LEYES DE KIRCHHOFF Y LOS SEMICONDUCTORES
Las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en \(1845\), mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.
Estas leyes nos permiten resolver los circuitos utilizando el conjunto de ecuaciones al que ellos responden.
CLASIFICACIÓN DE LOS CIRCUITOS
CIRCUITO BÁSICO
Consta de una fuente un interruptor y un bombillo o una resistencia:
CIRCUITO EN PARALELO
Todos los elementos de un circuito que se encuentren en paralelo tienen el mismo voltaje entre sus terminales, \(V_1\ =\ V_2\):
CIRCUITO SERIE
Para todos los elementos de un circuito que se encuentren en serie, la corriente que pasa por ellos es la misma, \(I_1\ =\ I_2\ =\ I_3\ I_4\ I_5\):
CIRCUITO MIXTO
En los cicuitos mixtos se debe aplicar las leyes de Kirchhoff para calcular las corrientes y caídas de tensión que pasan por los elementos del circuito:
PRIMERA LEY DE KIRCHHOFF O LEY DE LAS CORRIENTES
NODO: Punto del circuito donde se unen mas de un terminal de un componente eléctrico.
La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes. Del mismo modo se puede generalizar la primer ley de Kirchoff diciendo que la suma de las corrientes entrantes a un nodo son iguales a la suma de las corrientes salientes.
EJEMPLO 1: De acuerdo al enunciado de la primera ley, calcular el valor de la corriente \(I_2\) que pasa por la resistencia \(R_2\) en el circuito de la figura:
De acuerdo al primer enunciado, tenemos que la suma de la corriente \(I_3\) con \(I_2\) debe dar como resultado la corriente \(I_1\)
\(I_1\ =\ I_2\ +\ I_3\)
Lo que necesitamos saber es el valor de \(I_2\) por tanto es necesario despejar y reemplazar los valores de \(I_1\) y de \(I_3\) que aparecen en el circuito:
\(I_2\ =\ I_1\ -\ I_3\ =\ 18\ mA\ -\ 8\ mA\)
La corriente que pasa por la resistencia \(R_2\) es \(I_2\ =\ 10\ mA\)
SEGUNDA LEY KIRCHHOFF O LEY DE LOS VOLTAJES
En un circuito cerrado y para los elementos que se encuentren en serie, la suma de las tensiones de baterías que se encuentran al recorrerlo siempre serán iguales a la suma de las caídas de tensión existente sobre los elementos.
EJEMPLO 2: De acuerdo al enunciado de la segunda ley, calcular el valor de la caida de voltaje \(V_2\) que pasa por la resistencia \(R_2\) en el circuito de la figura:
De acuerdo al segundo enunciado, la suma de los voltajes en cada una de las baterías en el circuito debe ser igual a la suma de las caidas de voltaje en cada elemento del circuito.
\(V_0\ =\ V_1\ +\ V_2\ +\ V_3\)
Para encontrar el valor de la caída de voltaje en la resistencias \(R_2\), debemos despejar el valor de \(V_2\) y reemplazar los demás voltajes:
\(V_2\ =\ 90\ V\ -\ 20\ V\ -\ 18\ V\)
\(V_2\ =\ 52\ V\)
SEMICONDUCTORES
Todos los elementos químicos existentes en la naturaleza poseen características diferentes, agrupadas todas en la denominada “Tabla de Elementos Químicos”. Desde el punto de vista eléctrico, todos los cuerpos simples o compuestos formados por esos elementos se pueden dividir en tres amplias categorías:
Conductores: Conducen fácilmente la corriente eléctrica.
Aislantes: Difícilmente conducen la corriente eléctrica.
Semiconductores: Conducen la corriente sólo en condiciones especiales.
PREGUNTA: Analice el siguiente circuito y seleccione sólo la opción incorrecta: