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GUÍA N° 1 – LEYES DE KIRCHHOFFFACULTAD CURSO AMBIENTEIngeniería Análisis de circuitos en Corriente ContinuaLaboratorio RemotoELABORADO POR Javier Alcántara / Alberto Alvarado APROBADO POR JAVIER PIÉROLA VERSIÓN 001 FECHA DE APROBACIÓN 03 /09/1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE2. OBJETIVOS E...

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GUÍA N° 1 – LEYES DE KIRCHHOFF FACULTAD Ingeniería

CURSO Análisis de circuitos en Corriente Continua

ELABORADO POR Javier Alcántara / Alberto Alvarado VERSIÓN 001

AMBIENTE Laboratorio Remoto

APROBADO POR FECHA DE APROBACIÓN

JAVIER PIÉROLA 03/09/2020

1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE 

Analizar los circuitos en base al cumplimiento de la ley de tensiones en una malla y de la ley de corrientes en un nodo

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA 

Al final de la sesión el estudiante analiza e implementa un circuito con resistencias básico y comprueba el cumplimiento de las leyes de Kirchhoff

3. MATERIALES Y EQUIPOS 

Software LTSPICE XVII (free) Fabricante: Linear Technology – Analog device

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4. FUNDAMENTOS 1ra Ley de Kirchhoff También se denomina Ley de Kirchhoff de intensidades; en cualquier instante de tiempo, la suma algebraica de todas las intensidades que entran en un nodo es igual a cero

Se cumple:

𝑖1 − 𝑖2 + 𝑖3 − 𝑖4 + 𝑖5 = 0 2da Ley de Kirchhoff También se denomina Ley de Kirchhoff de tensiones; en cualquier instante de tiempo, la suma algebraica de todas las tensiones a lo largo de un camino cerrado es igual a cero

Se cumple:

−𝑢1 − 𝑢2 + 𝑢3 + 𝑢4 − 𝑢5 = 0

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5. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Ley de Tensiones 1.- Usar las siguientes 7 resistencias de ¼ W y tolerancia de 5%. 820 

1,2 k

1,8 k

2,7 k

3,9 k

5,6 k

6,8 k

2.- En el software LTSpice armar el circuito de la Figura 1 con la fuente ajustada en 14 V y usando los 4 menores valores de resistencia.

Figura 1: Circuito resistivo en serie

Para buscar la fuente de tensión, usar Component en la barra de menú y buscar el componente voltaje

Figura 2: Ventana de la orden Component

Ajustar la resistencia serie de la fuente a 5 . Guardar el archivo con Apellidos_NombreC1 del alumno y colocar Apellidos y nombre del alumno en el esquemático (herramienta Text)

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3.- Valores de las resistencias según el método de Montecarlo: se debe configurar la tolerancia de las resistencias con el siguiente parámetro:

Para ello, se debe ejecutar Spice directive. Colocar ahora la siguiente expresión en el valor de la resistencia (es un ejemplo para el valor de 820):

Figura 3: Ventana del valor de resistencia según el método de Montecarlo

Finalmente, añadir el siguiente parámetro con Spice directive en el esquemático:

Con esto, se realizarán dos simulaciones, tomando 2 valores aleatorios de la resistencia, según su valor nominal y su tolerancia.

4.- Opciones de la simulación: las opciones de la simulación se configuran con Simulate  Run de la barra de menú. Configurar Stop time en 0,1 seg y Maximun Timestep en 0.001 seg El circuito se simula automáticamente, y aparece la ventana de resultados gráficos. Para medir las tensiones en cada resistencia, deben colocarse dos medidores de tensión en los dos nodos de la resistencia y realizar la resta de las tensiones en cada nodo. Por ejemplo, si la resistencia está entre los nodos 1 y 2, debe realizarse la operación V(n001) – V(n002) y representa la tensión en la resistencia. Se deben medir de esta forma las tensiones en cada resistencia y la intensidad del circuito mediante la colocación de un amperímetro. Colocar las medidas y los valores teóricos en la tabla 1 U =14V 1ra medida

I (mA)

U1 (V)

U2 (V)

U3 (V)

U4 (V)

2da medida Valor medio Valor teórico Tabla 1

Comprobar que se cumple la Ley de tensiones

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Figura 4: Ventana de las opciones de simulación

Figura 5: Configurar la medida de la tensión en R1

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5.- Ejercicios de la Ley de tensiones Realizar las siguientes modificaciones del circuito inicial y anotar los resultados solicitados a) Circuito abierto

V = _____ Figura 6

b) Cambio de resistencia

Cambiar la R4 por otra de las medidas inicialmente. Completar de nuevo la tabla 1 Figura 7

Ley de Intensidades 1.- Conectar las 4 mayores resistencias como se ve en el circuito de la figura 8 en LTspice.

Figura 8: Circuito resistivo en paralelo

Ajustar la fuente a 14 V y la resistencia serie a 5 . Guardar el archivo con Apellidos_NombreC2 y colocar Apellidos y nombre del alumno en el esquemático.

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2.- Simular el circuito en LTspice con el mismo procedimiento visto en los puntos 3 y 4 de apartado anterior. Realizar las medidas de intensidad total e intensidades en todas las resistencias. Se debe completar la tabla 2 con las medidas y los valores teóricos. U =14V 1ra medida 2da medida Valor medio Valor teórico

I (mA)

I1 (mA)

I2 (mA)

I3 (mA)

I4 (mA)

Tabla 2

3.- Ejercicios de la Ley de Intensidades a) Rama en Circuito Abierto

Completar de nuevo la Tabla 2 Figura 9

b) Cambio de resistencia Cambiar la R menor por otra de las medidas inicialmente (poner atención que sea mayor de 400Ω). Completar de nuevo la tabla 2

Figura 10

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6. ENTREGABLES

6.1.- Tomar captura de pantalla del circuito C1 armado del punto 3 del apartado Circuito serie. Enviar la captura a la tarea creada en la sesión de laboratorio. 6.2.- Tomar captura de las medidas de V1 e I del circuito C1 simulado en el punto 3 del apartado Circuito serie. Enviar la captura a la tarea creada. 6.3.- Tomar captura de pantalla del circuito C2 armado del punto 1 del apartado Circuito paralelo. Enviar la captura a la tarea creada en la sesión de laboratorio. 6.2.- Tomar captura de las medidas de I e I1 del circuito C2 simulado en el punto 2 del apartado Circuito paralelo. Enviar la captura a la tarea creada. 6.5.- Finalmente preparar el informe grupal del laboratorio y enviarlo a la Tarea creada para tal informe, en el plazo indicado por el profesor. (Indicaciones para el informe grupal: Presentar el marco teórico referido a las Leyes de Kirchhoff. Entregar las mediciones realizadas de cada circuito en los cuadros solicitados, comprobando que se cumple las leyes de Kirchhoff. Presentar conclusiones y recomendaciones)

7. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA LEYES DE KIRCHHOFF https://www.youtube.com/watch?v=Ni37_i656RI

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