Ley de Ohm, Leyes de Kirchhoff y Análisis de Circuitos Eléctricos
Ley de Ohm
La ley de Ohm establece que la intensidad que circula por un conductor, circuito o resistencia es inversamente proporcional a la resistencia (R) y directamente proporcional a la tensión (V). La ecuación matemática que describe esta relación es:
donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de los terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.1
Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, quien en un tratado publicado en 1827 relacionó valores de tensión y corriente que pasaban a través de circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.
Leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff son 2 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 Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.
Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y, gracias a Georg Ohm, su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.
Primera ley de Kirchhoff
Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff, y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:
En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en el nodo es igual a la suma de la corriente que sale. De igual forma, la suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
Teorema de Norton
El teorema de Norton para circuitos eléctricos es dual del teorema de Thévenin. Se conoce así en honor al ingeniero Edward Lawry Norton, de los Laboratorios Bell, quien lo publicó en un informe interno en el año 1926.1 El alemán Hans Ferdinand Mayer llegó a la misma conclusión de forma simultánea e independiente.
Tipos de circuitos
Circuito en paralelo
El circuito en paralelo es la conexión donde los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coinciden entre sí, lo mismo que sus terminales de salida. Siguiendo una analogía hidráulica, dos tinacos de agua conectados en paralelo tendrán una entrada común que alimentará simultáneamente a ambos, así como una salida común que drenará a ambos a la vez. Las bombillas de iluminación de una casa forman un circuito en paralelo.
Circuito en serie
Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. Siguiendo una analogía hidráulica, dos depósitos de agua se conectarán en serie si la salida del primero se conecta a la entrada del segundo. Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie para alcanzar así el voltaje que se precise.
Análisis de circuitos
Análisis de circuitos de corriente alterna
El análisis de circuitos de corriente alterna es la rama de la electrónica que permite el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad de que hay que operar con números complejos y ecuaciones diferenciales. Además, también se usan las transformadas de Laplace y Fourier. En estos circuitos, las ondas electromagnéticas suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase, permitiendo un análisis más sencillo.
Análisis de circuitos
Un circuito eléctrico es un grupo de componentes interconectados. El análisis de circuitos es el proceso de calcular intensidades, tensiones o potencias. Existen muchas técnicas para lograrlo; sin embargo, se asume que los componentes de los circuitos son lineales. Los métodos descritos en este artículo solo se aplican al análisis de circuitos lineales, salvo en los casos explícitamente establecidos.