Definición de un circuito eléctrico simple en serie

Definición de un circuito eléctrico simple en serie

familiarizarse con los conceptos básicos de la electrónica significa comprender los circuitos, cómo funcionan y cómo calcular cosas como la resistencia total alrededor de los diferentes tipos de circuitos. Los circuitos del mundo real pueden complicarse, pero puede comprenderlos con los conocimientos básicos que obtiene de los 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 bucle de cable que forma el circuito. un circuito paralelo se divide en múltiples caminos con uno o más componentes en cada uno. Calcular los 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 circuitos. en otras palabras, necesita un ciclo completo para que algo funcione. Si rompe ese bucle con un interruptor, la corriente 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 alimentación (una batería, por ejemplo) y un componente o dispositivo eléctrico (como una resistencia o una bombilla) y un cable conductor.

necesitará 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 la 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 de 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 julio por coulomb.

conectar 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 (Ω), y un conductor con 1 ohmio de resistencia conectado a un voltaje de 1 volt permitiría que fluya una corriente de 1 amp.

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 versus circuitos paralelos

Los dos tipos principales de circuitos se distinguen por cómo se organizan los componentes en ellos.

Una definición simple de circuito en serie es "un circuito con los componentes dispuestos en línea recta, de modo que toda la corriente fluya a través de cada componente a su vez". Si realizó un circuito de bucle básico con una batería conectada a dos resistencias, y luego tiene Una conexión que vuelve a la batería, las dos resistencias estarían en serie. entonces la corriente iría desde el terminal positivo de la batería (por convención, usted trata la corriente como si saliera del extremo positivo) a la primera resistencia, desde esa a la segunda resistencia y luego de vuelta 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 alcanza una unión, la misma cantidad de corriente que ingresa a la unión también tiene que salir de la unión. Esto se llama la conservación de la carga, o específicamente para la electrónica, la ley actual de Kirchhoff. Si las dos rutas tienen la misma resistencia, una corriente igual fluirá por ellas, por lo que si 6 amperios de corriente alcanzan una unión con igual resistencia en ambas rutas, 3 amperios fluirán por cada una. los caminos se vuelven a unir antes de volver a conectarse a la batería para completar el circuito.

cálculo de resistencia para un circuito en serie

El cálculo de la resistencia total de múltiples resistencias enfatiza la distinción entre series y circuitos paralelos. Para un circuito en serie, la resistencia total ( r total ) es solo la suma de las resistencias individuales, entonces:

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 Ω, r 2 = 4 Ω y r 3 = 6 Ω. Calcule la resistencia total en el circuito.

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

recuerda que esta fórmula te da el recíproco de la resistencia (es decir, uno dividido por la resistencia). entonces necesitas dividir uno por la respuesta para obtener la resistencia total.

imagina que esas mismas tres resistencias de antes estaban dispuestas en paralelo. la resistencia total estaría dada por:

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

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

\ begin {alineado} \ r_ {total} & = {1 \ above {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 series y circuitos paralelos. 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 por turnos. 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 la resistencia en serie al más grande para todo el circuito. para un circuito paralelo, debe usar la expresión:

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

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

r_1 = r_4 + r_5 + r_6

imagine que r 4 = 12 Ω, 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 pasar 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 \ above {2pt} r_ {total}} & = {1 \ above {2pt} r_1} + {1 \ above {2pt} r_2} + {1 \ above {2pt} r_3} \\ & = {1 \ arriba {2pt} 20 \; Ω} + {1 \ arriba {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ arriba {2pt} 10 \; Ω} \\ & = {2 \ arriba {2pt} 40 \; Ω} + {1 \ arriba {2pt} 40 \; Ω} + {4 \ arriba {2pt} 40 \; Ω} \\ & = {7 \ arriba {2pt} 40 \; Ω} \\ & = 0.175 \; Ω ^ {- 1} \ end {alineado}

entonces eso significa:

\ begin {alineado} \ r_ {total} & = {1 \ above {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 en paralelo, pero ese no es siempre el caso. Las ecuaciones de capacitancia ( c ) en circuitos en serie y en paralelo funcionan básicamente al revés. para un circuito en serie, tiene una ecuación para el recíproco de capacitancia, por lo que calcula la capacitancia total ( c total ) con:

{1 \ above {2pt} c_ {total}} = {1 \ above {2pt} c_1} + {1 \ above {2pt} c_2} + {1 \ above {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 versus en paralelo es el mismo.



Continuar Leyendo >

Articulos relacionados a la energia