Contenido

• Pasos
• Consejos

La forma más sencilla de imaginar un circuito en serie es pensar en una cadena de elementos. Estos elementos están dispuestos consecutivamente en la misma línea. Por lo tanto, solo hay un camino que pueden tomar los electrones y las cargas. Después de comprender los detalles involucrados en una asociación en serie, puede aprender a calcular la corriente eléctrica total.

Pasos

Parte 1 de 4: Aprendizaje de terminología básica

1. 

   Entiende lo que es actual. La corriente eléctrica es un flujo ordenado de partículas cargadas eléctricamente (como electrones) o, matemáticamente, el flujo de cargas por unidad de tiempo. Pero, ¿qué es una carga y un electrón? El electrón es una partícula cargada negativamente. La carga es una propiedad física de la materia que se utiliza para identificar si está cargada positiva o negativamente. Como los imanes, las cargas de señales iguales se repelen y las cargas de señales opuestas son atraídas.
   • Usemos el agua como ejemplo. El agua está formada por la molécula de H₂O (dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos). Sabemos que el átomo de oxígeno y los átomos de hidrógeno se unen para formar la molécula de H₂EL.
   • Una corriente de agua está formada por millones y millones de estas moléculas. Podemos comparar la corriente del agua con la corriente eléctrica; las moléculas de agua equivalen a los electrones y la carga eléctrica a los átomos de hidrógeno y oxígeno.

2. 

   
   
   Comprenda cuál es la diferencia de potencial. La diferencia de potencial (también llamada voltaje eléctrico) es la "fuerza" que hace que la corriente eléctrica se mueva. Para ilustrar qué es una diferencia de potencial, pensemos en una batería: en su interior, hay una serie de reacciones químicas que conducen a una aglomeración de electrones en su polo positivo.
   • Si conectamos el polo positivo de la batería al polo negativo a través de un cable, haremos que los electrones se muevan juntos (esto se debe a la repulsión de cargas de una misma señal).
   • Debido al principio de conservación de la carga eléctrica (dice que la suma de las cargas eléctricas en un sistema aislado debe ser constante), los electrones intentarán equilibrar las cargas en el sistema desde el punto de mayor concentración hasta el punto de menor concentración (es decir, desde el polo positivo al polo negativo de la batería).
   • Este movimiento de electrones produce una diferencia de potencial (o simplemente ddp).

3. 

   
   
   Comprende qué es la resistencia. La resistencia eléctrica es la oposición al flujo de cargas eléctricas.
   • Las resistencias son componentes de un circuito que tienen una resistencia significativa. Están dispuestos en determinadas partes del circuito para regular el flujo de cargas o electrones.
   • Si no hay resistencias en el circuito, no habrá control del movimiento de los electrones. En este caso, el equipo puede recibir cargas excesivas y acabar dañándose (o sobrecalentarse por sobrecarga).

Parte 2 de 4: Cálculo de la corriente eléctrica total de un circuito en serie

1. 

   
   
   Calcula la resistencia total. Toma una pajita de plástico y bebe un poco de agua. Ahora, tritura algunas partes de la pajita y vuelve a beber. ¿Notaste alguna diferencia? El líquido debe llegar en una cantidad menor. Cada parte abollada de la pajilla actúa como una resistencia; sirven para bloquear el paso del agua (que a su vez desempeña el papel de corriente eléctrica). Como las abolladuras están en secuencia, decimos que están en serie. Con base en este ejemplo, podemos concluir que la resistencia total de una asociación en serie será igual a:
   • R_(total) = R₁ + R₂ + R₃.

2. 

   Calcule la diferencia en el potencial total. En la mayoría de los casos, el valor total de ddp se proporcionará en el estado de cuenta; si el problema proporciona los valores de ddp individuales para cada resistencia, podemos usar la siguiente ecuación:
   • U_(total) = U₁ + U₂ + U₃.
   • ¿Por qué esta ecuación? Consideremos de nuevo la analogía de la paja: después de amasarla, ¿qué sucede? Deberá empujar más fuerte para que el agua pase a través de la pajilla. La fuerza total que haga depende de la suma de las fuerzas requeridas en cada punto arrugado de la pajilla.
   • La "fuerza" necesaria es la diferencia de potencial; provoca el flujo de agua o corriente eléctrica. Por lo tanto, podemos concluir que el ddp total se calculará sumando los ddps individuales de cada resistor.

3. 

   Calcule la corriente eléctrica total del sistema. Usando nuevamente la analogía de la pajita: después de amasarla, ¿cambia la cantidad de agua? No. Aunque la velocidad del líquido cambia, la cantidad de agua que bebe no cambia. Si miras el agua entrando y saliendo de las partes trituradas de la pajita, notarás que estas dos cantidades son iguales; esto se debe a la velocidad fija del flujo de líquido. Por tanto, podemos afirmar que:
   • yo₁ = Yo₂ = Yo₃ = Yo_(total).

4. 

   Recuerda la primera ley de Oh M. Además de las ecuaciones que se muestran, también puede usar la ecuación de la ley de Oh M: relaciona la diferencia de potencial (ddp), la corriente total y la resistencia del circuito.
   • U_(total) = Yo_(total) x R_(total).

5. 

   Resuelve el siguiente ejemplo. Tres resistencias, R₁ = 10Ω, R₂ = 2Ω y R₃ = 9Ω, están asociados en serie. La diferencia de potencial aplicada al circuito es de 2,5 V. Calcule el valor de la corriente eléctrica total. Para empezar, calculemos la resistencia total del circuito:
   • R_(total) = 10Ω + 2Ω + 9Ω.
   • Por lo tanto, R_(total)= 21Ω

6. 

