Leyes y aplicaciones

2. •Ley de Ohm
•Ley de Watt
•Leyes de Kirchhoff
• Introducción
• Primera Ley
• Segunda ley
•Aplicaciones
Electronica Basica

3. Electronica Basica

4. Electronica Basica
En un circuito eléctrico, la
resistencia (R), el voltaje (V)
y la corriente (I) están
relacionados entre si
mediante una formula muy
útil llamada la Ley de Ohm.
Esta ley fue establecida por el
físico alemán Georg Simon Ohm
(1789-1854) y dada a conocer
públicamente en 1828.

5. Electronica Basica
Esta ley establece lo siguiente:.
La intensidad de la corriente
eléctrica (I) que circula por
un circuito es directamente
proporcional al voltaje (V)
aplicado, e inversamente
proporcional a la resistencia
(R) del mismo.

6. Electronica Basica
De acuerdo a esto, se establecen las siguientes ecuaciones:
Corriente = Voltaje /
Resistencia
Voltaje = Corriente *
Resistencia
Resistencia = Voltaje /
Corriente
I = E /
R
A = V /
Ω
E = I *
R
V= A * Ω
R = E /
I
Ω= V / A

7. Electronica Basica
El faro delantero e un automóvil se le aplica una tensión de 12.5 voltios,
calcule la corriente de electrones (ê) que fluirá por el filamento de la
lámpara si su resistencia es de 2.5Ω.

8. Electronica Basica
R = 2.5 Ω
E = 12.5
V
I = ?
I = E / R
I = 12.5V / 2.5Ω
I = 5A
La corriente es de 5 amperios (A)
Fórmula de la
corriente:

9. Electronica Basica
Calcular la fuerza electromotriz que debe ser aplicada a una resistencia
de 25Ω para alcanzar una corriente de electrones (ê) de 3.5 A.

10. Electronica Basica
R = 25 Ω
E = ?
I = 3.5 A
E = I * R
E = 3.5A * 25Ω
E = 87.5V
La fuerza electromotriz es de 87.5 voltios
(V)
Fórmula del voltaje:

11. Electronica Basica

12. Electronica Basica
En un principio establecimos
que la corriente eléctrica
produce un trabajo cuando
traslada una carga por un
conductor. Luego, este trabajo
supone la existencia de una
potencia que dependerá del
tiempo que dure
desplazándose la carga.
La potencia en un circuito
eléctrico se determina con
ayuda de la Ley de Watt.

13. Electronica Basica
James Watt (1736-1819)
estableció la siguiente ley de
Watt:
En un circuito eléctrico la potencia (P) es directamente proporcional al
voltaje (V) aplicado y a la corriente (I) que circula por el circuito.

14. Electronica Basica
De acuerdo a esto, se establecen las siguientes ecuaciones:
Potencia = Corriente * Voltaje
Corriente = Potencia / Voltaje
Voltaje = Potencia / Corriente
P = I *
E
W = A *
V
I= P / E A= W / V
E = P / I V = W / A

15. Electronica Basica
Un radio de bolsillo alimentado con dos pilas de 1.5V C/u; sintonizado y
con un buen volumen provoca una mínima corriente de 120 mA. ¿Qué
potencia consume el pequeño radio de AM?

16. Electronica Basica
P = ?
E = 1.5V * 2 = 3V
I = 120 mA = 0.12A
P = I * E
P = 0.12A * 3V
P = 0.36W
La potencia eléctrica es de 0.36 vatios
(W)
Fórmula de Potencia

17. Electronica Basica
¿Qué corriente fluye por un foco de 60W conectado a la línea de
alimentación de 220V?

18. Electronica Basica
P = 60W
E = 220V
I = ?
I = P / E
I =60W / 220V
I =0.27A
La corriente es de 270 miliamperios (mA)
Fórmula de la corriente

19. Electronica Basica

20. Electronica Basica
Las leyes de Ohm y de Watt
se pueden combinar
matemáticamente para para
obtener otras relaciones útiles
que nos permiten calcular la
potencia, el voltaje, la
corriente o la resistencia en
un circuito conociendo otras
dos magnitudes.

21. Electronica Basica
Por ejemplo:
Si I = V / R,
al sustituir el valor de la Corriente (I), en la Ley de Watt resulta:
P = V * I = V *( V / R ) = V² / R
Despejando V de la Ley de Ohm queda:
V = I * R ;
al sustituirlo en la Ley de Watt queda:
P = V * I = ( I * R )*( I ) = I² * R
Entonces ya tenemos otras dos fórmulas para determinar la Potencia
Eléctrica existente en un circuito

22. Electronica Basica

23. Electronica Basica
Las leyes de
Kirchhoff son
dos igualdades que se
basan en la conservación
de la energía y la carga
en los circuitos eléctricos.
Fueron descritas por
primera vez en 1845 por
el físico prusiano Gustav
Robert Kirchhoff (1824-
1887). Son ampliamente
usadas en ingeniería
eléctrica.

24. Electronica Basica
Para entender mejor las leyes de corriente eléctrica de Kirchhoff, se
debe tener en cuenta, tres conceptos fundamentales:

25. Electronica Basica
Nodo: Es el punto de unión
de dos o más ramas de un
circuito.
Malla: La unión de dos o más
ramas en camino cerrado.
Rama: Uno o más
elementos de circuitos
conectados en serie en
camino abierto.

