CALDERON VIDAL MATEO ESTEBAN
CAMACHO SIZA JOSUE EVERETT
GUEVARA CARVAJAL LUIS EDUARDO
5406
Objetivo General
- Comprender el método de análisis de malla, y poder establecer una relación entre el uso de la Ley de Ohm y las Leyes de Kirchhoff con ésta, además de los conceptos básicos del análisis de circuitos.
Objetivos específicos
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Entender la importancia de tener claro los conceptos básicos del análisis de circuitos, para poder llevarlos a la experimentación práctica.
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Identificar la forma correcta de medición de corriente y voltaje con el multímetro para circuitos, y más específicamente de los circuitos analizados por mallas.
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Entender las conexiones y forma de uso del protoboard, del multímetro y de los demás materiales de laboratorio para hacer un uso correcto de ellos, ya que cada uno tiene una forma específica de uso.
¿Qué es una malla? En un circuito eléctrico, una malla es un camino cerrado formado por elementos de circuitos. Análisis de mallas Para el análisis de mallas solo es necesaria la segunda ley de Kirchhoff, ya que esta se enfoca en circuitos cerrados. La segunda ley de Kirchhoff nos dice que la adición algebraica de todos los voltajes en una malla o bucle cerrado, debe ser igual a cero. Viéndolo de una representación matemática, la segunda ley de Kirchhoff se expresa de la consiguiente manera:
Al referirnos a la adición algebraica, implica el cuidado de las polaridades de la fuente de energía, así como todos los signos de las caídas de tensión de cada unidad de los componentes eléctricos.
De manera que, al instante de emplear la segunda ley de Kirchhoff, hay que ser estrechamente precavidos en sentido de la orientación de la corriente y, por ende, con los signos de los voltajes de los componentes contenidos dentro de la malla.
Esta ley está fundamentada en la ley de la conservación de la energía, ya que establece que cada malla es un camino conductor cerrado, en el cual no se genera ni se pierde potencial. Por ello, la corriente no puede aparecer ni esfumarse de la nada.
En resultado, la adición de todos los voltajes alrededor de este camino debe ser nula, para mantener el balance energético dentro del lazo.
La segunda ley de Kirchhoff también obedece a la ley de conservación de la carga, ya que a medida que los electrones fluyen por un circuito, pasan a través de uno o varios componentes.
Estos componentes, ganan o pierden energía dependiendo del tipo de elemento. Esto se debe a la elaboración de un trabajo debido a la acción de fuerzas eléctricas microscópicas.
La ocurrencia de una caída de potencial se debe a la ejecución de un trabajo dentro de cada componente como respuesta a la energía suministrada por una fuente, bien sea en corriente continua o alterna.
De manera empírica, el principio de conservación de la carga eléctrica establece que este tipo de cargas no se crea ni se destruye. Cuando un sistema se ve sujeto a interactuar con campos electromagnéticos, la carga relacionada en una malla o bucle cerrado se mantiene en su totalidad.
Así, al sumar todos los voltajes en un lazo cerrado, considerando la tensión de la fuente generadora (si es el caso) y las caídas de tensión sobre cada componente, el resultado debe ser nulo.
Material y equipo requerido
Pasos a seguir
1.- Iniciar el simulador y seleccionar los materiales a utilizar.
2.- Preparar los materiales en el simulador: resistencia con cada valor y las fuentes de energía. 3.- Elaborar un circuito con las cinco resistencias con la forma indicada en la guía.
4.- Medir cada una de las corrientes de las mallas y anotar los resultados.
5.- Analizar las mallas para obtener los resultados analiticos de las corrientes.
Procedimiento:
Figura 1. Circuito de analisis de mallas
Figura 2. Circuito realizado en analisis
Resolviendo el ejercicio mediante el análisis de mallas:
Tabla 1.1 Estudio de las mallas
Porcentaje de error relativo entre los valores teóricos y los experimentales
Análisis de los resultados
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Se pudo evidenciar mediante la Tabla 1.1 con el procedimiento teórico y experimental, no hubo tanta diferencia más clara hubo mucha similitud a lo sabemos que el proceso que se lleva a cabo estuvo correcto.
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Los valores de corriente y voltaje determinados por leyes de Kirchhoff son muy aproximados a los valores experimentales, con errores menores a 0.43%.
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Las leyes de Kirchhof son muy importantes estudiarlas desde el principio de circuitos eléctricos puesto que nos ayudará para manejar diferentes técnicas y con ello resolver circuitos complejos de manera ordenada y rápida.
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Podemos concluir que la primera ley de Kirchhoff es válida, en un nodo la suma de las corrientes entrantes es igual a la suma de corrientes salientes.
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Con esta práctica de laboratorio así haya sido virtual se pudo llegar a evidenciar el uso de mallas para que la solución sea aún más fácil que por otro método, eso sí siempre hay que tener en cuenta que existen distintos métodos de solución.
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Este laboratorio resultó de gran ayuda, ya que pudimos armar circuitos con varias resistencias y con 2 fuentes de voltaje y mediante la práctica vamos reforzando los conceptos aprendidos en clases.
Anexo . Circuito en Tinkerkad
Gómez, A. J. (Julio de 2019). Universidad de los Andes. Obtenido de Universidad de los Andes: http://wwwprof.uniandes.edu.co/~ant-sala/cursos/FDC/Contenidos/02_Leyes_de_Voltajes_y_Corrientes_de_Kirchhoffs.pdf
McAllister., W. (Mayo de 2017). Khan Academy. Obtenido de Khan Academy: s.khanacademy.org/science/electrical-engineering/ee-circuit-analysis-topic/ee-dc-circuit-analysis/a/ee-mesh-current-method
Wikipedia.org. (14 de Octubre de 2020). Wikipedia. Obtenido de Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_mallas