FISICA ELECTRNICA:CONCEPTOS BASICOS DE CIRCUITOS

FISICA ELECTRONICA

Leyes basicas de circuitos

DIEGO FERNANDO OROZCO RAMOS GRUPO 100414_180

UNAD-UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Marzo-2023

Índice

LEY DE CORRIENTE DE KIRCHHOFF

LEY DE OHM

LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

RELACION ENTRE RESISTENCIA ELECTRICA CON LA TEMPERATURA

PREGUNTA PROBLEMATIZADORA: ¿QUE ES UNA FUENTE DEPENDIENTE DE VOLTAJE?

LEY DE OHM

La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica para entender los fundamentos principales de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial V que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es directamente proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre V e I:

LEY DE CORRIENTE DE KIRCHHOFF

Las leyes de Kirchhoff del voltaje y la corriente están en el corazón del análisis de circuitos. Con estas dos leyes, más las ecuaciones para cada componente individual (resistor, capacitor, inductor), tenemos el conjunto de herramientas básicas que necesitamos para comenzar a analizar circuitos. PRIMERA LEY: La ley de la corriente de Kirchhoff dice que la suma de todas las intensidades de corriente que lleguen a un nodo (punto donde se unen varios conductores) de un circuito es igual a la suma de todas la intensidades de corriente que salen del mismo. Por convencion, las corrientes que entran a un nodo son positivas y las que salen son negativas.

Para aplicar la primera ley, se les asigna a las corrientes un signo: postivio a las corrientes entrantes y negativo a las salientes.En la siguiente imagen se muestran dos corrientes que entran a unodo, (en rojo) y la que al salir son verdes. Asignando el signo (+) a las corrientes entrantes, y el (–) a las salientes, la primera regla de Kirchoff establece que:I1 + I2 – I3 – I4 – I5=0 ⇒ I1 + I2 = I3 + I4 + I5 La suma algebraica de las caídas de tensión a lo largo de una malla es igual a 0.

LEY DE VOLTAJE DE KIRCHHOFF

El voltaje generado en un circuito se consume en las caídas de tensión que se producen en todas las resistencias conectadas en el mismo, ya que por la ley de Ohm, la tensión es igual al producto de la intensidad por la resistencia (V=I.R). Las tensiones generadas y las caídas de tensión producidas en los receptores se relacionan entre sí por la ley de las tensiones de Kirchhoff, cuyo enunciado dice así: «En toda malla o circuito cerrado, la suma algebraica de todas las tensiones generadas debe ser igual a la suma algebraica de las caídas de tensión en todas las resistencias a lo largo de la malla»: Si el sumatorio del segundo miembro lo pasamos al primer miembro nos queda: Expresión que nos permite enunciar la segunda ley de Kirchhoff de esta forma: «La suma algebraica de las tensiones a lo largo de una malla o circuito cerrado es igual a cero».

Esta es una forma de aplicar la conservación de la energía en el circuito, ya que el voltaje en cada elemento es el cambio de energía por unidad de carga. Por lo tanto, al recorrer una porción cerrada (una malla), la suma algebraica de las subidas y caídas de tensión es 0 y se puede escribir: ∑ V = 0

SIGNOS EN LA SEGUNDA LEY DE DE KIRCHHOFF

En los generadores, el convenio de signos para la tensión es el siguiente: Cuando recorremos un generador desde el borde negativo hasta el positivo, la tensión es positiva Cuando recorremos un generador desde el borde positivo hasta el negativo, la tensión es negativa

Para aplicar esta ley, debemos tener en cuenta si la tensión del generador o la caída de tensión del receptor es positiva o negativa y esto lo establecemos con un convenio de signos. Ojo, los convenios de signos que te voy a indicar a continuación son válidos en esta expresión:

ya que en la otra expresión que está igualada a cero, los signos de I.R cambiarían.

La flecha indica el sentido con el que se recorre la malla.

SIGNOS EN LA SEGUNDA LEY DE DE KIRCHHOFF

En las resistencias, el convenio de signos para la caída de tensión es: La caída de tensión será positiva si el sentido de la intensidad que circula por ella coincide con el sentido con el que se recorre la malla. La caída de tensión será negativa si el sentido de la intensidad que circula por ella es contrario al sentido con el que se recorre la malla.

RELACION DE RESISTENCIA ELECTRICA CON LA TEMPERATURA

¿Cómo se relaciona la resistencia y la temperatura? La RESISTIVIDAD (y la resistencia) varian con la temperatura Para el caso de los metales, esta dependencia con la temperatura es lineal Una relacion empirica para esta dependencia para metales es:

P es la resistividadPo es la resistividad a una temperatura estandar ¨T¨ α es el coeficiente de temperatura de la resistividad electrica para el material bajo consideracion.

¿QUE ES UNA FUENTE DEPENDIENTE DE VOLTAJE?

Una fuente dependiente es una fuente de corriente o voltaje cuyo valor no es fijo. En cambio, el valor depende de alguna otra corriente o voltaje del circuito. La forma general para el valor de una fuente dependiente es N=kM donde M y N son corrientes y/o voltajes y k es la constante de proporcionalidad. Se puede afirmar que una fuente de voltaje es un equipo que suministra voltaje a una carga. Por carga definimos todo aquello conectado a la fuente de voltaje que reciba energía, es decir, un circuito, una resistencia, un capacitor, un automóvil, un motor, etcétera. V = R*I Como podemos ver, el voltaje es una variable que siempre depende de la corriente y de la resistencia. Esto causa algunas limitaciones físicas que se tienen que tomar en cuenta cuando se quiera operar una fuente de poder como fuente de voltaje o fuente de corriente. En conclusion una fuente dependiente de voltaje es una fuente en la que el voltaje entre sus terminales esta determinado por un voltaje o una corriente que existe en otro lugar del circuito.

Por ejemplo, el valor de una fuente de voltaje dependiente puede ser una función de una corriente, por lo que en lugar de que la fuente sea igual a, digamos, 10 voltios, podría ser igual a veinte veces la corriente que pasa a través de una resistencia en particular, o v=20i