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Un circuito en serie es el tipo de circuito más simple: una sola vuelta sin ramificaciones. La carga eléctrica abandona el terminal positivo de la fuente de energía, pasa a través de cada resistor u otro componente, uno a la vez, y luego regresa al terminal negativo. Las propiedades de los circuitos en serie no son difíciles de aprender, pero quizás tengas que pensar un poco para determinar cómo usarlos.
Pasos
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Repasa la ley de Ohm. La mayoría de los problemas involucran tres características de un circuito: la resistencia (R), el voltaje (V) y la corriente (I). La ley de Ohm establece que estas tres características están relacionadas de una forma simple: V = IR. Si en algún momento te quedas atascado y no tienes suficiente información para los pasos siguientes, busca una oportunidad para usar la ley de Ohm:
- Si conoces dos de estos valores, utiliza la ley de Ohm para encontrar el tercero. Por ejemplo, si conoces la resistencia y el voltaje de un circuito, reordena V = IR como I = V / R y reemplaza los valores que conozcas para encontrar I, la corriente.
- Siempre usa valores para la misma parte del circuito. Si quieres encontrar la resistencia de un solo resistor, tendrás que saber el voltaje y la corriente de ese resistor. No utilices el voltaje para todo el circuito.
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Suma la resistencia total. En un circuito en serie, toda la corriente pasa a través de cada uno de los resistores, uno a la vez. Esto significa que cada resistor contribuye su resistencia completa al circuito. Si conoces el valor individual de cada resistencia, solo súmalos para encontrar la resistencia total del circuito. [1] X Fuente de investigación
- Ejemplo 1:
un circuito en serie tiene dos resistores. Un resistor, R 1
, tiene 3 Ω (ohmios) de resistencia y el segundo resistor, R 2
, tiene 6 Ω de resistencia. Encuentra la resistencia total.
La resistencia del circuito equivale a la suma de las dos resistencias individuales:
Ω. - En el diagrama de un circuito, un resistor se verá como un zigzag en el cable.
- Ejemplo 1:
un circuito en serie tiene dos resistores. Un resistor, R 1
, tiene 3 Ω (ohmios) de resistencia y el segundo resistor, R 2
, tiene 6 Ω de resistencia. Encuentra la resistencia total.
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Encuentra el voltaje total. La caída de voltaje a través de todo el circuito se determina por la fuente del voltaje, normalmente una batería. Esta a menudo está etiquetada en el diagrama del circuito junto a dos o más líneas paralelas de diferente longitud. [2] X Fuente de investigación Las caídas de voltaje a través de cada componente del circuito en serie contribuyen a la caída total del voltaje a través del circuito. [3] X Fuente de investigación
- Ejemplo 2:
un circuito en serie está alimentado por una batería de 9 voltios y tiene dos resistores, R 1
y R 2
. La caída de voltaje a través de R 1
es de 5 V. ¿Cuál es la caída de voltaje a través de R 2
?
voltios. - Los libros de texto antiguos pueden usar E para representar el voltaje en lugar de V. También podrías ver ΔV, que significa "cambio en el voltaje". El símbolo Δ es la letra griega delta y significa "cambio".
- Ejemplo 2:
un circuito en serie está alimentado por una batería de 9 voltios y tiene dos resistores, R 1
y R 2
. La caída de voltaje a través de R 1
es de 5 V. ¿Cuál es la caída de voltaje a través de R 2
?
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Calcula la corriente. La carga eléctrica fluye constantemente alrededor del circuito, creando la corriente. Un circuito en serie solo tiene un camino para este flujo, así que la corriente es la misma en todos los puntos del circuito (ya que no hay ramificaciones que la dividan). Con tal que sepas el voltaje y la resistencia en cualquier parte del circuito (o para el circuito completo), puedes usar la ley de Ohm para encontrar la corriente: I = V / R.
- Ejemplo 3:
un circuito en serie enchufado a una fuente de energía de 220 V está conectado a varios bombillos. Mides la caída de voltaje a través de un bombillo con una resistencia de 100 Ω y obtienes un resultado de 80 V. ¿Cuánta corriente fluye a través de este circuito?
