Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Éstas igualdades son las dadas por la ley de nodos (corrientes) y la ley de mallas (tensiones), pero antes, para poder comprender a la perfección las leyes de Kirchhoff se deben tener en cuenta algunos conceptos previos:
Conceptos previos
• Nodo: Es un punto en común a 2 o más elementos. También mencionamos como nodo a algún punto del circuito que se quiera destacar. Por ejemplo para marcar un potencial.
• Nudo o unión: Es un punto común a 3 o más elementos.
• Rama: es toda conexión serie de uno o más elementos entre dos puntos.
• Lazo: Es toda trayectoria cerrada del circuito.
• Malla: Es aquel lazo que no puede dividirse y que no contiene otro lazo. Según la definición, toda malla es un lazo pero no a la inversa. También se cumple que una rama no puede ser común a más de dos mallas. En la práctica suele llamarse malla a todo lazo aunque estrictamente no lo sea.
Leyes de Kirchhoff
1) Primera ley de Kirchhoff o Ley de nodos
Esta ley también es llamada ley de corrientes y nos dice que:
En cualquier nodo, la suma de la corriente que entra en ese nodo es igual a la suma de la corriente que sale. De igual forma, La suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
I1 + I3 = I4 + I2
I1 – I2 + I3 – I4 = 0
O sea:
\mathbf{\sum _{k=1}^nI_k\ =0}
2) Segunda ley de Kirchhoff o Ley de mallas
Esta ley es llamada también ley de tensiones y nos dice que:
En toda malla la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, En toda malla la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.
En la malla I:
VR1 + VR3 – V = 0
En la malla II:
VR2 + VR4 – VR3 = 0
En general:
\mathbf{\sum _{k=1}^nVk\ =0}
Como VR = IR × R, se puede sustituir en las ecuaciones anteriores si no se tiene el dato de las tensiones sobre las resistencias. Utilizando Ley de nodos y Ley de mallas se pueden calcular todas las variables faltantes.