Definición de un circuito eléctrico simple de la serie

Definición de un circuito eléctrico simple de la serie

Familiarizarse con los conceptos básicos de la electrónica significa entender los circuitos, cómo funcionan y cómo calcular cosas como la resistencia total en torno a los diferentes tipos de circuitos. Los circuitos del mundo real pueden complicarse, pero puede comprenderlos con el conocimiento básico que obtiene de circuitos más simples e idealizados.

Los dos tipos principales de circuitos son serie y paralelo. en un circuito en serie, todos los componentes (como las resistencias) están dispuestos en una línea, con un solo lazo de cable que forma el circuito. un circuito paralelo se divide en múltiples caminos con uno o más componentes en cada uno. el cálculo de circuitos en serie es fácil, pero es importante comprender las diferencias y cómo trabajar con ambos tipos.

Los fundamentos de los circuitos eléctricos.

La electricidad solo fluye en los circuitos. en otras palabras, necesita un bucle completo para que algo funcione. Si rompe ese bucle con un interruptor, la energía deja de fluir y su luz (por ejemplo) se apagará. una definición de circuito simple es un circuito cerrado de un conductor por el que los electrones pueden viajar, que generalmente consiste en una fuente de energía (una batería, por ejemplo) y un componente o dispositivo eléctrico (como una resistencia o una bombilla de luz) y un cable conductor.

Tendrá que familiarizarse con alguna terminología básica para comprender cómo funcionan los circuitos, pero estará familiarizado con la mayoría de los términos de la vida cotidiana.

una "diferencia de voltaje" es un término para la diferencia en energía potencial eléctrica entre dos lugares, por unidad de carga. Las baterías funcionan creando una diferencia de potencial entre sus dos terminales, lo que permite que una corriente fluya de una a otra cuando están conectadas en un circuito. El potencial en un punto es técnicamente el voltaje, pero las diferencias en el voltaje son lo importante en la práctica. una batería de 5 voltios tiene una diferencia de potencial de 5 voltios entre los dos terminales y 1 voltio = 1 julios por culombio.

la conexión de un conductor (como un cable) a ambos terminales de una batería crea un circuito, con una corriente eléctrica que fluye a su alrededor. la corriente se mide en amperios, lo que significa coulombs (de carga) por segundo.

cualquier conductor tendrá "resistencia" eléctrica, lo que significa la oposición del material al flujo de corriente. la resistencia se mide en ohmios (), y un conductor con 1 ohmio de resistencia conectado a un voltaje de 1 voltio permitiría que fluya una corriente de 1 amperio.

la relación entre estos está encapsulada por la ley de ohm:

v = ir

en palabras, "el voltaje es igual a la corriente multiplicada por la resistencia".

Serie contra circuitos paralelos.

los dos tipos principales de circuitos se distinguen por la forma en que los componentes están dispuestos en ellos.

una definición de circuito en serie simple es "un circuito con los componentes dispuestos en línea recta, por lo que toda la corriente fluye a través de cada componente a su vez". Si realizó un circuito de circuito básico con una batería conectada a dos resistencias, y luego Una conexión que vuelve a la batería, las dos resistencias serían en serie. por lo tanto, la corriente pasaría del terminal positivo de la batería (por convención, se trata la corriente como si surgiera del extremo positivo) al primer resistor, de eso al segundo resistor y luego a la batería.

Un circuito paralelo es diferente. un circuito con dos resistencias en paralelo se dividiría en dos pistas, con una resistencia en cada una. cuando la corriente llega a una unión, la misma cantidad de corriente que entra en la unión también tiene que salir de la unión. Esto se conoce como la conservación de carga, o específicamente para la electrónica, la ley actual de kirchhoff. Si los dos caminos tienen la misma resistencia, una corriente igual fluirá hacia ellos, por lo que si 6 amperios de corriente alcanzan una unión con igual resistencia en ambos caminos, 3 amps fluirán hacia abajo en cada uno. Las rutas se vuelven a unir antes de volver a conectar la batería para completar el circuito.

Cálculo de resistencia para un circuito en serie.

el cálculo de la resistencia total a partir de resistencias múltiples enfatiza la distinción entre circuitos en serie y en paralelo. para un circuito en serie, la resistencia total ( r total ) es solo la suma de las resistencias individuales, por lo que:

r_ {total} = r_1 + r_2 + r_3 + ...

el hecho de que sea un circuito en serie significa que la resistencia total en el camino es solo la suma de las resistencias individuales en él.

para un problema de práctica, imagine un circuito en serie con tres resistencias: r 1 = 2, r 2 = 4 Ω y r 3 = 6 Ω. Calcular la resistencia total en el circuito.

esta es simplemente la suma de las resistencias individuales, por lo que la solución es:

\ begin {alineado} r_ {total} & = r_1 + r_2 + r_3 \\ & = 2 \; \ omega \; + 4 \; \ omega \; +6 \; \ omega \\ & = 12 \; \ omega \ end {alineado}

Cálculo de resistencia para un circuito paralelo.

