Reglas de Kirchhoff: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Introducción:

Sabemos que se puede encontrar una resistencia equivalente única, (RT) cuando dos o más resistencias están conectadas juntas en cualquier serie si el mismo valor de corriente fluye a través de todos los componentes, en paralelo si tienen el mismo voltaje aplicado a través de ellos. o combinaciones de ambos, y que estos circuitos obedecen a la Ley de Ohm. Sin embargo, a veces en circuitos complejos como las redes en puente o en T, no podemos simplemente usar la ley de Ohm por sí sola para encontrar los voltajes o corrientes que circulan dentro del circuito como en la figura (1).

Para este tipo de cálculos, necesitamos ciertas reglas que nos permitan obtener las ecuaciones del circuito y para ello podemos utilizar la Ley del circuito de Kirchhoff. [1]

Paso 1: Definición común en el análisis de circuitos:

Antes de entrar en las reglas de Kirchhoff. Primero definiremos cosas básicas en el análisis de circuitos que se utilizarán al aplicar las reglas de Kirchhoff.

1 circuito: un circuito es un camino conductor de circuito cerrado en el que fluye una corriente eléctrica.

2-Path: una sola línea de elementos o fuentes de conexión.

3-Nodo: un nodo es una unión, conexión o terminal dentro de un circuito donde dos o más elementos del circuito están conectados o unidos entre sí dando un punto de conexión entre dos o más ramas. Un nodo se indica con un punto.

4-rama: una rama es un solo o grupo de componentes como resistencias o una fuente que están conectados entre dos nodos.

5 bucles: un bucle es un camino cerrado simple en un circuito en el que no se encuentra ningún elemento o nodo del circuito más de una vez.

6-Mesh: una malla es una ruta en serie de bucle cerrado único que no contiene ninguna otra ruta. No hay bucles dentro de una malla.

Paso 2: las dos reglas de Kirchhoff:

En 1845, un físico alemán, Gustav Kirchhoff, desarrolló un par o conjunto de reglas o leyes que se ocupan de la conservación de la corriente y la energía dentro de los circuitos eléctricos. Estas dos reglas se conocen comúnmente como leyes de circuito de Kirchhoff con una de las leyes de Kirchhoff que se ocupa de la corriente que fluye alrededor de un circuito cerrado, la ley de voltaje de Kirchhoff, (KCL), mientras que la otra ley se ocupa de las fuentes de voltaje presentes en un circuito cerrado, la ley de voltaje de Kirchhoff., (KVL).

Paso 3: aplicación de las reglas de Kirchhoff:

Usaremos este circuito para aplicar tanto KCL como KVL de la siguiente manera:

1-Divida el circuito en varios bucles.

2-Configure la dirección de las corrientes mediante KCL. Configure la dirección de 2 corrientes como desee, luego utilícelas para obtener la dirección de la tercera como se muestra a continuación en la figura (4).

Usando la ley de la corriente de Kirchhoff, KCLAt nodo A: I1 + I2 = I3

En el nodo B: I3 = I1 + I2 Usando la ley de voltaje de Kirchhoff, KVL

las ecuaciones se dan como: El bucle 1 se da como: 10 = R1 (I1) + R3 (I3) = 10 (I1) + 40 (I3)

El bucle 2 se da como: 20 = R2 (I2) + R3 (I3) = 20 (I2) + 40 (I3)

El bucle 3 se da como: 10 - 20 = 10 (I1) - 20 (I2)

Como I3 es la suma de I1 + I2, podemos reescribir las ecuaciones como; Eq. No 1:10 = 10I1 + 40 (I1 + I2) = 50I1 + 40I2 Eq. No 2:20 = 20I2 + 40 (I1 + I2) = 40I1 + 60I2

Ahora tenemos dos "ecuaciones simultáneas" que se pueden reducir para darnos los valores de I1 e I2 La sustitución de I1 en términos de I2 nos da

el valor de I1 como -0,143 amperios La sustitución de I2 en términos de I1 nos da el valor de I2 como +0,429 amperios

Como: I3 = I1 + I2 La corriente que fluye en la resistencia R3 se da como: I3 = -0.143 + 0.429 = 0.286 Amps

y el voltaje a través de la resistencia R3 se da como: 0.286 x 40 = 11.44 voltios

El signo negativo de I1 significa que la dirección del flujo de corriente elegida inicialmente era incorrecta, pero aún así es válida. De hecho, la batería de 20 voltios está cargando la batería de 10 voltios. [2]

Paso 4: Esquema del circuito KiCAD:

Pasos para abrir kicad:

Paso 5: Pasos para dibujar un circuito en Kicad:

Paso 6: Simulación de circuito multisim:

Nota:

La regla de Kirchhoff se puede aplicar tanto para circuitos de CA como de CC, donde en el caso de CA, la resistencia incluirá el condensador y la bobina, no solo la resistencia óhmica.

Paso 7: Referencia:

[1]

[2]