CIRCUITOS ELÉCTRICOS: Leyes de Kirchhoff
DAVID VERA
DEFINICIÓN
"Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades basadas en la conservación de la energía y la carga de circuitos eléctricos, las cuales fueron descritas por Gustav Kirchhoff y actualmente son ampliamente usadas en la ingeniería eléctrica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico".
Ley de Nodos o Primera Ley (LCK)
Dice: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
--> Para circuitos más complejos.
--->i1 + i4 = i2 + i3
La ley se basa en el principio de la conservación de carga, donde la carga en coulombs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.
Densidad de Carga Variante
La primera ley sólo es válida si la densidad de carga mantiene constante el punto en el que se aplica. un ejemplo a considerar podría ser la corriente en una antena donde la corriente entra del alimentador pero no hay corriente que salga del otro lado. Maxwell introdujo el concepto de corriente de desplazamiento que corresponde a la tasa de un cambio de flujo eléctrico.
Cuando la corriente de desplazamiento se incluye, se cumple la primera ley de nuevo. ya que las corrientes de desplazamiento son corrientes reales pues no constan de cargas en movimiento.
Esta es la ecuación de la conservación de la carga en forma integral, se dice que la corriente que fluye a través de una superficie cerrada es igual a la tasa de pérdida de carga del volumen encerrado.
La primera ley es equivalente a decir que la divergencia de la corriente es cero, para un tiempo invariante P, o siempre verdad si la corriente de desplazamiento esta incluida en J
Ley de Tensiones, Segunda Ley, Ley de lazos o
Ley de Malla (LVK)
Dice: Es un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es un lazo igual a cero.
--> Para voltajes más complejos
--> v4= v1+v2+v3.
Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial. Esta ley es certera incluso cuando hay resistencia en el circuito. Esta ley puede explicarse cuando se considera que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipacion de energia.
Una carga simplemente terminará en el terminal negativo, en vez de el positivo. Esto significa que toda la energía ha sido consumida por la resistencia, la cual la transforma en calor.
Campo Eléctrico Y Potencial Eléctrico
La ley de tensión puede ser vista como una consecuencia del principio de la conservacion de energia. Considerando ese potencial eléctrico se define como una integral de línea, sobre un campo eléctrico, así:
La integral de línea del campo eléctrico alrededor de un lazo cerrado es cero. esta integral puede partirse para conseguir el voltaje de un componente en específico.
BIBLIOGRAFÍA