Sabes los valores de V y R para el bombillo, así que puedes usar la ley de Ohm para encontrar la corriente:
I = 80 V / 100 Ω = 0,8 A (amperios).
Debido a que la corriente es igual en cualquier parte del circuito, la respuesta es 0,8 amperios.
Ten cuidado: no puedes usar la caída total de voltaje de 220 V para todo el circuito. La ley de Ohm solo funciona si usas valores para la misma parte del circuito y este problema no te dice la resistencia total del circuito.
- Ejemplo 3:
un circuito en serie enchufado a una fuente de energía de 220 V está conectado a varios bombillos. Mides la caída de voltaje a través de un bombillo con una resistencia de 100 Ω y obtienes un resultado de 80 V. ¿Cuánta corriente fluye a través de este circuito?
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Utiliza un cuadro para ayudarte. Algunos problemas difíciles requerirán que calcules los valores de los múltiples componentes de un circuito antes de poder resolverlo todo. Puede serte útil llenar un cuadro de "VIR" a medida que avances, con una fila separada para cada componente y para el circuito completo. Este es un ejemplo para un circuito con tres componentes, A, B y C:
- Llena el cuadro con todos los valores proporcionados en el problema.
- La ley de Ohm aplica para los valores de la misma fila. Por ejemplo: . Úsala para completar cualquier fila que tenga dos de tres celdas llenas.
- Usa las propiedades de los circuitos en serie para llenar los espacios en blanco en las columnas:
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Comprende la potencia. La potencia es una medida de cuán rápido el circuito extrae energía eléctrica de la batería o toma de corriente. La potencia y la energía son cantidades útiles que debes saber si quieres alimentar a otro dispositivo con el circuito eléctrico o calcular tu factura eléctrica. Sin embargo, en el aula, no tienes que encontrar la potencia y la energía a menos que el problema te lo pida. Si el problema solo te pide que llenes un diagrama del circuito, utiliza el método mencionado anteriormente para encontrar la resistencia, el voltaje y la corriente.
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Aprende la fórmula para la potencia eléctrica. La potencia en un circuito eléctrico depende de dos cantidades: la corriente y el voltaje. Una mayor corriente (una carga eléctrica más rápida) transfiere energía eléctrica más rápidamente, lo que incrementa la potencia. Un mayor voltaje significa que cada unidad de carga transfiere más energía al moverse, lo cual también incrementa la potencia. Puedes resumir ambas relaciones en una sola fórmula: P = VI . [4] X Fuente de investigación
- Todas las formulas en esta sección aplican para el circuito completo o para los componentes individuales. Solo asegúrate de usar cantidades que se refieran a la misma parte del circuito.
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Encuentra la potencia usando la resistencia. Para encontrar la potencia disipada a través de un resistor, usa la fórmula o la fórmula . Puedes obtener ambas fórmulas combinando P = VI y la ley de Ohm: [5] X Fuente de investigación
- Sabemos que V = IR por la ley de Ohm, así que podemos reemplazar V con IR en otras ecuaciones:
→ . - Reordena la ley de Ohm a I = V / R y utiliza el mismo truco:
→ .
- Sabemos que V = IR por la ley de Ohm, así que podemos reemplazar V con IR en otras ecuaciones:
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Multiplica la potencia por el tiempo para encontrar la energía. Mientras más tiempo se mantenga encendido un circuito, consumirá más energía. Multiplica la potencia por el tiempo para encontrar la energía.
- Las ecuaciones mencionadas anteriormente te dan un resultado en vatios para la potencia. Multiplica por los segundos para obtener un resultado en julios para la energía.
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Consejos
- Si se te da la resistencia interna de la fuente de energía (r), súmala a la resistencia total del circuito (V = I*(R + r))
- El voltaje total del circuito es igual a la suma de los voltajes de todos los resistores conectados en serie.
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Advertencias
- No utilices estos métodos para los circuitos paralelos, en donde el cable se divide en dos o más ramas. La ley de Ohm de todas formas aplica para ellos, pero muchas de las demás fórmulas no.
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Referencias
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-4/Series-Circuits
- ↑ http://farside.ph.utexas.edu/teaching/302l/lectures/node57.html
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-4/Series-Circuits
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/calcpad/circuits
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/calcpad/circuits
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