Las leyes de Kirchhoff son vitales para entender el comportamiento de un circuito eléctrico, así como la ingeniería eléctrica en general. Son conceptos básicos por los cuales debe pasar y comprobar toda persona que aspira a conocer y trabajar de cerca con la electricidad. Su postulación es parte del trabajo de Gustav Kirchhoff, un matemático y científico alemán.
Desde 1846 han servido para experimentar, gracias a ellas se ha entendiendo un poco mejor el funcionamiento de la electricidad en un sistema completo, además de sus infinitos usos para comprobar otros procesos existentes que la involucran.
Existen en principio dos leyes, pero se abre la posibilidad de una tercera dadas las condiciones de las dos confirmadas. Con las leyes de Kirchhoff se conocen los valores de la corriente y en qué puntos del circuito son realmente potenciales, aparecieron luego de la ley de conservación de la energía, como una nueva manera de resolver los circuitos con mayor precisión, poniendo en práctica las ecuaciones que responden a ellos.
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Primera ley de Kirchhoff
Esta primera ley, se encarga de comprobar la Ley de conservación de energía, la cual se mencionó como predecesora de Kirchhoff. También conocida como Ley de nudos, porque trabaja en conjunto con ellos, la primera ley de Kirchhoff se enuncia de la siguiente manera: un nudo, es el punto de un circuito donde se encuentran dos o más conductores. Lo que pasa en cada nudo, es que el total de la corriente que entre a él es igual a la que sale, asimismo, la suma de la corriente de todos los nudos es equivalente a cero.
La primera ley de Kirchhoff sólo aplica si la corriente converge de forma constante, manteniendo su densidad eléctrica. Si el voltaje cambia o el comportamiento habitual del circuito se ve alterado por otro factor, entonces hay un fallo en la ley, no se estaría comprobando de forma correcta. Para hacerlo, su carga se medirá en culombios y la corriente, en amperios, teniendo en cuenta la importancia de mantener sus valores.
Lo que intenta demostrar la ley es el proceso natural de un circuito eléctrico bajo la circulación de electrones, por ello, no es correcto que aumente el número de electrones que lo conformen. La función de los electrones, es mantener y producir corriente erétrica entre los átomos o cuerpo que habiten, todo esto, gracias a su movimiento.
El funcionamiento normal del circuito se da mediante resistencia e impulso, cada material actuará a conveniencia generando un balance en todo el camino, en el momento en que esto se ve alterado, puede ocurrir que la corriente no pase por una alta resistencia hacia ella o que se sobrecaliente el sistema.
Ley de conservación de la energía
La ley de conservación de la energía expone que la energía puede ser transformada y convertirse de muchas maneras, pero debe mantener o conservar su cantidad. Este término se utiliza a menudo en física para definir estados que no cambian con el tiempo, la variable en una ecuación se conserva en todo momento.
Segunda ley de Kirchhoff
Esta ley se utiliza, para explicar la pérdida de energía en un circuito, debido a que la suma de todas las tensiones en la batería es equivalente a las caídas de tensión en las resistencias. En la primera ley de Kirchhoff quedó claro como la energía funciona con resistencia e impulso. La tensión o diferencia de potencial, se conoce como la diferencia de voltaje que hay entre un punto, así como el trabajo o potencial de carga en un campo eléctrico individual, debido a la tensión, hay distintas potencias en la electricidad.
Esta ley va en conjunto con la primera ley de Kirchhoff, la cual sirve de base, y lo que nos enseña es cómo la energía puede disiparse, no se recupera ni regresa a su punto de partida con la misma potencia, en el camino se consume. También se le llama ley de las tensiones, porque en conjunto con las anteriores, ayuda a entender la forma en que la energía se distribuye, alterándose o perdiéndose.
De igual manera, tiene otra ley que la acompaña y ayuda a entenderla mejor, se trata de la Ley de Ohm y es importante porque guarda relación con todas las partes que conforman un circuito eléctrico: intensidad, tensión/voltaje y resistencia. Fue descubierta por George Ohm, quien expuso que en una temperatura constante, la corriente que pasa por una resistencia es igual al voltaje que se da en ella e inversamente equivalente a su resistencia. La ley funciona bajo una fórmula que es importante recordar para hacer circuitos, cálculos y ejercicios al respecto, los componentes que trabajan bajo esta fórmula se le llaman óhmicos o lineales.
Tercera ley de Kirchhoff
Realmente, Kirchhoff no dejó ninguna otra ley establecida, y con lo explicado hasta ahora se puede entender muy bien el comportamiento de la energía mediante un circuito eléctrico. Sin embargo, algunas personas creen que la relación aritmética entre la primera y segunda ley de Kirchhoff, junto con la ley de Ohm, permite abrir la posibilidad de comprender el concepto como una por separado. Lo importante es que, con lo que ya se ha expuesto queda bastante claro para quienes quieran informarse y a los expertos, les abre todo un mundo de posibilidades a explorar y seguir descubriendo.
Algunos otros aportes que nos dejó Kirchhoff
Pese a que fue conocido por sus leyes y se mencionan como su gran legado, como todo un apasionado de la física, era muy observador; fue esta la virtud que le ayudó a entender y luego explicar cómo la luz atravesaba a un objeto incandescente, que serían aprobadas luego como leyes y servirían de contribución para dar inicio a la mecánica cuántica:
- Un objeto sólido que se expone a altas temperaturas y al mismo tiempo se rodee con un gas de baja temperatura genera luz continua que da paso a agujeros en su longitud.
- Un objeto sólido que alcanza un punto de calor determinado, puede producir luz continua en un espectro limitado.
- Un gas ligero, puede genera luz con diferentes longitudes lineales, según la composición del gas.
