CIRCUITOS ELECTRICOS EN SERIE, PARALELO Y MIXTO OSWALDO JARED MERCHANT HERNANDEZ EMEC - 307
CIRCUITOS ELECTRICOS Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes eléctricos conectados entre sí a través de conductores que permiten el paso de corriente eléctrica . El objetivo principal de un circuito es proporcionar una vía cerrada para que fluya la corriente eléctrica desde una fuente de energía ( como una batería o un generador ) hacia los distintos dispositivos eléctricos ( como bombillas, resistencias , motores , etc.) y de vuelta a la fuente de energía .
COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UN CIRCUITO ELECTRICO Componentes principales de un circuito eléctrico : Fuente de energía : Es el dispositivo que proporciona la fuerza necesaria para mover los electrones , generando la corriente eléctrica . Pueden ser baterías , generadores , paneles solares , etc. Conductores : Son materiales ( generalmente cables de cobre o aluminio ) que permiten que la corriente fluya de un componente a otro . Cargas : Son los dispositivos que consumen la energía eléctrica del circuito , como lámparas , electrodomésticos , motores , resistencias , etc. Interruptores : Dispositivos que permiten abrir o cerrar el circuito , controlando el flujo de corriente . Resistencias : Elementos que se oponen al paso de la corriente eléctrica y convierten parte de la energía en calor . Otros componentes : Dependiendo del tipo de circuito , pueden incluir elementos como condensadores , transistores , inductores , fusibles , etc.
TIPOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS Tipos de circuitos eléctricos : Circuito en serie : Los componentes están conectados uno tras otro , de forma que la corriente pasa por cada uno en secuencia . La corriente es la misma en todos los componentes , pero el voltaje se divide entre ellos . Circuito en paralelo : Los componentes están conectados de manera que la corriente se divide entre ellos . Cada componente recibe el mismo voltaje , pero la corriente total se reparte . Circuito en mixto : El circuito eléctrico mixto es aquel que contiene elementos conectados tanto en serie como en paralelo , de forma que, al cerrar el circuito , se establecen distintas tensiones y corrientes en cada uno de ellos .
Ley de OHM
Que es la ley de ohm? Ley de Ohm : Relaciona el voltaje, la corriente y la resistencia en un circuito. Se expresa como: V=I×RV = I \times RV=I×R donde V es el voltaje (en voltios), I es la corriente (en amperios), y R es la resistencia (en ohmios). Es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son
Tensión o voltaje “E“ , en volt (V) Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A) Resistencia "R" en ohm ( ) de la carga o consumidor conectado al circuito
La Ley de Ohm La Ley de Ohm es una de las leyes fundamentales de la electricidad que establece la relación entre el voltaje (V), la corriente (I) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico. Fue formulada por el físico alemán Georg Simon Ohm en 1827. Enunciado de la Ley de Ohm: La Ley de Ohm establece que la corriente eléctrica (I) que circula a través de un conductor es directamente proporcional al voltaje (V) aplicado e inversamente proporcional a la resistencia (R) Donde: V es el voltaje o diferencia de potencial (en voltios, V). I es la corriente eléctrica (en amperios, A). R es la resistencia del conductor (en ohmios, Ω).
Circuitos electricos en Serie Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida , sin importar los elementos intermedios . En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito . Características principales : Corriente : La corriente es la misma en todos los componentes , ya que hay un solo camino para que fluya . Voltaje : El voltaje total se distribuye entre los componentes según su resistencia . La suma de las caídas de voltaje en cada componente es igual al voltaje total de la fuente . Resistencia total : La resistencia total de un circuito en serie es la suma de las resistencias individuales de los componentes . Si un componente falla ( como una bombilla fundida ), todo el circuito se interrumpe , ya que es un único camino para la corriente .
Normativas para un circuito serie Corriente Constante: En un circuito en serie, la corriente que fluye a través de cada componente es la misma. Esto significa que la corriente total es igual a la corriente que pasa por cada uno de los elementos del circuito. Suma de Voltajes: La suma de los voltajes a través de cada componente en un circuito en serie es igual al voltaje total suministrado por la fuente de energía. Es decir, 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑉1+𝑉2+𝑉3+…+𝑉𝑛V total =V 1 +V 2 +V 3 +…+V n . Resistencia Total: La resistencia total en un circuito en serie es la suma de todas las resistencias individuales de los componentes. Por lo tanto, 𝑅𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑅1+𝑅2+𝑅3+…+𝑅𝑛R total =R 1 +R 2 +R 3 +…+R n . Desventaja de un Circuito Abierto: Si uno de los componentes en un circuito en serie se desconecta o falla, todo el circuito se abre y deja de funcionar, ya que la corriente no puede fluir a través del circuito.
