Resolución de problemas de la ley de Kirchhoff con 3 bucles
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Aunque hemos hablado de la Ley de Ohm y de los circuitos en serie y en paralelo, probablemente ya se habrá dado cuenta de que hay muchas situaciones en las que estos métodos se quedan cortos cuando se trata de analizar un circuito. Gustav Kirchhoff fue un científico alemán que ideó dos importantes leyes que son el concepto que sustenta la mayoría de los análisis de redes. Estas leyes pueden aplicarse a la mayoría, aunque no a todas, las situaciones de los circuitos y asumiremos que estas leyes se aplican a menos que se mencione específicamente lo contrario. Aunque la historia es interesante, te dejaremos ir a Wikipedia si quieres más información sobre Gustav – vamos a entrar en lo que son las leyes.Con eso, en este tutorial, sólo nos centraremos en su ley de la corriente y el análisis nodal. Llamada Ley de la Corriente de Kirchhoff, o la abreviatura más utilizada, KCL, esta ley se basa en el principio de conservación de la carga. En esencia, lo que entra, debe salir. Hemos hablado de ramas y nodos, y aquí es donde esto se vuelve muy importante. En cualquier nodo, cualquier corriente que entra en el nodo también debe salir del nodo. Veamos esta imagen de abajo:
Problemas de kvl y kcl con soluciones
Acabamos de ver que algunos circuitos pueden analizarse reduciendo un circuito a una sola fuente de tensión y una resistencia equivalente. Muchos circuitos complejos no pueden ser analizados con las técnicas serie-paralelo desarrolladas en las secciones anteriores. En esta sección, desarrollamos el uso de las reglas de Kirchhoff para analizar circuitos más complejos. Por ejemplo, el circuito de la (Figura) se conoce como un circuito multibucle, que consiste en uniones. Una unión, también conocida como nodo, es una conexión de tres o más cables. En este circuito no se pueden utilizar los métodos anteriores, porque no todas las resistencias están en configuraciones claras en serie o en paralelo que puedan reducirse. Pruébalo. Las resistencias y están en serie y se pueden reducir a una resistencia equivalente. Lo mismo ocurre con las resistencias y . ¿Pero qué se hace entonces?
Aunque este circuito no se puede analizar con los métodos ya aprendidos, se pueden utilizar dos reglas de análisis de circuitos para analizar cualquier circuito, simple o complejo. Las reglas se conocen como reglas de Kirchhoff, en honor a su inventor Gustav Kirchhoff (1824-1887).
Resolución de problemas de la ley de Kirchhoff con 2 bucles
La Ley de la Corriente de Kirchhoff (KCL) dice que la corriente que entra en una unión o nodo es igual a la corriente que sale de un nodo. En otras palabras, la suma de las corrientes que entran en el nodo debe ser cero (si consideramos que la corriente que sale del nodo es una corriente negativa que entra en el nodo). Considere el siguiente diagrama:
Observe que i7 es igual a i2; podemos demostrarlo analizando el nodo B. También podemos tratar todo lo que hay entre el nodo C y D como un gran nodo, y concluir que i5 es igual a i6 sin tener que conocer el valor de ninguna de las corrientes que hay dentro.
Al resolver las corrientes en un problema real, podemos elegir arbitrariamente en qué dirección apuntan las flechas. Si la corriente fluye en sentido contrario a la dirección de nuestra flecha, el valor que obtengamos tras resolver la corriente será negativo. Si dibujamos i4 saliendo del nodo A como en el diagrama anterior, entonces i4 debe estar entrando en el nodo D.
La Ley de Voltaje de Kirchhoff (KVL) establece que la suma de los voltajes alrededor de cualquier bucle cerrado es igual a cero. Además, el voltaje entre dos nodos cualquiera es el mismo sin importar el camino que se tome. En el siguiente diagrama, no importa qué camino elijas (o en qué dirección vayas) para sumar las tensiones de los componentes desde el punto A hasta el punto A, todas deben sumar cero.
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En el tutorial sobre resistencias vimos que se puede encontrar una única resistencia equivalente, ( RT ) cuando se conectan dos o más resistencias en serie, en paralelo o en combinaciones de ambas, y que estos circuitos obedecen a la Ley de Ohm.
Sin embargo, a veces, en circuitos complejos, como las redes en puente o en T, no podemos utilizar simplemente la Ley de Ohm para encontrar las tensiones o corrientes que circulan por el circuito. Para este tipo de cálculos necesitamos ciertas reglas que nos permitan obtener las ecuaciones del circuito y para ello podemos utilizar la Ley del Circuito de Kirchhoffs.
En 1845, un físico alemán, Gustav Kirchhoff desarrolló un par o conjunto de reglas o leyes que tratan sobre la conservación de la corriente y la energía dentro de los circuitos eléctricos. Estas dos reglas se conocen comúnmente como Leyes de los Circuitos de Kirchhoffs. Una de las leyes de Kirchhoff trata de la corriente que circula por un circuito cerrado, la Ley de la Corriente de Kirchhoffs, (KCL) mientras que la otra ley trata de las fuentes de tensión presentes en un circuito cerrado, la Ley de la Tensión de Kirchhoffs, (KVL).
