Concepto De Pila Circuitos Electricos Con Pilas Y Resistencias Conectadas En Serie Y Paralelo

Concepto De Pila Circuitos Electricos Con Pilas Y Resistencias Conectadas En Serie Y Paralelo

La fuente fem es la encargada de mantener una corriente en un circuito cerrado, cualquier dispositivo que incremente la energía potencia de las cargas que circulan en un circuito se consideran fuentes fem, ejemplo, generadores, baterías, etc.

Las unidades en el sistema internacional son lo volts, debido a que la fem E de una fuente es el trabajo hecho por unidad de carga.

Para entender lo que es una fem y una batería, es necesario hacer los siguiente, digamos que tenemos una batería conectada en serie con una resistencia, suponemos que los alambre que conectan la batería y el discreto no tienen resistencia y despreciamos la resistencia interna de la batería (toda batería tiene una resistencia interna), el voltaje terminal que pasa a través de la batería es igual a la fem de esta, pero como en la vida real la batería tiene una resistencia interna r y los cables que conectan a los dos discretos también tienen una resistencia, el voltaje terminal es igual a la fem E de la batería.

A medida que la carga pasa de la terminal negativa al a terminal positiva de la batería, aumenta el potencial de la carga en E, pero como existe una resistencia r interna en la batería, a medida que la carga se mueve a través de esta resistencia, el potencial de la carga disminuye una cantidad dada por Ir, recordemos que la I es la corriente en el circuito, el voltaje terminal correcto esta dado por la siguiente expresión:

E es el voltaje terminal en el momento que la corriente es cero y se le llama voltaje de circuito abierto, ahora so consideramos la resistencia externa del circuito, se puede deducir que el voltaje terminal puede ser igual al voltaje de la resistencia externa la cual se le llama resistencia de carga, es decir:

Si sustituimos la formula anterior en la primera formula, podremos encontrar la fem, es decir:

Utilizando una variante de la expresión anterior podemos encontrar la corriente, simplemente despejando I, de manera que:

La expresión anterior demuestra que la corriente del circuito es dependiente de la resistencia externa a la batería y de la resistencia interna de la batería.


Resistencias conectadas en serie.

Al hablar de resistencia, no solo se está hablando de los dispositivos que llevan ese nombre, sino también de otros componentes electrónicos como un foco, led, relevador, etc. cuando se tiene do o más resistencias (R1, R2,…, Rn) conectadas a una batería la corriente que pasa por R1 es la misma que pasa por las demás resistencias, es decir cualquier carga que fluye a través de una resistencia, también deberá fluir por las demás resistencia, esto en el especifico caso de que estén conectadas en serie.

Debido al voltaje entre lo puntos a y b que está en la figura anterior, este voltaje es igual a iR1 y el voltaje entre el punto b y c esta dado por IR2, por lo tanto el voltaje que pasa entre el puno a y c esta dado por la siguiente expresión:

Es decir, la suma de cada uno de los voltajes que pasa por cada resistencia es igual al voltaje total que pasa por toda la serie.

Si sustituimos las dos resistencias anteriores por una sola resistencia equivalente, encontramos que el voltaje que pasa a través de esta resistencia esta dado por la siguiente expresión:

Si se hace una igualación entre la fórmula para encontrar el voltaje que pasa por las dos resistencias y la fórmula para encontrar el voltaje que pasa por la resistencia equivalente obtenemos la siguiente expresión:

Si pasamos I al otro lado del igual (=), encontramos que la resistencia equivalente está dada por la siguiente ecuación:

De manera que la resistencia equivalente de una combinación de resistencia en serie es igual a la suma de las resistencias individuales y siempre es mayor que cualquier resistencia individual.

La fórmula que expresa lo anterior es la siguiente:

Como un dato extra, si se conectan en serie un conjunto de focos, si uno de estos focos se llega a fallar el circuito se convertiría de un circuito cerrado a un circuito abierto y el resto de los focos ya no encenderían, lo mismo pasaría con un motor, un led o cualquier otro dispositivo.


Resistencias en paralelo.

Cuando las resistencia esta conectadas en paralelo, el voltaje que pasa a través de las resistencias es igual para cada una de ellas, ya que cada resistencia está conectada directamente a través de las terminales de la batería, pero la corriente normalmente es diferente.

Cuando la corriente llega al nodo a, esta corriente es dividida en dos (como se muestra en la figura) la corriente I1 va hacia la resistencia R1 y la corriente I2 va hacia la resistencia R2, de manera que si R1 es mayor a R2, la corriente I1 es menor a la corriente I2, es decir, la carga tiende a dirigirse hacia la dirección donde existe menor resistencia.

Al saber que la carga se conserva, toda corriente que entra en un punto, deberá ser la misma a la corriente total que sale de dicho punto, de manera que:

Podemos encontrar de madera independiente la corriente de cada resistencia, utilizando la siguiente expresión:

De igual forma que en las resistencias en serie se puede sustituir las dos resistencias con una resistencia equivalente, la corriente que pasa por esta resistencia está dada por la siguiente expresión:

Si sustituimos las tres expresiones anteriores en la formula de la corriente total, obtendremos, de manera explícita la resistencia equivalente, de manera que obtenemos:

Se puede deducir que el inverso de la resistencia equivalente de dos o más resistencia conectadas en paralelo es la suma de los inversos de las resistencias individuales, de manera que la resistencia equivalente siempre será menor que la más pequeña de las resistencias individuales.

Existen circuito mixto donde hay una combinación de conexiones, es decir, existen resistencia conectadas en serie al igual que resistencias conectadas en paralelo, para resolver este tipo de circuito, se aplican las formulas para resistencias en serie, para los casos presentes en el circuito mixto de resistencias en serie, de igual manera se aplican las formulas para resistencias en paralelos para los casos que se presenten en el circuito mixto de resistencias en paralelo, al final deber quedar una resistencia en serie con la batería.


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