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Servicio Nacional de Aprendizaje – SENA REGIONAL NORTE DE SANTANDER

Fecha: FEBREO DEL 2010

C.I.E.S

Sistema de Gestión de la Calidad

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.

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.

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.

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

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 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.

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


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CIRCUITO 5

+7v – 1.5v – i1* R4 – 2v –i *R3 = 0 + 3.5v –i *R3 = + i1* R4 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

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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 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

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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 PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5= 1.35424mW +1.024mW +2.116mW +0.72mW +1.188mW =6.40224mW

 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.


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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 estan en paralelo tienen el mismo voltaje, por tanto: VR2 = VR6 VR6 = 2v Aplicando ley de corrientes de kirchhoff en este circuito se tiene: 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

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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 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:


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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

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

Pfuente= i* Vfuente= 0.4A *12v= 4.8W


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Donde la potencia que produce la fuente, debe ser la suma de todos los demas elementos pasivos presentes en el circuito. PELEMENTOS PASIVOS= PR1+ PR2+ PR3+ PR4+ PR5+ PR6 = 1.6W +0.92W +2.4W 0.4W +0.2W +0.08W =4.8W Como se puede ver la potencia que disipa estos elementos es igual a la producida por la fuente.


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