Guia de induccion de la Ley de Ohm, Ley de Watt y Leyes de Kirchhoff.

Sistema de Gestiónde la Calidad

Servicio Nacional de Aprendizaje – SENAREGIONAL NORTE DE SANTANDER

C.I.E.S

LEY DE OHM, LEY DE WATT Y LEYES DE KIRCHHOFFGUIA DE APRENDIZAJE

Fecha:FEBREO DEL 2010

Página 1 de 22

1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE

Código: 280501015 Fecha: Febrero del 2010Programa de Formación:Mantenimiento Electrónico E Instrumental Industrial

Duración Etapa Lectiva:2640 HorasDuración Etapa Productiva:880 HorasDuración de la Formación:3520 Horas

Módulo de Formación:Corregir de un bien los sistemas electronicos e instrumental industrial de acuerdo con sus especificaciones tecnicas

Duración:

960 Horas

Modalidad de Formación: PresencialResultado de aprendizaje: Detectar fallas en la circuiteria electrónica y elaborar procedimientos para la fabricación, reconstrucción o reemplazo de circuitos o sistemas electrónicos industriales que permitan el alistamiento justo a tiempoDuración de la Guía: 30 Horas

2. INTRODUCCIÓN

Estimado Aprendiz:

La ley de Ohm, la ley de Watt y las leyes de Kirchhoff son leyes fundamentales y excelentes herramientas analíticas con que todo estudiante, técnico, tecno cuenta para realizar el análisis de circuitos eléctricos. Por esta razón, esta guía ha sido diseñada para que USTED conozca, maneje y aplique estas tres leyes de manera correcta y eficaz.Se le recomienda realizar toda la guía de aprendizaje y complementarla con ejercicios extras que serán suministrados por el instructor. La resolución de la guía se debe anexar a su portafolio. Recuerde que en el camino para adquirir el conocimiento se encuentran algunos obstáculos, pero cuando aparecen, siempre tendrán una mano amiga para superarlos: Su instructor. Ánimo y empecemos ya!!!!!



C.I.E.S



Página 2 de 22

3. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE

ACTIVIDAD 1: Recuerde la explicación dada por el instructor a cerca de la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff. Coloque las diferentes fórmulas que podemos encontrar de cada una de ellas.ACTIVIDAD 2:Utilizando la ley de Ohm, halle todos los valores de voltaje y de corriente de cada uno de los componentes de los siguientes circuitos.

ACTIVIDAD 3: Utilizando la ley de Watt, calcule la potencia para cada uno de los componentes de los circuitos de la Actividad 2.

ACTIVIDAD 4: Para cada circuito calcule el valor de las resistencias, voltajes y potencias faltantes. Identifique cuál ley debe usar en cada caso o si debe usarlas ambas.



C.I.E.S



Página 3 de 22

ACTIVIDAD 5: Para el circuito que se muestran a continuación, halle todos los valores de corrientes, voltajes, potencias y resistencias faltantes, aplicando las leyes de Kirchhoff, ley de Ohm y ley de Watt.

4. EVALUACIÓN

EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN INSTRUMENTOS DE

EVALUACIÓN

Análisis e Interpretación de Circuitos en Corriente Continua

Identifica la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff.Analiza e interpreta circuitos resistivos basados en la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff.

Instrumento: Cuestionario

5. BIBLIOGRAFÍA

ELECTROTECNIA. Fundamentos Teóricos y Aplicaciones Prácticas.



C.I.E.S



Página 4 de 22

es.wikipedia.org/wiki/Electrotecnia Análisis de Circuitos en Ingeniería. William H. Hayt – Jack E. Kemmerly Circuitos eléctricos de James W. Nilson

Elaborado por: Ing. Hernando Gómez Palencia Fecha: 9 02 2010

DESARROLLO DE LA GUIA

ACTIVIDAD 1: Recuerde la explicación dada por el instructor a cerca de la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff. Coloque las diferentes fórmulas que podemos encontrar de cada una de ellas.

