Servicio Nacional de Aprendizaje – SENA REGIONAL NORTE DE SANTANDER
Fecha: FEBREO DEL 2010
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LEY DE OHM, LEY DE WATT Y LEYES DE KIRCHHOFF GUIA DE APRENDIZAJE
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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE Código: 280501015 Programa de Formación: Mantenimiento Electrónico E Instrumental Industrial
Fecha: Febrero del 2010 Duración Etapa Lectiva: 2640 Horas Duración Etapa Productiva: 880 Horas Duración de la Formación: 3520 Horas Duración:
Módulo de Formación: Corregir de un bien los sistemas electronicos e instrumental industrial de 960 Horas acuerdo con sus especificaciones tecnicas Modalidad de Formación: Presencial Resultado de aprendizaje: Detectar fallas en la circuiteria electrónica y elaborar procedimientos para la fabricación, reconstrucción o reemplazo de circuitos o sistemas electrónicos industriales que permitan el alistamiento justo a tiempo Duración de la Guía: 30 Horas 2. INTRODUCCIÓN
Estimado Aprendiz:
La ley de Ohm, la ley de Watt y las leyes de Kirchhoff son leyes fundamentales y excelentes herramientas analíticas con que todo estudiante, técnico, tecno cuenta para realizar el análisis de circuitos eléctricos. Por esta razón, esta guía ha sido diseñada para que USTED conozca, maneje y aplique estas tres leyes de manera correcta y eficaz. Se le recomienda realizar toda la guía de aprendizaje y complementarla con ejercicios extras que serán suministrados por el instructor. La resolución de la guía se debe anexar a su portafolio. Recuerde que en el camino para adquirir el conocimiento se encuentran algunos obstáculos, pero cuando aparecen, siempre tendrán una mano amiga para superarlos: Su instructor. Ánimo y empecemos ya!!!!!
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3. ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE ACTIVIDAD 1: Recuerde la explicación dada por el instructor a cerca de la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff. Coloque las diferentes fórmulas que podemos encontrar de cada una de ellas.
R/= LEY DE OHM: V= I*R I= V/R R= V/I
LEY DE WATT: P= V*I V= P/I I= P/V
LEY DE KIRCHOFF: I0= I R2/R1+R2 V0= V*R2/R1+R2
ACTIVIDAD 2: Utilizando la ley de Ohm, halle todos los valores de voltaje y de corriente de cada uno de los componentes de los siguientes circuitos.
R/= CIRCUITO 1
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REQ= 10K+5K+2.5K REQ= 17.5K I= 5V/17.5K I= 0.28mA
VR1= 0.28mA*10K= 3V VR2= 0.28*5K= 1.5V VR3= 0.28*2.5K= 0.7V
CIRCUITO 2
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REQ= 3K+10K+2.5K REQ=15.5K I= 5V/15.5 I= 0.32mA
VR1= 0.32mA*3K= 0.96V VR2= 0.32mA*10K=3.2V VR3=0.32Ma*2.5k= 0.8v
CIRCUITO 3
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R4+R5= 2K+1.5K=3.5K
3.5*10/3.5+10=35/13.5=48.5K
48.5K+3K+2.5K=54K REQ= 54K
I= V/REQ= 5V/54K= 0.09Ma
VR1= 0.09ma*3K= 0.2V VR2= 0.09Ma*10K= 0.9V VR3=0.09Ma*2.5K= 0.225V VR4= 0.09Ma*2k= 0.18v Vr5= 0.09Ma*1.5K= 0.135V
ACTIVIDAD 3: Utilizando la ley de Watt, calcule la potencia para cada uno de los componentes de los circuitos de la Actividad 2.
