Guía de estudio: Leyes de Kirchhoff

Leyes de Kirchhoff

En la siguiente dirección conseguirá un simulador de circuitos, cuya imagen se muestra aquí. El programa puede simular un circuito de 1 o de 2 mallas, mostrando voltímetros conectados en paralelo con los resistores, para medir los voltajes entre sus terminales. También muestra fuentes de voltaje para alimentar al circuito y amperímetros  para medir las corrientes en los resistores. Los valores de las resistencias y los voltajes de fuente pueden cambiarse accionando los controles indicados. Observe que hay un voltímetro extra, mostrado en la parte inferior, que mide el voltaje V2-V1  entre 2 puntos cualesquiera; para ello, basta colocar sus terminales en los puntos seleccionados. El nodo inferior está a un potencial eléctrico de cero voltios.



1) Seleccione los valores que se indican en la siguiente figura para los resistores y para los voltajes de fuente. Demuestre teóricamente que las corrientes registradas por los amperímetros son las correctas.



2) Seleccione los valores que se indican en la siguiente figura para los resistores y para los voltajes de fuente.  Demuestre teóricamente que las corrientes registradas por los amperímetros  y los voltajes registrados por todos los voltímetros son correctos.  



3) Seleccione los valores que se indican en la siguiente figura para los resistores y para los voltajes de fuente.  Demuestre teóricamente que las corrientes registradas por los amperímetros  y los voltajes registrados por todos los voltímetros son correctos.  



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Guía de estudio: Ley de Lenz


Ley de Lenz

Según la ley de Faraday, si el flujo magnético ФB a través de una espira es variable en el tiempo, entonces se induce una fuerza electromotriz en la espira dada por:
Ɛ= ‒ dФB/dt     
Si la espira es cerrada y conductora, se genera una corriente eléctrica en ella, la cual crea su propio campo magnético. La polaridad de la fem inducida depende de si el flujo aumenta o disminuye y el sentido de la corriente dependerá de esa polaridad.

El físico ruso Heinrich Lenz estudió este fenómeno, independientemente de Faraday, y sus conclusiones están reflejadas en la ley que lleva su nombre:
 La corriente eléctrica inducida en la espira tiene un sentido tal que el campo magnético generado por ella trata de contrarrestar la variación del flujo  a través de la espira”. Es decir, se opone al aumento o a la disminución del flujo. También se puede decir que el sentido de la corriente inducida es tal que se opone a la causa que la produce.
El signo (-) de la ley de Faraday está estrechamente relacionado con la ley de Lenz.

En esta actividad, usted podrá simular un experimento de inducción, para lo cual debe ingresar a la página:
Allí encontrará el simulador que se muestra en la siguiente figura. Siga las instrucciones.


Igualmente, usted puede simular el experimento de inducción ingresando a una de las siguientes  páginas:
Allí encontrará el simulador que se muestra en la siguiente figura. Siga las instrucciones.





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Guía de práctica virtual EM2: Ley de Ohm 1

Ley de Ohm, sesión 1

Objetivos: Estudiar, mediante experimentos simulados, la relación entre el voltaje aplicado a un resistor óhmico y la corriente eléctrica que circula a través de él.
Instrucciones:
  1. Ingrese a la página Web1:
Allí encontrará el simulador de circuitos que se indica en la figura adjunta. Familiarícese con él. Observe que contiene un resistor conectado a una fuente de poder variable, a un amperímetro y a un voltímetro. La fuente de poder suministra un voltaje que puede variar graduando el deslizador correspondiente; el voltaje entre los terminales del resistor es medido por el voltímetro, mientras que la corriente eléctrica que circula por el circuito es medida por el amperímetro. El valor de la resistencia del resistor puede fijarse utilizando el deslizador indicado. “Juegue” con los deslizadores para comprender su uso.