Para realizar el análisis de circuitos eléctricos es necesario conocer unas leyes, que son muy importantes a la hora de solucionar estos circuitos, como son: la ley de ohm, ley de Watt y las leyes de kirchhoff.

LEY DE OHM:La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) ó (U)



C.I.E.S



Página 5 de 22

R = Resistencia en ohmios (Ω). Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando.La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:

Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.

LEY DE WATT:

Si a un determinado cuerpo le aplicamos una fuente de alimentación (es decir le aplicamos un Voltaje) se va a producir dentro del cuerpo una cierta corriente eléctrica. Dicha corriente será mayor o menor dependiendo de la resistencia del cuerpo. Este consumo de corriente hace que la fuente este entregando una cierta potencia eléctrica; o dicho de otra forma el cuerpo esta consumiendo determinada cantidad de potencia. Esta potencia se mide en Watt. Por ejemplo una lámpara eléctrica de 40 Watt consume 40 watt de potencia eléctrica. Para calcular la potencia se debe multiplicar el voltaje aplicado por la corriente que atraviesa al cuerpo. La ley de Watt, establece que la potencia en un aparato eléctrico se puede determinar mediante la siguiente fórmula:

LEYES DE KIRCHHOFF:Las leyes de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Robert Kirchhoff en 1845, cuando aún era estudiante. Estas son:

la Ley de los nodos o ley de corrientes. la Ley de las "mallas" o ley de tensiones.

Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de intensidad de corriente y potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.En circuitos complejos, así como en aproximaciones de circuitos dinámicos, se pueden aplicar utilizando un algoritmo sistemático, sencillamente programable en sistemas de cálculo informatizado mediante matrices de un solo núcleo.

http://es.wikipedia.org/wiki/1845



C.I.E.S



Página 6 de 22

Ley de los nodos o ley de corrientes de Kirchhoff:(LCK, ley de corriente de Kirchhoff)En todo nodo, donde la densidad de la carga no varíe en un instante de tiempo, la suma de corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes. La suma de todas las intensidades que entran y salen por un Nodo es igual a cero.

Ley de las "mallas" o ley de tensiones de Kirchhoff:(LVK - Ley de voltaje de Kirchhoff.)En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la suma de todas las subidas de tensión.



C.I.E.S



Página 7 de 22

ACTIVIDAD 2:Utilizando la ley de Ohm, halle todos los valores de voltaje y de corriente de cada uno de los componentes de los siguientes circuitos.

CIRCUITO1

Aplicando ley de voltajes de kirchhoff en este circuito se tiene:

+5v - i*R1 - i*R2 - i*R3 = 0

-i *(R1 + R2 + R3) = -5v multiplico ambos lados por (-1)

i *(R1 + R2 + R3) = 5v

i * (16.6kΩ) = 5v

i = 5v / 16.6kΩ

i = 0.3mA

Aplicando ley de ohm

VR1= i * R1 : VR1= (0.3 mA * 10 kΩ) : VR1 = 3v

VR2= i * R2 : VR2= (0.3 mA * 5 kΩ) : VR2 = 1.5v

VR3= i * R3 : VR3= (0.3 mA * 1.6 kΩ) : VR3 = 0.5v



C.I.E.S



Página 8 de 22

CIRCUITO 2


+5v - i*R1 - i*R2 - i*R3 = 0

-i *(R1 + R2 + R3) = -5v multiplico ambos lados por (-1)

i *(R1 + R2 + R3) = 5v

i * (15.5 kΩ) = 5v

i = 5v / 15.5kΩ

i= 0.32mAAplicando ley de ohm

VR1= i * R1 : VR1= (0.32 mA * 3 kΩ) : VR1 = 0.96vVR2= i * R2 : VR2= (0.32mA * 10 kΩ) : VR2 = 3.2v VR3= i * R3 : VR3= (0.32 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 0.8v