R/= CIRCUITO 1
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PR1= I*VR1= 0.28mA*3V=0.84mW PR2=I*VR2= 0.28Ma*1.5v=0.42mW PR3= I*VR3= 0.28Ma*0.7v=0.196Mw
CIRCUITO 2
PR1= I*VR1= 0.32Ma*0.96v= 0.30Mw PR2= I*VR2= 0.32Ma*3.2v= 1.02Mw PR3= I*VR3= 0.32Ma*0.8v= 0.256mW
CIRCUITO 3
PR1= I*VR1= 0.09Ma*0.2v= 0.018mW PR2= I*VR2= 0.09Ma*0.9v= 0.081mW PR3= I*VR3= 0.09Ma*0.225V= 0.020Mw PR4= I*VR4= 0.09Mw*0.18V= 0.016Mw PR5= I*VR5= 0.09Mw*0.135V= 0.012Mw
ACTIVIDAD 4: Para cada circuito calcule el valor de las resistencias, voltajes y potencias faltantes. Identifique cuál ley debe usar en cada caso o si debe usarlas ambas.
R/=
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CIRCUITO 4
R1=VR1/I= 3.5V/0.2Ma= 17.5K VR2= I*R2= 0.2Ma*10k= 2v 8-VR1-VR2-VR3=0 8-3.5V-2V-VR3=0 8-3.5V-2V= VR3 2.5V= VR3 R3= VR3/I= 2.5V/0.2ma= 12.5K PR1= I*VR1= 0.2ma*3.5V= 0.7Mw PR2= I*VR2= 0.2Ma*2V= 0.4Mw PR3= I*VR3= 0.2Ma*2.5V= 0.5Mw
CIRCUITO 5
+7v 1.5v – i1* R4 – 2v –i *R3 = 0 + 3.5v –i *R3 = + i1* R4
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i * R3 = + 3.5 - i1* R4 I= 3.5V-(I1*R4)/R3 I=3.5-(2K) I1
+ i2* R2 – i1* R4 – 2v = 0 + i2* (10kΩ) = 2v + i1* (2kΩ) I2=2V+ (2K) I1/10K Reemplazando (1) y (2) en (3) 3.5-(2K)I1/2.5K=I1+2V+(2K)I1/10K 3.5V-2KI1/2.5K= (10K) I1+2V (2K) I1/10K 10kΩ * (3.5v-2kΩ i1) = 2.5kΩ * ((10kΩ) i1+2v+ (2k Ω) i1) 35 k v – 20 MΩ i1 = 25 MΩ i1 + 5kv + 5 MΩ i1 35kv – 5kv = 20 MΩ i1 + 25 MΩ i1 + 5 MΩ i1 30kv= 50 MΩ i1 I1=30K/50M i1= 0.6mA i=3.5v-(2k)i1/2.5k i=3.5v-(2k)*(0.6ma)/2.5
i=3.5v-1.2v/2,5k i=2.3v/2.5k i = 0.92mA i2=2v+ (2k) i1/10k i2=2v+ (2k*0.6ma)/10k
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I2=2V+1.2V/10 I2=3.2V/10K i2= 0.32Ma R1=VR1/I= 1.5V/0.92MA=1.6K R5= VR5/I1= 2V/0.6MA=3.3K VR1= i * R1: VR1= (0.92 mA * 1.6 kΩ):
VR1 = 1.472v
VR2= i2 * R2: VR2= (0.32 mA * 10 kΩ):
VR2 = 3.2v
VR3= i * R3: VR3= (0.92 mA * 2.5 kΩ):
VR3 = 2.3v
VR4= i1 * R4: VR4= (0.6 mA * 2 kΩ):
VR4 = 1.2v
VR5= i1 * R5: VR5= (0.6 mA * 3.3 kΩ):
VR5 = 1.98v
i = 0.92 mA I1= 0.6mA i2= 0.32mA
VR1 = 1.472v
PR1= i* VR1= 0.92mA *1.472v= 1.35424mW
VR2 = 3.2v
PR2= i2* VR2= 0.32mA *3.2v= 1.024mW
VR3 = 2.3v
PR3= i* VR3= 0.92mA *2.3v= 2.116mW
VR4 = 1.2v
PR4= i1* VR1= 0.6mA *1.2v= 0.72mW
VR5 = 1.98 v
PR5= i1* VR2= 0.6mA *1.98v= 1.188mW
P fuente= i* V fuente= 0.92mA *7v= 6.44mW ELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5= 1.35424mW +1.024mW +2.116mW +0.72mW +1.188mW =6.40224mW
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ACTIVIDAD 5: Para el circuito que se muestran a continuación, halle todos los valores de corrientes, voltajes, potencias y resistencias faltantes, aplicando las leyes de Kirchhoff, ley de Ohm y ley de Watt.
