento activo el sentido de la corriente y de la tensión son iguales.

En un elemento pasivo el sentido de la tensión es inverso al de la corriente.

Vi = i1·R1 + i2·R2 + i3·R3 = Vf

Trabajo eléctrico

L = q·V

P = L/t ⇒ P = q·V/t ⇒ P = i·V

Como V = i·R

P = i²·R

También i = V/R:

P = V²/R

[P] = W

Representación de un capacitor
Representación de un capacitor

Otra unidad es el elctrón volt: es la energía adquirida por una partícula cuya carga es igual a la de un electrón, cuando esa partícula pasa por una diferencia de potencial de un volt en el vacío.

qe = 1,6·10-19 C

L = qe·V ⇒ L = 1,6·10-19 C·1 V ⇒ L = 1,6·10-19 J

1 eV = 1,6·10-19 J

Circuito eléctrico con resistencias en serie y en paralelo
Circuito eléctrico con resistencias en serie y en paralelo

En serie:

P1 = i²·R1 ⇒ P1 = (2 A)²·1 Ω ⇒ P1 = 4 A²·1 Ω

P1 = 4 W

P2 = i²·R2 ⇒ P2 = (2 A)²·2 Ω ⇒ P2 = 4 A²·2 Ω

P2 = 8 W

En paralelo:

P1 = i1²·R1 ⇒ P1 = (6 A)²·1 Ω ⇒ P1 = 36 A²·1 Ω

P1 = 36 W

P2 = i2²·R2 ⇒ P2 = (3 A)²·2 Ω ⇒ P2 = 9 A²·2 Ω

P2 = 18 W

V = E + I·Ri

P = V·I ⇒ P = E·I + I·Ri·I ⇒ P = E·I + I²·Ri

En carga:
P = E·I + I²·RiE·I ⇒ rapidez de carga.
I²·Ri ⇒ rapidez de pérdida
En consumo:
P = E·I + I²·RiE·I ⇒ rapidez de conversión de energía química en eléctrica.
I²·Ri ⇒ pérdida por calor

This work by Ricardo Santiago Netto is licensed under CC BY-NC-SA 4.0

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