C.I.E.S



Página 9 de 22

CIRCUITO 3


+5v - i*R1 – i2*R2 - i*R3 = 0

+5v – i* (R1 + R3) = + i2*R2

i2 = (+5v – (i * (R1 + R3) ) ) / (R2 )

i2 = ( +5v – ( i* (5.5 kΩ) ) ) / (10 kΩ )

i2 = (1)

+5v - i*R1 – i1*R4 - i1*R5 - i*R3 = 0

+5v – i * (R1 + R3 ) - i1*( R4 + R5 ) = 0

+5v – i * (R1 + R3 ) = i1*( R4 + R5 )

i1 = ( (+5v – ( i * (R1 + R3 ) ) )/ ( ( R4 + R5 ) ) )

i1 = ( (+5 – ( i * (5.5 kΩ) ) ) / ( (3.5 kΩ) ) )

i1 = (2)

Aplicando ley de corrientes de kirchhoff en este circuito se tiene:

i = i1 + i2 (3)(1) y (2) en (3)

i =



C.I.E.S



Página 10 de 22

35MΩ i+ 74.25 MΩ i = 67.5 kΩ

109.25 MΩ i = 67.5 vkΩ

i = 0.617 mAReemplazo i en (1) y en ( 2) para hallar i1 y i2

De (1)

i2 =

i2= 0.16065mA

De (2)

i1 =



C.I.E.S



Página 11 de 22

I1= 0.4590mA; i2= 0.16065mA; i = 0.617 mA


VR1= i * R1 : VR1= (0.617 mA * 3 kΩ) : VR1 = 1.851vVR2= i2 * R2 : VR2= (0.16065 mA * 10 kΩ) : VR2 = 1.6065vVR3= i * R3 : VR3= (0.617 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 1.5425vVR4= i1 * R4 : VR4= (0.4590 mA * 2 kΩ) : VR4 = 0.918vVR5= i1 * R5 : VR5= (0.4590 mA * 1.5 kΩ) : VR5 = 0.6885v

ACTIVIDAD 3: Utilizando la ley de Watt, calcule la potencia para cada uno de los

componentes de los circuitos de la Actividad 2.

Del circuito 1:i = 0.3mA ; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serie

iR1= iR2= iR3= iVR1 = 3v PR1= i* VR1= 0.3mA *3v= 0.9mWVR2 = 1.5v PR2= i* VR2= 0.3mA *1.5v= 0.45mWVR3 = 0.5v PR3= i* VR3= 0.3mA *0.5v= 0.15mWPfuente= i* Vfuente= 0.3mA *5v= 1.5mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas

elementos pasivos presentes en el circuito.

PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.9Mw+0.45mW+0.15mW=1.5mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.



C.I.E.S



Página 12 de 22

Del circuito 2:i= 0.32mA; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serie

iR1= iR2= iR3= iVR1 = 0.96v PR1= i* VR1= 0.32mA *0.96v= 0.3072mWVR2 = 3.2v PR2= i* VR2= 0.32mA *3.2v= 1.024mWVR3 = 0.8v PR3= i* VR3= 0.32mA *0.8v= 0.256mWPfuente= i* Vfuente= 0.32mA *5v= 1.6mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas


PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.3072mW+1.024mW+0.256mW=1.5872mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.

Del circuito 3:Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:i = 0.617 mAI1= 0.4590mAi2= 0.16065mA

VR1 = 1.851v PR1= i* VR1= 0.617mA *1.851v= 1.142067mWVR2 = 1.6065v PR2= i2* VR2= 0.16065mA *1.6065v= 0.258084mWVR3 = 1.5425v PR3= i* VR3= 0.617mA *1.5425v= 0.951722mWVR4 = 0.918v PR4= i1* VR1= 0.4590mA *0.918v= 0.421362mWVR5 = 0.6885 v PR5= i1* VR2= 0.4590mA *0.6885v= 0.316021mW

Pfuente= i* Vfuente= 0.617mA *5v= 3.085mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas




C.I.E.S



Página 13 de 22

PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5=

1.142067mW+0.258084mW+0.951722mW+0.421362mW+0.316021mW=3.089256mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.

