Fundamentos de Circuitos Eléctricos: Leyes de Kirchhoff, Condensadores y Electromagnetismo
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Experiencia 6: Leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff son fundamentales para el estudio de los circuitos eléctricos:
- Nudo: Es un punto del circuito donde se unen tres o más conductores.
- Malla: Es cualquier trayectoria cerrada en un circuito.
Ley de los Nodos (Ley de las Corrientes)
La suma algebraica de las corrientes que entran en un nudo es igual a la suma de las corrientes que salen de él, basándose en el principio de conservación de la carga.
Ley de las Mallas (Ley de las Tensiones)
La suma algebraica de las diferencias de potencial en cualquier malla cerrada, incluyendo las asociadas con fuentes de fem y elementos resistivos, es igual a cero.
Ecuación de nodos: I = i1 + i2
Ley de las mallas:
-R1I1 – R2I2 – R5I5 + V = 0
Experiencia 7: Carga y Descarga de un Condensador
La ecuación que describe la carga de un condensador es: Qc(t) = Qo (1 – e⁻ᵗ/ᴿᶜ).
Al cargar o descargar un condensador, las corrientes, voltajes y potencias varían con el tiempo. Para cargar un condensador se requiere un circuito sencillo formado por una resistencia R en serie con el capacitor C (circuito RC) conectados a una fuente de tensión continua. La resistencia R tiene como función limitar la corriente de carga.
Carga y descarga del condensador:
Experiencia 8: Campo Magnético e Inducción
La corriente eléctrica que circula por un alambre conductor da origen a un campo magnético en torno al conductor (efecto Oersted).
Ley de Inducción de Faraday
La ley de inducción de Faraday establece que: “La magnitud de la fem inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez de cambio del flujo magnético a través del circuito”.
La inducción electromagnética es el fundamento de la producción y transmisión de potencia eléctrica a través de generadores y transformadores.
Aplicaciones Magnéticas
- Bobinas: Al conectar una bobina a la corriente, esta se convierte en un polo magnético. Esto se verifica al acercar una brújula, la cual apunta hacia el centro. Al invertir el sentido de la corriente, la polaridad de la bobina cambia y la brújula apunta hacia afuera.
- Electroimán: Es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.