FÍSICA: ELECTRICIDAD: Circuitos de corriente continua - 10ª parte
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Física

ELECTRICIDAD

Circuitos de corriente continua - 10ª parte


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Circuitos serie (continuación)

Aplicando la ley de Ohm (continuación)

Calculando las fuentes de voltaje necesarias en un circuito

letra capitular En la página anterior se expuso un problema básico de diseño, y estudiamos cómo calcular el valor de las resistencias necesarias en un circuito, para que a través de ellas circulara una corriente determinada de antemano.

Ahora, determinando también de antemano una serie de corrientes, nos centraremos en otro parámetro incógnita, el voltaje de la fuente. Aplicaremos la ley de Ohm para calcular los valores de las fuentes de alimentación necesarias para cada valor de corriente propuesto.

Para ello, consideremos un circuito que presenta una resistencia (R1) conmutable a tres fuentes de alimentación (E1, E2 y E3), a través de un conmutador de tres posiciones. Se ha establecido como condición, que a través de la citada resistencia tiene que pasar una corriente de 2, 4 y 5 amperios en cada posición respectiva del conmutador (A, B y C). Se trata de calcular qué valor tiene que tener cada fuente para que a través de la resistencia circule la intensidad de corriente que se propone.

Calculando las fuentes de voltaje necesarias en un circuito serie
Esquema completo del circuito propuesto

En primer lugar, lo procedente es simplificar el circuito para cada una de las posiciones. Comenzando por la posición A, cuando el conmutador cierra el circuito entra en funcionamiento la fuente E1, quedando las demás fuera de él.

Calculando las fuentes de voltaje necesarias en un circuito serie
Circuito simplificado para averiguar E1

En el circuito simplificado, los elementos inactivos están atenuados para una mejor observación. En estas condiciones, el esquema es suficientemente claro, y ya podemos aplicar la ley de Ohm para averiguar qué valor debemos dar a la fuente E1 para que a través de la resistencia R1 circule una corriente (I1) de 2 amperios.

Puesto que conocemos el valor de la resistencia (10 ohmios), y el de la corriente que debe circular por ella (2 amperios), ya tenemos los dos parámetros necesarios para aplicar ley de Ohm.

E1 = I1 R1 = 2 x 10 = 20 V

Por tanto, hay que insertar una fuente de alimentación de 20 voltios en el circuito de la posición A, para que a través de la resistencia circule una corriente de 2 amperios.

El cálculo de las otras dos fuentes (E2 y E3) sigue exactamente el mismo proceso que para E1, simplificando el circuito para las posiciones respectivas B y C, no necesitando más explicación gráfica por su simplicidad. Las operaciones que proceden son las siguientes:

Para E2 (posición B del circuito)

Sabido que la resistencia R1=10 ohmios, y que la corriente (I2) que debe circular por ella es de 4 amperios, aplicando la ley de Ohm:

E2 = I2 R1 = 4 x 10 = 40 V

Por tanto, hay que insertar una fuente de alimentación de 40 voltios en el circuito de la posición B, para que a través de la resistencia circule una corriente (I2) de 4 amperios.

Para E3 (posición C del circuito)

Sabiendo que la resistencia R1=10 ohmios, y que la corriente (I3) que debe circular por ella es de 5 amperios, aplicando la ley de Ohm:

E3 = I3 R1 = 5 x 10 = 50 V

Por tanto, hay que insertar una fuente de alimentación de 50 voltios en el circuito de la posición C, para que a través de la resistencia circule una corriente (I3) de 5 amperios.

En resumen: Las tres fuentes a insertar, son de 20, 40 y 50 voltios, que nos darán unas corrientes respectivas de 2, 4 y 5 amperios, para una resistencia fija de 10 ohmios.

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