ACTIVIDAD 4: Para cada circuito calcule el valor de las resistencias, voltajes y

potencias faltantes. Identifique cuál ley debe usar en cada caso o si debe usarlas

ambas.

CIRCUITO 4


+7v – 1.5v – i1* R4 – 2v –i *R3 = 0

+ 3.5v –i *R3 = + i1* R4

i * R3 = + 3.5v - i1* R4

(1)



C.I.E.S



Página 14 de 22

Aplicando nuevamente LVK :

+ i2* R2 – i1* R4 – 2v = 0

+ i2* (10kΩ) = 2v + i1* (2kΩ)

(2)


i = i1 + i2 (3)

Reemplazando (1) y (2) en(3)

10kΩ * (3.5v-2kΩ i1) = 2.5kΩ * ((10kΩ) i1+2v+(2k Ω) i1 )

35 k v – 20 MΩ i1 = 25 MΩ i1 + 5kv + 5 MΩ i1

35kv – 5kv = 20 MΩ i1 + 25 MΩ i1 + 5 MΩ i1

30kv= 50 MΩ i1

i1= 0.6mA

Con i1 puedo reemplazarlo en las ecuaciones (1) y (2) para hallar i y i2



C.I.E.S



Página 15 de 22

i = 0.92mA

i2= 0.32mA

Para hallar R1 Y R5 aplicamos la ley de ohm: i1= 0.6mA: i = 0.92mA: i2= 0.32mA

= 1.6 kΩ

= 3.3 kΩ


VR1= i * R1 : VR1= (0.92 mA * 1.6 kΩ) : VR1 = 1.472vVR2= i2 * R2 : VR2= (0.32 mA * 10 kΩ) : VR2 = 3.2vVR3= i * R3 : VR3= (0.92 mA * 2.5 kΩ) : VR3 = 2.3vVR4= i1 * R4 : VR4= (0.6 mA * 2 kΩ) : VR4 = 1.2v



C.I.E.S



Página 16 de 22

VR5= i1 * R5 : VR5= (0.6 mA * 3.3 kΩ) : VR5 = 1.98vLos valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:

i = 0.92 mAI1= 0.6mAi2= 0.32mA

VR1 = 1.472v PR1= i* VR1= 0.92mA *1.472v= 1.35424mWVR2 = 3.2v PR2= i2* VR2= 0.32mA *3.2v= 1.024mWVR3 = 2.3v PR3= i* VR3= 0.92mA *2.3v= 2.116mWVR4 = 1.2v PR4= i1* VR1= 0.6mA *1.2v= 0.72mWVR5 = 1.98 v PR5= i1* VR2= 0.6mA *1.98v= 1.188mW

Pfuente= i* Vfuente= 0.92mA *7v= 6.44mWDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas


PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5= 1.35424mW +1.024mW +2.116mW

+0.72mW +1.188mW =6.40224mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.



C.I.E.S



Página 17 de 22

Circuito 5

Como las resistencias estan en serie la corriente es la misma por lo tanto, aplicando la ley de ohm :

=0.7kΩ

VR2= i * R2 = 0.2m A * 10k Ω = 2v

VR1= 3.5V


+8 – VR1- VR2 –VR3 = 0

+8 - 3.5V -2V = VR3

VR3= 2.5v

= 12.5 KΩ

i = 0.2mA ; la corriente es la misma por que las resistencias estan en serie

iR1= iR2= iR3= iVR1 = 3.5v PR1= i* VR1= 0.2mA *3.5v= 0.7mWVR2 = 2v PR2= i* VR2= 0.2mA *2v= 0.4mWVR3 = 2.5v PR3= i* VR3= 0.2mA *2.5v= 0.5mWPfuente= i* Vfuente= 0.2mA *8v= 1.6mW



C.I.E.S



Página 18 de 22

Donde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas


PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3 = 0.7mW+0.4mW+0.5mW=1.6mWComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.

