Olai! Buenos días, buenas tardes, buenas noches.
Hoy vamos a hablar de las leyes de Kirchoff… que vaya nombrecito. Ya hablamos en la última entrada al blog del concepto de tensión, del concepto de intensidad y de lo que significa la resistencia eléctrica Teniendo claro esos tres conceptos, podemos ir montando innumerables circuitos eléctricos sencillos, a través de los cuales puede circular la corriente eléctrica según el camino que más fácil le resulte, impulsada por la fuerza de la diferencia de tensión (acordaros: electrones de un átomo muy alejados de su núcleo son atraídos por átomos que les falta un electrón, pero muy a lo bestia).
La primera ley de Kirchoff es muy sencilla. Si vosotros fuerais la intensidad y viajáis tranquilamente por el cableado de un circuito eléctrico y, de repente, llegáis a una bifurcación, ¿qué camino elegiríais? Yo, personalmente, elegiría el camino por el que menos me costara llegar a donde quiero ir. Y creo que casi todo el mundo también tomaría la misma decisión. CASI TODO EL MUNDO. Si vais en grupo, posiblemente no haya acuerdo. Unos querrán ir por un sitio, y otros querréis ir por otro porque lo veis más fácil Así que os dividís y quedáis al otro lado. Eso exactamente hace la intensidad eléctrica. Cuando se vuelven a juntar los caminos, os reagrupáis tal y como hace la intensidad, y volvéis a ser los mismos (entendiendo que nadie se ha quedado durmiendo en un portal). Por tanto, los 10 que llegáis a la bifurcación es la suma de los 7 que vais por el camino que creéis más fácil y los 3 que han elegido el otro camino, y luego os volvéis a juntar y volvéis a ser la panda de los 10. Obvio, ¿no? La primera ley de Kirchoff, pues, lo que dice es que la intensidad (o intensidades) que llega a un nudo (la bifurcación) es igual a la suma de las intensidades que van por cada rama (caminos que elegís para llegar al otro lado). Resumiendo: lo que entra es igual a lo que sale. ¡Y el tío Kirchoff se hizo famoso por esta tontería!
La segunda ley tal vez sea un poco más complicada, pero no mucho. En lugar de hablar de intensidades, hablaremos de tensiones. ¿Recordamos el símil de la tensión? Cuanta más altura (tensión) le demos a un depósito de agua, con más fuerza caerá ésta (intensidad) regulándola con la válvula (resistencia). Vimos en un post anterior que esta tensión que, eléctricamente hablando, se genera poniendo miles miles miles de átomos cargados negativamente (les sobra un electrón) muy cerquita de miles miles miles de átomos cargados positivamente (se les ha escapado un electrón) y que, obviamente, se atraen pero, aunque están muy cerquita, el electrón del átomo cargado positivamente no puede saltar al hueco del átomo cargado negativamente porque hay una separación física (lo que llamamos, pila o fuente de tensión). También vimos que el truco consistía en unir los dos extremos de esa pila con un conductor para permitir que los electrones viajen de un lado a otro buscando el hueco que no tienen en su átomo actual (realmente, esto parece una historia muy romántica) y dependiendo de la oposición que presenta ese conductor a que circulen los electrones a través de él (esa oposición es lo que llamamos resistencia), lógicamente, a dichos electrones les costará más o menos llegar a los huecos de los átomos que están al otro lado de la pila. Esa fuerza de atracción entre los átomos positivos y los átomos negativos en la fuente, se llama tensión. Y es la misma tensión (la misma fuerza) que los impulsa a viajar a través del conductor que coloquemos uniendo los dos extremos de la pila. Y, casi sin querer, hemos descrito de forma muy básica la segunda ley de Kirchoff. Si dibujamos nuestro circuitillo (acordaos que debe estar cerrado: ¡la intensidad debe ir por un sitio y no puede volver por el mismo sitio!) y dibujamos con una flecha las caídas de tensión (en las fuentes, siempre de donde tenemos la carga positiva a donde está la carga negativa. Y en las resistencias lo mismo o, más fácil: siempre en el sentido de la intensidad) podemos ver que, efectivamente, una tensión es igual a la otra (están en paralelo).
Esto es fácil de ver porque el circuito es simple, pero a veces la cosa se complica. Podemos tener varias resistencias en serie, o varias mallas cada una con sus respectivas resistencias, en serie o en paralelo. ¿Qué hacemos entonces? Sabemos que por cada resistencia circulará una corriente eléctrica (releed lo de arriba cuando hablamos de la primera ley) que será la misma que en otra resistencia si ambas están en serie, y que la suma de ambas será igual a la intensidad que llega al nudo, si ambas están en paralelo (echadle un vistazo a los circuitos). Seguimos: si pasa corriente por las resistencias es porque «algo» las impulsa a pasar por ahí, es decir, en esa resistencia hay una caída de tensión. Si dibujamos las caídas de tensión en las resistencias con una flecha en el sentido de la corriente, tendremos que en cada malla podremos seguir un bucle cerrado siguiendo las flechas. Pues la segunda ley de Kirchoff nos dice que la suma de las tensiones de ese bucle es cero. Sí, señores, sí. Cero.
La podríamos enunciar sin muchos formalismos, de la siguiente forma: la suma de las tensiones en un bucle cerrado de un circuito eléctrico, es cero.
Cosas que debemos tener en cuenta: lo más fácil es elegir un sentido, por ejemplo en el sentido de las agujas del reloj, e ir girando hasta llegar al punto inicial. Las tensiones que nos vayamos encontrando y que tengan el mismo sentido que el nuestro, las ponemos positivas. Las que nos encontremos con la flecha en sentido contrario, las ponemos negativas.
No nos vengamos arriba con la segunda ley para obtener ecuaciones. Si un circuito tiene 3 mallas (por ejemplo), solo podremos obtener dos ecuaciones linealmente independientes al aplicar la segunda ley en dos mallas. La ecuación que obtendríamos al aplicar la segunda ley en la tercera malla, será una combinación lineal de las otras dos. Así que, por favor, vamos a pensar bien en que mallas vamos a aplicar la segunda ley, ¡¡no nos compliquemos la vida que los problemas ya vienen solos!!
Respecto a la primera ley, solo un apunte: sed lógicos. Si llegáis a un nudo, y sabéis que por una rama tenéis una resistencia muy grande y en la otra una muy pequeña, ¿por donde iríais? Pues la intensidad hace igual. Cuanto más pequeña es la resistencia, más intensidad tendremos por esa rama. ¿Y si la resistencia es infinita? Pues es como si hubiéramos cortado el circuito por ahí: no pasa ninguna intensidad (cuidadito aquí porque que sea cero la intensidad no significa que lo sea la tensión). ¿Y si la resistencia es cero? Pues toooooda la corriente se va por esa rama (ojo aquí también, porque si la resistencia es cero, vamos, que no hay resistencia, es un hilo y ya, ¡¡no hay caída de tensión en ese tramo!!).
No obstante, si tenéis dudas tras el tocho que os acabo de soltar, pinchad aquí y veréis un vídeos que grabé explicando esto mismo), o me escribís aquí abajo. Recordad que nuestro objetivo es echaros una mano en estas cosillas ingenieriles.
Señoras, señores, que paséis un buen día y nos vemos pronto. ¡¡Adiooooooos!!