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CR · Análisis DC

La ley de corrientes de Kirchhoff

En un punto de un circuito, las corrientes se dividen y se juntan. El simple hecho de que en ese punto no se acumula carga se convierte en una regla poderosa que ata las corrientes que entran con las que salen, y en esta unidad verás cómo usarla para hallar una corriente desconocida.

Lleva a 0 la suma de corrientes del nudo

En el nudo central N se juntan cuatro ramas, y ya se conocen las corrientes de tres de ellas. Contando como + la corriente que entra y como − la que sale, cambia la corriente I4 de la cuarta rama hasta que la corriente que entra en el nudo iguale a la que sale. Entonces la suma de las corrientes es exactamente 0.

Corriente desconocida I4 (entra +)I4 = −3 A
Suma algebraica del nodo
ΣI = −5 A
(+5) + (−3) + (−4) + (−3)
Desequilibrado

La carga no se acumula en un nodo

Un nudo es solo un punto donde se juntan cables; no tiene dónde guardar carga. Si entrara más corriente de la que sale, la diferencia se iría acumulando como carga sin parar y el potencial se dispararía sin límite, pero eso nunca ocurre en la práctica. Así que la corriente que entra y la que sale deben ser exactamente iguales en todo instante; es la conservación de la carga tal como aparece en un nudo.

Los signos ligan entrada y salida

Si la corriente que entra se toma como + y la que sale como −, decir que lo que entra iguala a lo que sale se resume en una sola línea: la suma de todas las corrientes, con su signo, es 0. ΣI = 0. Haya las ramas que haya, y se hayan supuesto como se hayan supuesto los sentidos al principio, la ecuación cuadra sola con tal de mantener los signos de forma coherente. Si una corriente circula en realidad al revés, su valor simplemente sale negativo.

Una ecuación resuelve una corriente

Si en un nudo solo hay una corriente desconocida, la única ecuación ΣI = 0 da su valor de inmediato. Se suman las corrientes conocidas con su signo, y la desconocida es el valor que hace 0 esa suma. En esta figura, +5, −3 y −4 suman −2, así que la cuarta corriente debe ser +2. Al resolver un circuito completo, plantear así una ecuación KCL en cada nudo es el punto de partida del análisis nodal.

ObservaΣI = 0
La suma algebraica de las corrientes del nudo es 0.
EligeIin ? Iout
La corriente que entra iguala a la que sale.
Completa5 − 3 − 4 = ?
Las corrientes conocidas suman −2.
Por tu cuentaI4 = ?
La desconocida es el valor que hace 0 la suma.

De vuelta a la primera pantalla

Al cambiar la corriente desconocida, la suma algebraica del nudo partió con un signo, cruzó el 0 y pasó al signo contrario, y en el punto en que la suma valía exactamente 0, I4 era +2A. Ese es el valor que completa −2, la suma de los conocidos +5, −3 y −4. Un solo hecho sencillo, que en un nudo no se acumula carga, señaló la corriente desconocida de un golpe.

La ley de corrientes de Kirchhoff (KCL) establece que la corriente que entra en un nudo es igual a la que sale. Tomando la entrada como + y la salida como −, ΣI = 0: la suma de las corrientes con su signo es 0. Como un nudo no puede almacenar carga (conservación de la carga), la ley se cumple siempre, y plantear esta ecuación en cada nudo es la base del análisis nodal.