PRÁCTICA DE UN CIRCUITO APLICANDO LAS LEYES DE KIRCHOFF

1.OBJETIVO

En todo trabajo científico, los pasos a seguir consisten en etapas como realizar observaciones y experimentos, formular hipótesis, extraer resultados y analizarlos e interpretarlos.

En esta práctica nosotros nos limitaremos al área de la experimentación, aplicada a la ciencia de la electricidad, y confirmando, o bien rechazando, la validez de las leyes de Kirchoff según el método científico seguido. Hay que decir que para rechazar una ley previamente aceptada por la comunidad científica, sería necesario demostrar varias veces y con precisión que ésta es errónea, no teniendo validez un experimento aislado que siempre puede estar sometido a factores que se escapan a nuestro control, entre los que se incluyen la falta de precisión, o avería de nuestro aparatos de medida.

2. MEDIDAS Y CÁLCULOS REALIZADOS

En el apartado de las medidas, no se hará ninguna en principio, basándonos en las inscripciones de valores de los componentes, y confiando en su fiabilidad. Sólo después de hacer las necesarias comprobaciones con el amperímetro, podremos sacar conclusiones sobre la precisión de los componentes utilizados.

El circuito está compuesto de dos fuentes de alimentación V1 y V2, de valor 1,5 voltios, y no son ni más ni menos que dos pilas secas de tamaño R14. Además se usarán tres resistencias, siendo R1 y R2 de 10 , y R3 de 47 . Por último, se usarán los correspondientes cables y clavijas necesarios para la correcta interconexión de los componentes, y usaremos un amperímetro para las comprobaciones.

A continuación se detallan los cálculos realizados para averiguar, a nivel teórico, las intensidades I1 e I2, que serán las que comprobaremos a nivel práctico, y también la intensidad I3.

En primer lugar indicaré el criterio de intensidades.

• La intensidad I1 será la que recorre solamente los componentes V1 y R1.

• La intensidad I2 será la que recorre los componentes V2 y R2.

• La intensidad I3 será la que recorre la resistencia R3.

El criterio de intensidades elegido en I1 e I2 es de una intensidad a favor de la de las fuentes de alimentación, esto es, hacia arriba, mientras que I3 tendría una intensidad hacia abajo, al ser la suma de las dos intensidades anteriores.

1,5 - 10 I1+10 I2 - 1,5 = 0

1,5 - 10I2 - 47 I3 = 0

I3 = I1 + I2

Despejando:

I1 = I2

1,5 - 10 I2 - 47 I1 - 47 I2 = 0

1,5 - 10 I1 - 47 I1 - 47 I1 = 0

1,5 - 104 I1 = 0

I1 = 0,014423 A = 14,423 mA

I2 = 14,423 mA

I3 = 14,423 +14,423 = 28,846 mA

La medida de tensiones, en este caso realizadas sobre las fuentes de alimentación, se harán con conexión en paralelo a dichas fuentes.

Las tensiones medidas con el voltímetro fueron de 1,6 voltios para V1 y de 1,5 voltios para V2.

En los esquemas se indican dos de las mediciones, para medir las intensidades I1 e I2.

Para medir intensidades, el amperímetro se ha de colocar en serie al circuito que queramos medir, según lo indicado en el esquema. Si desconocemos el valor de la intensidad que vamos a medir, situaremos la escala en el valor más alto para no averiar el instrumento, bajando la escala progresivamente para ganar precisión, hasta un valor adecuado. Este paso nos lo podemos ahorrar si conocemos la magnitud aproximada de la intensidad a medir, y en este caso podemos situar la escala del aparato directamente en un valor adecuado.

A la vista de los resultados obtenidos de las mediciones con el miliamperímetro, la intensidad I1 dio un valor de 12 milamperios, dentro de lo esperado, con motivo del margen de tolerancias.

El valor medido de la intensidad I3 fue de 26,6 miliamperios.

La medición de la intensidad I2 fue la más problemática, que nos dejó, al menos en un principio, realmente perplejos, puesto que esperábamos una intensidad similar a I1, y cual fue nuestra sorpresa cuando la aguja se desvió ligeramente hacia la izquierda. Lo primero que pensamos fue en un error de conexiones, es decir, que habríamos confundido los cables, por lo que la intensidad se marcaría con un valor negativo. Pero al intercambiar los cables, el resultado fue el mismo.

Según este experimento, tanto las leyes de Kirchoff como las de Ohm serían falsas, pero una confirmación así con un solo experimento es absurda, y mientras no se repita esto en más ocasiones y con otros aparatos de medida, consideraremos el incidente como un simple error instrumental, es decir, el amperímetro falló por un motivo desconocido para nosotros.

3. ESQUEMAS DE CIRCUITOS

Aunque los dos esquemas representan al mismo circuito que estamos estudiando, se detallan las dos posiciones en la que se colocó el amperímetro, para medir en primer lugar I1 y en segundo lugar I2.

4.CONCLUSIONES

Aunque sepamos todos nosotros que el estudio y comprensión de la electrónica es imprescindible para lograr el perfeccionamiento de las invenciones, este es un buen ejemplo de que por muy perfectos que hagamos los cálculos, en una ciencia como ésta habrá que tomar los valores de un modo un poco relativo, y hemos de saber que no lograremos nunca una máquina que se comporte según nuestro cálculos matemáticos, a lo sumo se aproximará. Parece mentira que en un circuito en el que sólo había que aplicar las leyes de Ohm y de Kirchoff, se puedan escapar de nuestro alcance tantos factores, lo que, en el fondo, más que desesperarnos, nos atrae cada vez más a una ciencia tan amplia como la de la electricidad-electrónica.

PRÁCTICA DE UN CIRCUITO APLICANDO LAS LEYES DE KIRCHOFF

2