LEY DE KIRCHHOFF
Hasta ahora se ha descrito el comportamiento de los circuitos simples, en base a los conceptos de potencial, corriente, resistencia y se ha utilizado la ley de Ohm esencialmente. En esta práctica se utiliza un conjunto más general de principios conocidos como leyes de kirchhoff, para circuitos en redes eléctricas más complejas.
Las leyes de Kirchhoff son una consecuencia directa de las leyes básicas del Electromagnetismo (Leyes de Maxwell) Para poder enunciar la primera Ley de Kirchhoff hay que definir:
- Rama: uno o más elementos de circuitos conectados en serie en camino abierto.
- Nodo: como el punto de unión de dos o más ramas de un circuito.
- Malla: La unión de dos o más ramas en camino cerrado.
La primera ley de Kirchhoff
Se basa en la ley de conservación de la carga eléctrica, y establece que:
“la suma de la corrientes en todo nodo debe ser siempre igual a cero”:
Esto es la cantidad de carga que entra a un nodo cualquiera en un cierto instante, es
igual a la cantidad de carga que sale de ese nodo.
Ejemplo: tenemos un nodo donde se unen un terminal de una resistencia,
bombillo, fuente de voltaje y un alambre. En forma muy arbitraria podemos tomar
que las corrientes que entran van a ser positivas y las que salen por tanto seran
negativas.
La segunda ley de Kirchhoff
La segunda regla se deduce de la conservación de la energía. Es decir, cualquier carga que se mueve en torno a cualquier circuito cerrado (sale de un punto y llega al mismo punto) debe ganar tanta energía como la que pierde.
Se basa en la conservación de la energía, y establece que: ” la suma de las diferencias de potencial en cualquier entorno conductor cerrado de la red eléctrica, debe ser siempre igual a cero”.
Recuérdese que la diferencia de potencias entre dos puntos a y b es el trabajo (energía) por unidad de carga que adquiere o se pierde al mover la carga desde a hasta b. matemáticamente:
Para aplicar correctamente la segunda ley de Kirchhoff, se recomienda asumir primero un sentido de recorrer la malla. Una vez hecho esto se asigna signos positivos a todas las tensiones de aquellas ramas donde se entre por el terminal positivo en el recorrido de la malla y se asigna signos negativos cuando entre por el terminal negativo de la rama.
Un circuito simple puede analizarse utilizando la ley de Ohm y las reglas de combinaciones en serie y paralelo de resistencias. Muchas veces no es posible reducirlo a un circuito de un simple lazo. El procedimiento para analizar un circuito más complejo se simplifica enormemente al utilizar las Leyes de Kirchhoff. Normalmente, en tales problemas algunos de las fem, corriente y resistencias son conocidas y otras desconocidas. El número de ecuaciones obtenidas de las reglas de Kirchhoff ha de ser siempre igual al número de incógnitas, para poder solucionar simultáneamente las ecuaciones.
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