FORMULAS DE CIRCUITOS EN SERIE Donde I es la corriente en la resistencia R , V el voltaje de la fuente. Aquí observamos que en general: I1 = I2 = I3 = … = I V =V1+V2+ V3+…+ Vn R =R1+R2+R3+…+ Rn
Circuitos electricos en Paralelo Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica mas importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial. Características principales: Voltaje : Todos los componentes tienen el mismo voltaje que la fuente de energía. Corriente : La corriente total se divide entre las ramas, de acuerdo con las resistencias de cada una. Resistencia total : La resistencia total de un circuito en paralelo es menor que la resistencia de cualquier componente individual. Corriente total : La corriente total es la suma de las corrientes de cada rama.
NORMATIVAS DE UN CIRCUITO PARALELO Voltaje Constante: En un circuito en paralelo, el voltaje a través de cada componente es el mismo y es igual al voltaje total suministrado por la fuente de energía. Es decir, 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝑉1=𝑉2=𝑉3=…=𝑉𝑛 Corriente Total: La corriente total en un circuito en paralelo es la suma de las corrientes a través de cada componente. Esto significa que la corriente que fluye desde la fuente se divide entre los distintos caminos. Por lo tanto, 𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐼1+𝐼2+𝐼3+…+𝐼𝑛 Resistencia Total : La resistencia total en un circuito en paralelo es menor que la resistencia del componente más pequeño y se calcula utilizando la siguiente fórmula: Desventaja de un Camino Abierto: Si uno de los componentes en un circuito en paralelo se desconecta o falla, el resto de los componentes aún seguirán funcionando. Esto es porque cada componente tiene su propio camino para la corriente.
FORMULA DE CIRCUITOS PARALELO Donde en general:
Circuitos Mixtos Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo. Un circuito mixto es un tipo de circuito eléctrico que combina elementos de serie y paralelo . Es decir, algunos componentes están conectados en serie y otros en paralelo dentro del mismo circuito. Características principales: Resistencia total : Para calcular la resistencia total en un circuito mixto, se deben seguir estos pasos: Primero, calcular la resistencia total de las secciones en paralelo. Luego, sumarlas con las resistencias en serie. La fórmula general dependerá de cómo estén dispuestos los componentes. Voltaje y corriente : El voltaje y la corriente se comportan de manera similar a los circuitos en serie y paralelo, pero con la complejidad de que algunas ramas tienen voltajes iguales (como en paralelo), y otras comparten la misma corriente (como en serie). Cálculo de corriente : Al igual que en los circuitos en paralelo y en serie, la corriente se divide en las ramas paralelas y es la misma a través de los componentes en serie.
Circuitos Mixtos Donde: R1 ; R2 ; R4 están en serie R2 ; R3 ; R5 están en paralelo
COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS Un circuito eléctrico está compuesto por varios elementos que trabajan juntos para permitir el flujo de corriente eléctrica . Los componentes principales de un circuito eléctrico son: 1. Fuente de energía : Batería o Fuente de Voltaje : Es el componente que suministra la energía necesaria para que los electrones fluyan a través del circuito . Ejemplos comunes son las baterías , las pilas y las fuentes de alimentación . 2. Conductores : Cables o Alambres : Son materiales ( usualmente de cobre o aluminio ) que permiten el paso de la corriente eléctrica entre los componentes del circuito . 3. Resistores : Resistencias : Son componentes que limitan el flujo de corriente , causando una caída de voltaje . Pueden ser elementos como resistores fijos , variables ( potenciómetros ) o elementos como bombillas que actúan como resistores . 4. Dispositivos de Control : Interruptores : Permiten abrir o cerrar el circuito para controlar el flujo de corriente . Pueden ser manuales o automáticos ( como fusibles , termostatos , etc.). Fusibles o Disyuntores : Protegen el circuito evitando que la corriente excesiva cause daño a los componentes , cortando el paso de la corriente en caso de sobrecarga . 5. Cargas : Cargas Eléctricas : Son dispositivos que consumen la energía eléctrica para realizar trabajo , como bombillas, motores , electrodomésticos , etc. 6. Condensadores ( Capacitores ) : Condensadores : Almacenan energía en forma de un campo eléctrico y pueden liberar esta energía en el circuito cuando sea necesario . Se usan para filtrar señales , estabilizar voltajes y en algunos circuitos electrónicos . 7. Inductores : Inductores : Son componentes que almacenan energía en forma de un campo magnético cuando la corriente eléctrica pasa a través de ellos . Se utilizan para filtrar señales o en transformadores y motores eléctricos . 8. Semiconductores : Diodos : Permiten el paso de corriente en una sola dirección . Se utilizan en rectificadores y como protección de circuitos . Transistores : Actúan como interruptores o amplificadores de corriente . Son fundamentales en circuitos de control y amplificación de señales . 9. Conectores y Terminales : Conectores : Son puntos de unión que permiten conectar y desconectar diferentes partes del circuito . Pueden ser terminales , enchufes o bornes . 10. Tierra : Tierra o Conexión a Tierra : Es una referencia de voltaje común y un sistema de seguridad para evitar descargas eléctricas peligrosas