Leyes fundamentales que rigen a un circuito eléctrico

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Gráfico 2: Potencia disipada por R2 en función de la corriente que pasa por ella.

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Análisis

Comenzando con el análisis de la Tabla 1 y Tabla 1.2, la ley voltaje de Kirchhoff, por medio del postulado de conservación de energía indica que la suma de las diferencias de potencial para un camino cerrado (malla) es cero:

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Utilizando un circuito como el de la figura 1 (ver anexo), usando tres resistencias distintas en serie se calculó cada una de los voltajes, mediante el uso del voltímetro conectado en paralelo a cada resistencia.

Los resultados que se exponen en la Tabla 1, son los valores experimentales, en los cuales se ocupó la fuente entregando 5,0005[V], los cuales se compararan con los teóricos calculados mediante el uso de la ecuación (1):

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Se debe mencionar también que se quiso comprobar que si en un circuito están conectados en serie las resistencias, por cada una de ellas debe circular la misma intensidad de corriente, lo cual es verificado con la Tabla 1, ya que se conectó en serie también amperímetros para realizar el cálculo experimental de esto obteniéndose:

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Utilizando el cálculo teórico de la corriente para este circuito (figura 1), y luego obteniendo su respectivo error:

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Por último se compara porcentualmente el valor teórico que se tiene de la fuente con el valor de la potencia equivalente experimental, obteniéndose:

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Ahora analizando la Tabla 2.1 y Tabla 2.2, es decir, la ley de corrientes de Kirchhoff, en la cual se plantea que La sumatoria de las corrientes que llegan a un nodo es la misma que la que sale de este nodo.

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Para esto se montó un circuito eléctrico como el de la figura 2 (ver anexo), el cual poseía tres resistencias, dos de ellas en paralelo, y las corrientes que pasaban por cada una de ellas fueron medidas experimentalmente con el uso de amperímetro conectados en serie con respecto a cada resistencia.

El valor teórico fue calculado con el uso de la nueva ecuación de LCK y también usando la LVK.

Observando los resultados obtenido de lo descrito anteriormente en la Tabla 2.1 y comparándolos con los valores teóricos de la Tabla 2.2 se tienen los siguientes errores de las corrientes:

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Ahora con respecto a los voltajes de este circuito se puede decir que como se esperaba:

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Esto concuerda con lo esperado para la tensión entre dos resistencia que están conectadas en paralelo como lo son las resistencias dos y tres. Los errores de los valores de las tensiones en cada resistencia son:

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La Tabla 3 fue realizada para comprobar la ley de Ohm, la cual es base para los cálculos en circuitos eléctricos de algunas de sus componentes, debido a que establece que la tensión eléctrica es directamente proporcional con la intensidad de corriente eléctrica que circula por el circuito eléctrico, y teniendo como constante de proporcionalidad la magnitud de la resistencia, lo que queda planteado como:

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Para este caso se montó un circuito como la figura 3 (ver anexo), el cual consistía en dos resistencias conectadas en serie, por lo que se debían tener corrientes iguales en cada una de ellas, y potencial distinto, se midieron once datos a partir de este montaje variando la tensión otorgada por la fuente en un rango entre 0[V]-5[V], dando como resultado la Tabla 3, a partir de esta se generó el gráfico 1. Este gráfico de tensión con respecto a la corriente en la resistencia dos (R2) cualitativamente describe una línea recta con una pendiente positiva. Cuantitativamente se tiene que la ecuación empírica es:

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La cual como se menciono debe ser una ecuación como la (15) entonces se obtienen los siguientes valores:

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Este resultado de la resistencia dos (R2) tenía un valor teórico, por ende se calcula el error de la pendiente del gráfico 2 que representa la el valor experimental de la resistencia dos (R2):

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El valor teórico del coeficiente de posición es de cero volts.

Otro aspecto importante a determinar es el coeficiente de correlación, el cual tiene un valor de:

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Lo cual indica que la función hipótesis esta exactamente sobre todos los puntos obtenidos experimentalmente, es decir cada uno de los puntos generaron exactamente una línea recta con pendiente positiva con la ecuación (16), esto nos basta para decir que la resistencia es constante, y por lo que también se dice que el material obedece la ley de Ohm, al cual se le denomina conductor óhmico o conductor lineal.

La Tabla 4 fue generada teniendo como variables la potencia y la corriente la cual fue generada con los datos ya obtenidos en las once mediciones anteriores de la Tabla 3, la fórmula para calcular la potencia se basa en el principio de conservación de la energía interna de un resistor, teniéndose las siguientes ecuaciones por la ley de Joule:

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Trabajo realizado sobre una carga al atravesar una diferencia de potencial.

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La potencia está dada por la rapidez con la cual se hace trabajo sobre ella, con una carga que fluye en forma continua a través del circuito.

Es de la ecuación (22) como se calcula directamente la potencia