Para circuitos paralelos, el cálculo de r total es un poco más complicado. la fórmula es:

{1 \ anterior {2pt} r_ {total}} = {1 \ anterior {2pt} r_1} + {1 \ anterior {2pt} r_2} + {1 \ anterior {2pt} r_3}

recuerde que esta fórmula le proporciona el recíproco de la resistencia (es decir, una dividida por la resistencia). por lo que necesita dividir uno por la respuesta para obtener la resistencia total.

Imagina que las mismas tres resistencias de antes estaban dispuestas en paralelo. La resistencia total estaría dada por:

\ begin {alineado} {1 \ anterior {2pt} r_ {total}} & = {1 \ anterior {2pt} r_1} + {1 \ anterior {2pt} r_2} + {1 \ anterior {2pt} r_3} \\ & = {1 \ anterior {2pt} 2 \; Ω} + {1 \ anterior {2pt} 4 \; Ω} + {1 \ anterior {2pt} 6 \; Ω} \\ & = {6 \ anterior {2pt} 12 \; Ω} + {3 \ anterior {2pt} 12 \; Ω} + {2 \ anterior {2pt} 12 \; Ω} \\ & = {11 \ anterior {2pt} 12Ω} \\ & = 0.917 \; Ω ^ {- 1} \ end {alineado}

pero esto es 1 / r total , entonces la respuesta es:

\ begin {alineado} \ r_ {total} & = {1 \ anterior {2pt} 0.917 \; Ω ^ {- 1}} \\ & = 1.09 \; \ omega \ end {alineado}

Cómo resolver un circuito combinado en serie y paralelo.

puede dividir todos los circuitos en combinaciones de circuitos en serie y en paralelo. una rama de un circuito paralelo podría tener tres componentes en serie, y un circuito podría estar compuesto por una serie de tres secciones paralelas y ramificadas en una fila.

Resolver problemas como este solo significa dividir el circuito en secciones y resolverlas sucesivamente. Considere un ejemplo simple, donde hay tres ramas en un circuito paralelo, pero una de esas ramas tiene una serie de tres resistencias conectadas.

El truco para resolver el problema es incorporar el cálculo de resistencia en serie en el más grande para todo el circuito. Para un circuito paralelo, debes usar la expresión:

{1 \ anterior {2pt} r_ {total}} = {1 \ anterior {2pt} r_1} + {1 \ anterior {2pt} r_2} + {1 \ anterior {2pt} r_3}

pero la primera rama, r 1 , en realidad está hecha de tres resistencias diferentes en serie. así que si te enfocas en esto primero, sabes que:

r_1 = r_4 + r_5 + r_6

imagina que r 4 = 12, r 5 = 5 Ω y r 6 = 3 Ω. La resistencia total es:

\ begin {alineado} r_1 & = r_4 + r_5 + r_6 \\ & = 12 \; \ omega \; + 5 \; \ omega \; + 3 \; \ omega \\ & = 20 \; \ omega \ end {alineado}

Con este resultado para la primera rama, puede ir al problema principal. con una sola resistencia en cada una de las rutas restantes, digamos que r 2 = 40 Ω y r 3 = 10 Ω. ahora puedes calcular:

\ begin {alineado} {1 \ anterior {2pt} r_ {total}} & = {1 \ anterior {2pt} r_1} + {1 \ anterior {2pt} r_2} + {1 \ anterior {2pt} r_3} \\ & = {1 \ anterior {2pt} 20 \; Ω} + {1 \ anterior {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ anterior {2pt} 10 \; Ω} \\ & = {2 \ anterior {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ anterior {2pt} 40 \; Ω} + {4 \ anterior {2pt} 40 \; Ω} \\ & = {7 \ anterior {2pt} 40 \; Ω} \\ & = 0.175 \; Ω ^ {- 1} \ end {alineado}

entonces eso significa:

\ begin {alineado} \ r_ {total} & = {1 \ anterior {2pt} 0.175 \; Ω ^ {- 1}} \\ & = 5.7 \; \ omega \ end {alineado}

otros cálculos

La resistencia es mucho más fácil de calcular en un circuito en serie que en un circuito paralelo, pero no siempre es así. Las ecuaciones de capacitancia ( c ) en circuitos en serie y en paralelo funcionan básicamente en sentido contrario. para un circuito en serie, tiene una ecuación para el recíproco de capacitancia, por lo que calcula la capacitancia total ( c total ) con:

{1 \ anterior {2pt} c_ {total}} = {1 \ anterior {2pt} c_1} + {1 \ anterior {2pt} c_2} + {1 \ anterior {2pt} c_3} + ....

y luego tienes que dividir uno por este resultado para encontrar c total .

para un circuito paralelo tienes una ecuación más simple:

c_ {total} = c_1 + c_2 + c_3 + ....

sin embargo, el enfoque básico para resolver problemas con circuitos en serie frente a paralelos es el mismo.



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