FÍSICA: ELECTRICIDAD: Circuitos de corriente continua - 7ª parte
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Física

ELECTRICIDAD

Circuitos de corriente continua - 7ª parte


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Circuitos serie

Introducción

hora que ya hemos estudiado la Ley de Ohm, podemos introducirnos en las tres disposiciones que puede adoptar un circuito de corriente continua: serie, paralelo y serie paralelo, y realizar cálculos sobre los tres parámetros básicos: voltaje, intensidad y resistencia.

La ley de Ohm puede ser aplicada a todo el circuito o sólo una parte de él. Igualmente, se puede emplear para conocer un valor en determinada parte del circuito sabiendo los otros dos valores.

En algunos casos, es posible realizar cálculos de caídas de tensión en resistencias serie sin necesidad de aplicar estrictamente la ley de Ohm. Esto puede suceder cuando conocemos el voltaje de la fuente y el valor de las resistencias; para ello se aplica lo que se conoce como fórmula del divisor de tensión, que se explicará más abajo.

Características de los circuitos serie

Cuando hablamos de un circuito serie, estamos dando por hecho que agrupa al menos dos resistencias en serie, es decir, en línea. En esta disposición los valores totales de resistencia, corriente y voltaje presentan unas determinadas características que vamos a tratar a continuación, y que son fundamentos básicos para el estudio de cualquier otro circuito más complejo en el que intervengan componentes resistivos en serie:

Resistencia

En un circuito serie las resistencias se suman, y ese valor es la oposición total que ofrece al paso de la corriente. Por ejemplo, si el circuito presenta dos resistencias en serie, una de 12 ohmios (R1) y la otra de 8 ohmios (R2), la resistencia total del circuito (Rt) será de 20 ohmios.

Características de los circuitos serie

Es indiferente el número de resistencias que agrupe el circuito, si todas están en serie con la fuente, todas ellas se suman siempre para calcular el valor total de resistencia.

Corriente

La intensidad de corriente en un circuito serie es siempre la misma en cualquier parte de él. La corriente fluye por todos sus componentes, y si la medimos con un amperímetro observaremos que su valor no cambia, independientemente del punto elegido para medirla.

Así, si en el circuito anterior hay una corriente de 0,5 amperios (más adelante aprenderemos a calcularla) esta corriente es la misma en R1, en R2 o en cualquier punto del cable a lo largo de todo el circuito. Si este circuito lo cortamos en algún punto, el flujo de corriente se interrumpirá.

Voltaje (caída de tensión)

Cuando un circuito serie está cerrado, la corriente que circula por cada resistencia provoca en ellas una caída de tensión (en voltios) proporcional a su valor (en ohmios), por tanto, el voltaje (caída de tensión) en las resistencias de un circuito serie, al contrario de lo que sucede con la corriente, varía según el valor de cada una de ellas.

En cualquier caso, la suma total de los valores de tensión caídos en las resistencias es siempre igual al valor del voltaje de la fuente. Así, por ejemplo, si un circuito serie posee dos resistencias, en las cuales caen 6 y 4 voltios respectivamente, la suma de ambas caídas nos da el valor del voltaje de la fuente (E), en este caso E=6+4=10V.

Nota.- Más adelante, cuando estudiemos la ley de Kirchhoff, veremos que en un circuito puede existir más de una fuente de alimentación, y que cuando están conectadas en serie pueden sumarse u oponerse (según la orientación de sus polos), lo cual afecta sustancialmente al nivel de voltaje aplicado al circuito. Los valores de caída de tensión en las resistencia de un circuito serie pueden calcularse fácilmente aplicando la fórmula del divisor de tensión.

Fórmula del divisor de tensión

En el circuito serie anterior si la fuente (E) fuese de 10 voltios, se distribuirá la tensión entre ambas resistencias proporcionalmente de acuerdo con su valor: 6 voltios para la resistencia de 12 ohmios, y 4 voltios para la resistencia de 8 ohmios.

Fórmula del divisor de tensión

Estos valores podríamos calcularos aplicando la ley de Ohm, pero para ello necesitaríamos trabajar con tres parámetros, de los cuales uno de ellos sería el valor incógnita, sin embargo, en la fórmula del divisor de tensión sólo se utilizan dos parámetros, uno es la tensión o voltaje de la fuente (E) y otro la resistencia (R), siendo innecesario conocer el valor de la corriente (I) para hallar el resultado.

En nuestro caso, si deseamos calcular el valor de la caída de tensión (V) en R2 (V2), aplicaríamos la fórmula del divisor de tensión:

Fórmula del divisor de tensión

Por su parte, para calcular la caída de tensión en R1 (V1), solo tendríamos que sustituir en la fórmula el valor de R2 por el de R1. En nuestro ejemplo el valor resultante sería: V1 = 6 V. No obstante, en un circuito tan sencillo de sólo dos resistencias en serie, este segundo valor puede ser deducido sin necesidad de utilizar la fórmula del divisor de tensión, restando simplemente del valor de la fuente (E), ya que: V1 = E - V2 = 10 - 4 = 6V. Esto es lógico, puesto que el máximo voltaje disponible en el circuito es el de la fuente (E), que son 10 voltios, y dado que de esos 10 caen 4 en la resistencia R2, el resto del voltaje (6 voltios) tiene que caer forzosamente en la otra resistencia R1.

Esta fórmula puede aplicarse a cualquier circuito serie independientemente del número de resistencias que contenga, para ello sólo hay que sumar en el divisor tantos valores como resistencias agrupe el circuito, colocando siempre en el dividendo el valor de la resistencia cuya caída de tensión deseamos conocer.

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