ACTIVIDAD 5: Para el circuito que se muestran a continuación, halle todos los valores de corrientes, voltajes, potencias y resistencias faltantes, aplicando las leyes de Kirchhoff, ley de Ohm y ley de Watt.

CIRCUITO 6


+12v – i1* R1 – i2* R2– i1 *R3 = 0



C.I.E.S



Página 19 de 22

+ 12v – i1* (R1+R3) = + i2* R2

VR2= 2v

Como R2 Y R6 estan en paralelo tienen el mismo voltaje, por tanto:

VR2 = VR6

VR6 = 2v


i6= i3 + i4

Como i6=0.04A y i4= 0.1A

i3 = I6 - i4

i3 = 0.04A – 0.1A

i3 = -0.06A

De otro punto podemos decir que: i1=0.4A

i1= i2 + i3

i2= i1 – i3

i2= 0.4A – (-0.06A)

i2=0.4A +0.06A

i2=0.46A

De otro punto podemos decir que:



C.I.E.S



Página 20 de 22

i2= i1 + i5

i5= i2 – i1

i5= 0.46A – 0.4A

i5= 0.06A

Para hallar R2 , R4 , VR1, VR3,VR4 Y VR5 desarrollamos de la siguiente forma:

VR1 = i1* R1

VR1 = 0.4 A * 10Ω

VR1 = 4v

= 4.35Ω

VR3 = i1* R3

VR3 = 0.4A * 15 Ω

VR3 = 6v

VR5 = i4* R5

VR5 = 0.1A * 20 Ω

VR5 = 2v


12 – VR1 + VR4 + VR5 - VR3 = 0

VR4 = -12v + VR1 + VR3 - VR5

VR4 = -12v + 4v +6v – 2v

VR4 = - 4 v



C.I.E.S



Página 21 de 22

= 40Ω

Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito:I1= 0.4Ai2= 0.46AI3= -0.06AI4= 0.1AI5= 0.06AI6= 0.04A

VR1 = 4v PR1= i1* VR1= 0.4 A *4 v= 1.6WVR2 = 2v PR2= i2* VR2= 0.46 A * 2v= 0.92WVR3 = 6v PR3= i1* VR3= 0.4 A *6 v= 2.4WVR4 = -4v PR4= i4* VR4= 0.1 A *(-4v)= - 0.4WVR5 = 2 v PR5= i4* VR5= 0.1 A *2v= 0.2WVR6 = 2 v PR6= i6* VR6= 0.04 A *2v= 0.08W

Pfuente= i* Vfuente= 0.4A *12v= 4.8WDonde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas


PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5+ PR6 = 1.6W +0.92W +2.4W - 0.4W

+0.2W +0.08W =4.8WComo se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida

por la fuente.



C.I.E.S



Página 22 de 22

GUIA DE LEY DE OHM, LEY DE WATT Y LEYES DE KIRCHHOFF

PRESENTADO POR APRENDIZES:

VICTOR VARGAS

DIEGO GONZALEZ

LEONARDO MENDOZA

ANDRES ACEVEDO

CARLOS SANCHEZ

EDWAR CAICEDO

PRESENTADO A:

INSTRUCTOR HERNANDO GOMEZ

INGENIERO ELECTRONICO

SAN JOSE DE CUCUTA, 03 DE FEBRERO DE 2010

Guia de induccion de la Ley de Ohm, Ley de Watt y Leyes de Kirchhoff.

Documents

Transcript of Guia de induccion de la Ley de Ohm, Ley de Watt y Leyes de Kirchhoff.