  1. Una vez familiarizado con el simulador, seleccione un valor de la resistencia y manténgalo fijo. Note que al variar el voltaje, la corriente eléctrica varía. Estamos interesados en investigar cómo están relacionados el voltaje aplicado y la corriente eléctrica resultante.

  1. Accionando el deslizador de voltaje, seleccione 10 valores razonablemente espaciados para el voltaje V y mida los valores correspondientes de la corriente I. Registre esos valores en una tabla V-I.

  1. Efectúe una cuidadosa gráfica de V vs I. Se le sugiere utilizar un programa graficador como el conseguirá en la página2:
Puede utilizar también el graficador ubicado en3:

  1. Analice la curva resultante y obtenga la ecuación correspondiente, la cual determina la relación entre I y V. Obtenga sus conclusiones

  1. Elabore su informe de acuerdo al formato establecido.


Referencias
  1. Molecular Expressions:
    http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/ohmslaw/index.html
  2. National Center for Education Statistics:
     http://nces.ed.gov/nceskids/graphing/classic/line_data.asp
  3.  Franco García A:
     http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/regresion/regresion.htm



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Guía de práctica virtual EM1: Factores que afectan la capacitancia

Factores que afectan la capacitancia

Objetivos: Estudiar, mediante experimentos simulados, la influencia de la variación de algunos parámetros sobre la capacitancia de un capacitor.
Instrucciones:
1.     Ingrese a la página Web1:
 Allí encontrará el simulador de un capacitor, que se muestra en la figura adjunta. Familiarícese con ese simulador. Observe que se trata de un capacitor de placas planas y paralelas de área A (en m2), separadas por  una capa de dieléctrico de espesor d (en m). El dieléctrico está caracterizado por su constante dieléctrica K, que es adimensional. La capacitancia C se mide en picofaradios (pF).  “Juegue” con los controles para comprender su uso.


2.     Una vez familiarizado con el simulador, seleccione un valor de A y otro de d, y manténgalos fijos (anótelos). Note que al cambiar el dieléctrico, varía K y también la capacitancia C. Estamos interesados en investigar cómo están relacionados matemáticamente K y C. Accionando el control del dieléctrico, seleccione los cuatro valores de K y anote  los valores correspondientes de C.
Registre esos valores en una tabla  K-C, como la tabla 1 indicada.
3.     Efectúe una cuidadosa gráfica de C vs K. Se le sugiere utilizar un programa graficador como el conseguirá en la página2:
Puede utilizar también el graficador3:
Analice la curva resultante y obtenga la ecuación correspondiente, la cual determina la relación entre C y K. Obtenga sus conclusiones.
4.     Seleccione un valor de K y otro de d, y manténgalos fijos (anótelos). Accionando el control del área, seleccione los cuatro valores de A y anote  los valores correspondientes de C. Registre esos valores en una tabla A-C, como la tabla 2 indicada.
Efectúe una cuidadosa gráfica de C vs A. Analice la curva resultante y obtenga la ecuación correspondiente, la cual determina la relación entre C y A. Obtenga sus conclusiones.
5.     Seleccione un valor de K y otro de A, y manténgalos fijos (anótelos). Varíe d y confeccione una tabla como la 3. Efectúe una gráfica de C vs d y otra de C vs 1/d. Analice las curvas resultantes y obtenga la ecuación que determina la relación entre C y d. Obtenga sus conclusiones.
6.     Elabore su informe de acuerdo al formato establecido.

Tabla 1
d=

A=

K
1.0
3.5
4.8
5.4
C (pF)





Tabla 2
d=

K=

A (m2)
0.02
0.04
0.08
0.10
C (pF)





Tabla 3
A=

K=

d (m)




C (pF)





Referencias:
  1.  Molecular Expressions:
     http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/capacitance/index.html
  2. National Center for Education Statistics:
     http://nces.ed.gov/nceskids/graphing/classic/line_data.asp
  3. Franco García A:
     http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/regresion/regresion.htm

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