Práctica 3 Circuitos Eléctricos-ISC: Análisis de
Circuitos Eléctricos y Simulación con KiCAD
Curso de Circuitos Eléctricos
February 19, 2025
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Objetivo
El objetivo de esta práctica es analizar un circuito eléctrico, determinar los
valores de voltaje y corriente en diferentes puntos del circuito, y utilizar herramientas de simulación como KiCAD para verificar los resultados teóricos y
experimentales.
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Materiales de Laboratorio
• Fuente de alimentación de voltaje variable.
• Multı́metros digitales (para medir voltaje y corriente).
• Resistencias de diferentes valores (40 Ω, 48 Ω, 80 Ω, 32 Ω).
• Resistencias de: 2Ω, 6Ω, 8Ω, 12Ω, 18Ω y 20Ω
• Protoboard.
• Cables de conexión.
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Marco Teórico
En esta práctica, se trabajará con un circuito como el mostrado en la Figura 1.
Este circuito contiene resistencias en serie y paralelo, mientras que el mostrado
en la Figura 2 representa el circuito equivalente de la Figura 1. Para el análisis,
se utilizarán las leyes de Kirchhoff, la ley de Ohm, y los conceptos de división de
voltaje y corriente. Las Leyes de Kirchhoff permiten analizar circuitos eléctricos
mediante la conservación de la energı́a y la carga.
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Figure 1: Circuito para Práctica
Figure 2: Circuito 2 para Práctica
3.1
Ley de Kirchhoff de Corrientes (LKC)
La suma algebraica de las corrientes que entran y salen de un nodo es cero:
X
X
Ientrante =
Isaliente
(1)
2
3.2
Ley de Kirchhoff de Voltajes (LKV)
La suma algebraica de los voltajes en una malla cerrada es cero:
X
V =0
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(2)
Circuito Original y Circuito Equivalente
• Figura 1: Circuito original a analizar.
• Figura 2: Circuito equivalente simplificado con las resistencias combinadas.
• Ley de Ohm: V = I · R, donde V es el voltaje, I es la corriente y R es
la resistencia.
• Leyes de Kirchhoff :
– Ley de Corrientes de Kirchhoff (LCK): La suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de las corrientes que
salen.
– Ley de Voltajes de Kirchhoff (LVK): La suma de los voltajes en
una malla cerrada es igual a cero.
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Procedimiento Experimental
5.1
Paso 1: Montaje del Circuito
1. Montar el circuito de la Figura 1 en el protoboard utilizando las
resistencias indicadas.
2. Conectar la fuente de alimentación al circuito, asegurándose de que el
voltaje sea de 18 V.
3. Verificar las conexiones para evitar cortocircuitos.
5.2
Paso 2: Medición de Voltajes y Corrientes
1. Medir los voltajes v1 , v2 , v4 , v6 con la polaridad indicada en el circuito.
Utilice el multı́metro en modo voltı́metro.
2. Medir la corriente i, i3 , i5 . Utilice el multı́metro en modo amperı́metro.
3. Medir el voltaje v5 y la corriente i4 en los puntos indicados.
4. Anotar los valores obtenidos en una tabla de datos.
3
5.3
Paso 3: Medición de Voltajes y Corrientes
1. Montar el circuito de la Figura 2 en el protoboard utilizando las
resistencias indicadas.
2. Conectar la fuente de alimentación al circuito, asegurándose de que el
voltaje sea de 18 V.
3. Verificar las conexiones para evitar cortocircuitos.
4. Calcule los valores de las resistencias mediante la división de voltajes, la
división de la corriente y utilice la ley de Ohm para medir los voltajes v1 ,
v2 y la corriente i
5. Compare los valores obtenidos en el circuito original y el circuito equivalente.
6. Analice las diferencias y explique posibles causas.
5.4
Simulación en KiCAD
En esta sección, se detalla el procedimiento para simular el circuito de la Figura
3 utilizando KiCAD, una herramienta de diseño de circuitos electrónicos de
código abierto. El objetivo es medir los valores de corriente y voltaje en diferentes puntos del circuito.
Figure 3: Circuito 3 para Práctica
5.4.1
Procedimiento Paso a Paso
1. Descarga e Instalación de KiCAD:
• Visita el sitio oficial de KiCAD: https://www.kicad.org/download/.
• Descarga la versión adecuada para tu sistema operativo (Windows,
macOS, o Linux).
• Instala KiCAD siguiendo las instrucciones en pantalla.
2. Creación del Proyecto en KiCAD:
• Abre KiCAD y selecciona File: New Project.
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• Asigna un nombre al proyecto, por ejemplo, Circuito3, y selecciona
la ubicación donde se guardará.
• Haz clic en Save.
3. Dibujar el Circuito:
• Abre el editor de esquemáticos (Eeschema).
• Agrega los componentes necesarios (resistencias, fuentes de voltaje y
corriente) utilizando el botón Place Symbol.
• Conecta los componentes utilizando el botón Place Wire.
• Etiqueta los nodos y componentes utilizando el botón Place Net
Label.
• Asigna los valores correspondientes a los componentes (por ejemplo,
40 Ω, 48 Ω, 80 Ω, 32 Ω, 12 V, y 0.5 A).
4. Configurar la Simulación en KiCAD:
• Agrega puntos de medición en los nodos donde deseas medir el voltaje
(v2 , v5 , v6 ) y la corriente (i2 , i5 , i6 ).
• Configura la simulación seleccionando Tools, Simulator, Run Simulation.
• Selecciona el tipo de simulación (por ejemplo, DC Operating Point).
5. Ejecutar la Simulación:
• Haz clic en Run Simulation para iniciar la simulación.
• Anota los valores de voltaje y corriente obtenidos en la simulación.
6. Análisis de Resultados:
• Compara los valores obtenidos en la simulación con los valores teóricos.
• Discute las posibles fuentes de error si hay discrepancias.
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Cuestionario
1. Explique el concepto de circuito equivalente. ¿Por qué es útil en el
análisis de circuitos eléctricos?
2. Describa la ley de Ohm y cómo se aplica en el análisis de circuitos en
serie y paralelo.
3. ¿Qué es la división de voltaje? Proporcione un ejemplo de cómo se
aplica en un circuito en serie.
4. ¿Qué es la división de corriente? Proporcione un ejemplo de cómo se
aplica en un circuito en paralelo.
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5. ¿Cómo se determina la resistencia equivalente en un circuito en
serie y en un circuito en paralelo?
6. Explique cómo se verifica la equivalencia entre dos circuitos. ¿Qué
parámetros se deben comparar?
7. ¿Qué factores pueden afectar la precisión de las mediciones de
voltaje y corriente en un circuito eléctrico?
8. Calcule teóricamente los valores de i2 , v2 , i4 , y v5 para el circuito
de la Figura 3 utilizando las leyes de Kirchhoff y la ley de Ohm.
9. ¿Qué ocurrirı́a si una de las resistencias en el circuito tuviera un
valor diferente al indicado? ¿Cómo afectarı́a esto a las mediciones?
10. Proponga una modificación al circuito de la Figura 3 para añadir
una resistencia adicional. ¿Cómo afectarı́a esto a los valores de voltaje y
corriente?
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