   Aplicar la ley de Oh M para determinar el valor total de la corriente eléctrica:
   • U_(total) = Yo_(total) x R_(total).
   • yo_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • yo_(total) = 2,5 V / 21 Ω.
   • yo_(total) = 0.1190A.

Parte 3 de 4: Calcular la corriente eléctrica total de un circuito en paralelo

1. 

   Comprende qué es un circuito paralelo. Como su nombre lo indica, el circuito paralelo contiene elementos dispuestos en paralelo. Para esto, se utilizan múltiples cables para crear caminos a través de los cuales puede viajar la corriente eléctrica.

2. 

   Calcule la diferencia en el potencial total. Como ya se ha explicado toda la terminología en el apartado anterior, pasamos directamente a la demostración de las ecuaciones aplicadas en circuitos en paralelo. Para ilustrar, imagine una tubería con dos horquillas (con diferentes diámetros). Para que el agua pase por las dos tuberías, ¿será necesario aplicar diferentes fuerzas en cada una de ellas? No. Solo necesitará la fuerza suficiente para hacer fluir el agua. Por tanto, considerando que el agua juega el papel de corriente eléctrica y que la fuerza juega el papel de diferencia de potencial, podemos decir que:
   • U_(total) = U₁ = U₂ = U₃.

3. 

   Calcule la resistencia eléctrica total. Suponga que quiere regular el agua que pasa por las dos tuberías. Cuál sería la mejor forma de hacer esto? ¿Usa solo una válvula de cierre en cada horquilla o instala varias válvulas consecutivamente? La segunda opción sería la mejor opción. Para las resistencias, la analogía funciona de la misma manera. Las resistencias conectadas en serie regulan la corriente eléctrica de una forma mucho más eficiente que cuando están conectadas en paralelo. La ecuación utilizada para calcular la resistencia total en un circuito en paralelo es:
   • 1 / R_(total) = (1 / R₁) + (1 / R₂) + (1 / R₃).

4. 

   Calcula la corriente eléctrica total. Volviendo a nuestro ejemplo: el camino por el que pasa el agua se divide. Lo mismo se aplica a la corriente eléctrica. Como hay múltiples caminos por los que pueden viajar las cargas, decimos que la corriente está dividida. Los diferentes caminos no necesariamente recibirán la misma cantidad de cargas. Esto depende de las resistencias y materiales de cada cable. Por tanto, la ecuación para calcular la corriente eléctrica total será la suma de las corrientes de cada trayecto:
   • yo_(total) = Yo₁ + Yo₂ + Yo₃.
   • No podemos utilizar esta fórmula sin los valores de corriente eléctrica individuales. Para este caso, también podemos aplicar la primera ley de Oh M.

Parte 4 de 4: Resolver un ejemplo con circuitos en paralelo y en serie

1. 

   Resuelve el siguiente ejemplo. Cuatro resistencias en un circuito se dividen en dos cables en paralelo. La primera cadena contiene R₁ = 1Ω y R₂ = 2Ω. El segundo cable contiene R₃ = 0.5Ω y R₄ = 1,5 Ω. Las resistencias de cada cable están asociadas en serie. La diferencia de potencial aplicada al primer cable es de 3 V. Calcula el valor total de la corriente eléctrica.

2. 

   Comience calculando la resistencia total. Dado que las resistencias en cada cable están conectadas en serie, primero calculamos la resistencia total en cada cable.
   • R₍₁₊₂₎ = R₁ + R₂.
   • R₍₁₊₂₎ = 1Ω + 2Ω.
   • R₍₁₊₂₎ = 3Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = R₃ + R₄.
   • R₍₃₊₄₎ = 0,5Ω + 1,5Ω.
   • R₍₃₊₄₎ = 2Ω.

3. 

   Sustituya los valores del paso anterior en la ecuación para asociaciones paralelas. Como los cables están asociados en paralelo, ahora aplicamos los valores del elemento anterior en la ecuación para conexiones en paralelo.
   • (1 / R_(total)) = (1 / R₍₁₊₂₎) + (1 / R₍₃₊₄₎).
   • (1 / R_(total)) = (1/3Ω) + (1/2Ω).
   • (1 / R_(total)) = 5/6.
   • R_(total) = 1,2Ω.

4. 

   Calcule la diferencia en el potencial total. Como la diferencia de potencial es la misma en una asociación paralela, podemos decir que:
   • U_(total) = U₁ = 3 V.

5. 

   Aplicar la ley de Oh M. Ahora, use la ley de Oh M para determinar el valor de la corriente eléctrica total.
   • U_(total) = Yo_(total) x R_(total).
   • yo_(total) = U_(total)/ R_(total).
   • yo_(total) = 3 V / 1,2 Ω.
   • yo_(total) = 2,5 A.

Consejos

• El valor de la resistencia total de un circuito en paralelo es siempre menor que el valor de la resistencia de todas las otras resistencias en la asociación.
• Terminologías importantes:
  • Circuito eléctrico: conjunto de componentes (resistencias, condensadores e inductores) conectados mediante cables por los que pasa una corriente eléctrica en orden.
  • Resistencias: componentes que pueden reducir la intensidad de una corriente eléctrica.
  • Corriente eléctrica: flujo ordenado de cargas eléctricas. Su unidad S.I. es la amperio (EL).
  • Diferencia de potencial (ddp): trabajo producido por unidad de carga eléctrica. Su unidad S.I. es la voltio (V).
  • Resistencia eléctrica: medida de oposición al paso de corriente eléctrica. Su unidad S.I. es la Oh M (Ω).