26. Electronica Basica
En un circuito en serie la
corriente que entra al circuito es
con exactitud igual a la corriente
que sale del mismo. Si ha
captado correctamente la idea
del flujo de corriente como un
caudal de electrones que viajan
a través de su
circuito, verá que en principio
que lo arriba establecido debe
ser verdad, ya sea que el
circuito alrededor del cual esta
fluyendo la corriente es un
circuito en serie, en paralelo o un
circuito que contiene cualquier
combinación de los dos.

27. Electronica Basica
La primera ley de Kirchhoff
establece lo siguiente:
La suma de todas
las corrientes que
fluyen hacia un
nodo es siempre
igual a la suma de
todas las corrientes
que salen de dicho
nodo.

28. Electronica Basica
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 serán
negativas.
I2 + I3 - I1- I4 = 0

29. Electronica Basica
cuando un voltaje mueve a los
electrones a través de una
resistencia, se usa una parte
de la fem. disponible. A dicha
pérdida de fem. se le llama
una caída de tensión o una
caída de potencial a través de
la resistencia. Esta caída de
voltaje se distribuye entre
varios resistores de igual o
distinto valor conectados en
serie.

30. Electronica Basica
La segunda ley de Kirchhoff
establece lo siguiente:
La suma de las caídas
de voltaje a través de
las resistencias de un
circuito cerrado es igual
al voltaje total aplicado
al circuito.

31. Electronica Basica
Ejemplo
:
Tenemos varias resistencias conectadas en serie, la suma de sus caídas de
tensión debe ser igual al voltaje total aplicado.
V1 +V2 + V3 = Vt

32. Electronica Basica

33. Electronica Basica
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.

34. Electronica Basica
Tomemos el siguiente circuito con
resistencias en serie:

35. Electronica Basica
En este circuito solo hay un camino para los electrones por tanto solo
hay una malla y la corriente es la misma para todas las resistencias.
I

36. Electronica Basica
Ley de malla:
Vt = V1 +V2 +
V3
Ley de ohm:
V1 = R1 * I
V2 = R2 * I
V3 = R3 * I

37. Electronica Basica
Combinando las dos ecuaciones
tenemos:
Vt = (R1 +R2 + R3) * I
Vt = Rt * I
Rt = R1 +R2 + R3
Esto lo que significa es que podemos remplazar nuestro circuito
por uno equivalente, por el que pasa la misma corriente I.
I

38. Electronica Basica
Ahora tomemos el siguiente
circuito con resistencias en
paralelo:

39. Electronica Basica
Como se puede observar en la figura los electrones salen del borne positivo
de la fuente y llegan a un punto común donde hay 2 ramas o caminos, a este
punto lo identificaremos como el primer nodo (a), en forma simular
tendremos otro nodo (b) donde las electrones se encuentran de nuevo para
ir todos por el mismo camino de retorno al borne negativo de la fuente, de
esta manera han recorrido toda la malla principal.
It
a
) b)

40. Electronica Basica
Ley de nodos:
It = I1 +I2 + I3
Ley de ohm:
V1 = R1 * I
V2 = R2 * I

41. Electronica Basica
Donde:
It = 58 mA
V1 +V2 = Vt
Por tanto:
It = V/R1 +V/R2 <=> It = 1/R1 +1/R2
Como se puede observar se
cumple la Ley de nodos de
Kirchhoff

42. Electronica Basica
Tomemos el siguiente circuito con resistencias conectadas en
serie y paralelo:

43. Electronica Basica
Antes de resolver el circuito, se debe tener en cuenta las leyes
anteriormente mencionadas:
Ley de nodos:
It = I1 +I2 + I3
Ley de watt:
Ley de malla:
Vt = V1 +V2 +
V3
Ley de ohm:
V = R * I
I = V / R
R = V / I
Resistencias en
Serie:
P = I * V
I = P / V
V = P / I
Rt = R1 +R2 + R3
Resistencias en
Paralelo:
Rt = 1 / 1/R1 +1/R2 +
1/R3

44. Electronica Basica
Como se puede observar, en el circuito hay cuatro ramas. Para hallar la R
total reducimos el circuito en un solo circuito serie así:
R2-3 = R2 + R3
R2-3 = 2KΩ + 12KΩ
R2-3 = 14KΩ

45. Electronica Basica
R2-5 = 1 / 1/ R2-3 + 1/R4 + 1/R5
R2-5 = 1 / 1/ 14K + 1/24K +
1/47KR2-5 = 7.44KΩ
R5-6 = R2-5 + R6
R5-6 = 7.44KΩ + 20KΩ
R5-6 = 27.44KΩ

46. Electronica Basica
R1-6 = 1 / 1/ R1 + 1/R2-6 ó R1-6 = R1 * R2-6 / R1 + R2-6
RT = 7.3KΩ

47. Electronica Basica
Teniendo RT, y V, y siguiendo las leyes de
ohm y watt, encontramos I y P:
I = V / R
I = 9v / 7.3KΩ
I = 0.001227 A = 1.23
mA
P = I * V
P = I.23mA * 9V
P = 0.011043 W = 11.04 mW

48. Electronica Basica

49. •Gussow, Milton. Fundamentos de Electricidad. McGrawHill.
•Apuntes de Electricidad, Ing. Jorge M. Buccella, 4ta Edición.
•Curso de Electrónica Básica CEKIT.
•Electricidad Básica Vol.2, Van Valkenburgh, Nooger & Neville, Inc.

50. http://ohmwatt.blogspot.com/p/ley-de-watt.html
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Gustav_Kirchhoff
http://fisica.udea.edu.co/~lab-
gicm/Laboratorio%20Fisica%202_2011/2011_Practica%20Leyes%20de%20Kirc
hhoff.pdf

51. Electronica Basica