Lección Circuitos de corriente continua · Análisis avanzado e integrado
Leyes de Kirchhoff
Cuando el circuito no es un serie/paralelo limpio, o hay más de una fuente, Ohm solo no alcanza. Kirchhoff dice: en un lazo cerrado la suma algebraica de voltajes es cero (KVL); en un nodo, lo que entra de corriente sale (KCL). Con eso armas ecuaciones y resuelves lo desconocido.
Por qué necesitas Kirchhoff
Hasta ahora: una fuente, topología clara, reducción serie/paralelo. En campo y en planos avanzados aparecen:
- dos baterías o fuentes en lazos distintos,
- puentes donde ninguna R está “claramente” en serie o paralelo,
- corrientes que se parten de formas no obvias.
KVL — ley de voltajes
La suma algebraica de las caídas y las fuentes alrededor de cualquier camino cerrado es cero.
En la práctica: eliges un sentido de recorrido; sumas fuentes con un signo y caídas resistivas con el otro según tu convención de polaridad. Si das la vuelta completa, llegas a 0.
Equivalente informal que ya usabas en serie: \(E_T = E_1+E_2+\ldots\). KVL generaliza eso a cualquier lazo, con varias fuentes.
KCL — ley de corrientes
La suma algebraica de corrientes que entran y salen de un punto (nodo) es cero.
Informal: lo que entra = lo que sale. Si tres cables se juntan y entran 2 A y 3 A, salen 5 A por el tercero (en DC estable).
Cómo se usa en un problema
- Etiqueta corrientes de malla o de rama (supón sentidos).
- Escribe KCL en nodos clave y/o KVL en lazos.
- Expresa caídas como \(IR\) con el sentido supuesto.
- Resuelve el sistema de ecuaciones.
- Si una corriente sale negativa, el sentido real es el contrario; la magnitud sirve igual.
Sí: a veces hay que resolver ecuaciones simultáneas. No es castigo: es el precio de circuitos con más de una incógnita independiente.
Convención de signos (elige una y no la mezcles)
Ejemplo típico al recorrer un lazo:
- Al pasar una fuente de → a +, sumas \(+E\).
- Al atravesar una R a favor de la corriente supuesta, sumas \(-IR\) (caída).
Hay otras convenciones válidas; lo fatal es cambiar a mitad del ejercicio.
Relación con lo que ya sabes
| Situación | Herramienta suficiente |
|---|---|
| Serie/paralelo una fuente | Ohm + reducción |
| Varias fuentes / puente | Kirchhoff (o Thévenin/Norton/superposición) |
| Solo verificar medición | KCL/KVL como chequeo rápido |
En diagnóstico, KCL/KVL son detectores de mentira: si en un nodo entran 10 A y solo mides 6 A saliendo por dos cables, falta un camino o un instrumento miente.
Ejemplo mínimo de KCL
En un nodo entran \(I_1=2\,\mathrm{A}\) e \(I_2=1{,}5\,\mathrm{A}\). Solo hay un cable de salida \(I_3\): \[ I_3 = 2 + 1{,}5 = 3{,}5\,\mathrm{A} \] Si la pinza marca 2 A en la salida, falta un camino o hay error de medición. KCL obliga a contar cables.
Ejemplo mínimo de KVL
Lazo con \(E=24\,\mathrm{V}\) y caídas \(10\,\mathrm{V}+14\,\mathrm{V}\): suma cero. Si mides \(12\,\mathrm{V}\) en la segunda con la misma corriente, hay otra caída escondida (cable) o la medición falla.
Cuándo escribir mallas
Dos lazos, dos fuentes, R compartida: dibuja \(I_a\) e \(I_b\), escribe KVL en ambas y resuelve. La corriente en la R compartida es \(I_a-I_b\) según sentidos.
En la práctica del técnico
Antes de cerrar la lección, haz este ritual corto:
- Explica el concepto central en voz alta sin mirar el texto (30 segundos).
- Dibuja el diagrama en un papel y marca dónde medirías V e I.
- Nombra un error típico que ya viste (o que cometerías) y cómo lo evitarías.
- Conecta esta lección con la anterior: ¿qué tool/idea reutilizas?
Si no puedes hacer los cuatro puntos, relee solo la sección que te trabó — no todo el archivo otra vez.
Caso de campo
Situación. Banco de prueba con dos fuentes DC en lazos que comparten una resistencia de carga. Un técnico calcula la corriente de carga con Ohm “como si hubiera una sola batería” y se equivoca por el doble.
Cómo pensarlo.
- Hay dos fuentes: los lazos se acoplan.
- Hay que escribir KVL en cada malla (o usar superposición después).
- La R compartida lleva una corriente que es combinación de ambas mallas.
Conclusión: más de una fuente → deja de “promediar a ojo”; usa leyes de lazo/nodo.
En el campo
Síntoma
Corrientes o voltajes que “no pueden ser” según un solo lazo
Dónde mirar
Segundas fuentes, retornos comunes, puentes
Causas probables
- Ignorar una fuente
- sentido de corriente mal supuesto
- neutros compartidos
Qué medir
- Corrientes en cada cable de un nodo
- voltajes alrededor de un lazo
Qué no hacer
- Forzar el circuito a “un solo serie” en el papel
Checklist
- Enuncio KVL y KCL en mis palabras
- Etiqueto corrientes y polaridades antes de escribir ecuaciones
- Mantengo una sola convención de signos
- Interpreto corrientes negativas como sentido invertido
- Uso KCL/KVL para verificar mediciones en nodos y lazos
- Sé cuándo Ohm+reducción ya no basta