R/=
12v – i1* R1 – i2* R2– i1 *R3 = 0 + 12v – i1* (R1+R3) = + i2* R2
i2 =
12v − i1 * ( R1 + R3 ) R2
i2 =
12v − i1 * (10Ω + 15Ω) R2
i2 =
12v − ((0.4 A) * (25Ω)) 12v − 10v 2v = = R2 R2 R2
VR2= 2v Como R2 Y R6 están en paralelo tienen el mismo voltaje, por tanto: VR2 = VR6 VR6 = 2v Aplicando ley de corrientes de Kirchhoff en este circuito se tiene:
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i6= i3 + i4 Como i6=0.04A y i4= 0.1A i3 = I6 - i4 i3 = 0.04A – 0.1A i3 = -0.06A De otro punto podemos decir que: i1= i2 + i3 i2= i1 – i3 i2= 0.4A – (-0.06A) i2=0.4A +0.06A i2=0.46A De otro punto podemos decir que: i2= i1 + i5 i5= i2 – i1 i5= 0.46A – 0.4A i5= 0.06A Para hallar R2, R4, VR1, VR3, VR4 Y VR5 desarrollamos de la siguiente forma: VR1 = i1* R1 VR1 = 0.4 A * 10Ω VR1 = 4v
R2 =
VR 2 2v = i2 0.46 A = 4.35Ω
VR3 = i1* R3
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VR3 = 0.4A * 15 Ω VR3 = 6v
VR5 = i4* R5 VR5 = 0.1A * 20 Ω VR5 = 2v Aplicando ley de voltajes de Kirchhoff en este circuito se tiene: 12 – VR1 + VR4 + VR5 - VR3 = 0 VR4 = -12v + VR1 + VR3 - VR5 VR4 = -12v + 4v +6v – 2v VR4 = - 4 v
R4 =
VR 4 4v = i4 0.1A = 40Ω
Los valores para la corriente se muestran como se indican en el circuito: I1= 0.4A i2= 0.46A I3= -0.06A I4= 0.1A I5= 0.06A I6= 0.04A VR1 = 4v
PR1= i1* VR1= 0.4 A *4 v= 1.6W
VR2 = 2v
PR2= i2* VR2= 0.46 A * 2v= 0.92W
VR3 = 6v
PR3= i1* VR3= 0.4 A *6 v= 2.4W
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VR4 = -4v
PR4= i4* VR4= 0.1 A *(-4v) = - 0.4W
VR5 = 2 v
PR5= i4* VR5= 0.1 A *2v= 0.2W
VR6 = 2 v
PR6= i6* VR6= 0.04 A *2v= 0.08W
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Pfuente= i* Vfuente= 0.4A *12v= 4.8 PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5+ PR6 = 1.6W +0.92W +2.4W 0.4W +0.2W +0.08W =4.8W
4. EVALUACIÓN EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
Análisis e Interpretación de Circuitos en Corriente Continua
EVALUACIÓN
INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Identifica la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff. Analiza e interpreta circuitos resistivos basados en la ley de Ohm, ley de Watt y leyes de Kirchhoff.
Instrumento: Cuestionario
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5. BIBLIOGRAFÍA
ELECTROTECNIA. Fundamentos Teóricos y Aplicaciones Prácticas. es.wikipedia.org/wiki/Electrotecnia Análisis de Circuitos en Ingeniería. William H. Hayt – Jack E. Kemmerly Circuitos eléctricos de James W. Nilson
Elaborado por: Ing. Hernando Gómez Palencia
Fecha:
9
02
2010