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Si quieres calcular la tensión en un resistor, primero deberás determinar el tipo de circuito que utilizas. Si necesitas revisar los términos básicos o conocer los circuitos, lee la primera sección de este artículo. De lo contrario, pasa directamente al tipo de circuito que debes calcular.
Pasos
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Infórmate más sobre la corriente. Para entender la corriente, utilicemos una analogía: imagina que viertes una bolsa de granos de maíz en un tazón. Cada grano es un electrón y la “lluvia” de granos que fluyen hacia el tazón es la corriente. [1] X Fuente de investigación Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8va edición. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook Al referirnos al flujo, se le puede describir como la cantidad de granos que fluyen cada segundo. En lo que respecta a la corriente, se mide en amperios , o una determinada cantidad (muy grande) de electrones que fluyen a cada segundo.
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Infórmate sobre la carga eléctrica. Los electrones poseen una carga eléctrica “negativa”, lo que significa que atraen a los objetos (o los hacen fluir hacia ellos) que tienen una carga positiva y repelen (o alejan) a aquellos que tienen carga negativa. Debido a que los electrones son negativos, siempre tratarán de alejarse de otros electrones, propagándose hacia donde puedan.
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Infórmate sobre la tensión. La tensión mide la diferencia en carga eléctrica entre dos puntos. Cuanto mayor sea la diferencia, ambos lados se atraerán entre sí como mucha mayor energía. A continuación, este es un ejemplo con una batería convencional:
- En el interior de una batería, las reacciones químicas producen una acumulación de electrones, los cuales se dirigen hacia el extremo negativo mientras que el positivo se mantiene prácticamente vacío. A estas se les conoce como las terminales positivas y negativas. Cuanto más tiempo se dure esto, mayor será la tensión entre ambos extremos.
- Al conectar un cable entre los extremos positivo y negativo, los electrones ubicados en este último repentinamente tienen un lugar a donde ir. Se dirigen hacia el extremo positivo y, por consiguiente, se produce una corriente. Mientras mayor sea la tensión, más electrones se desplazarán hacia el extremo positivo a cada segundo.
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Determina la resistencia . La resistencia es tal y como parece: mientras mayor sea, más difícil será que los electrones avancen. Esto hacer que la corriente se ralentice, pues hay menos electrones que ejercen presión a cada segundo.
- Un resistor es algo en el circuito que genera resistencia. Puedes comprar uno en una tienda de artículos electrónicos. No obstante, cuando hablamos de circuitos, este puede ser una bombilla o algo que produzca resistencia.
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Memoriza la ley de Ohm. Existe una relación muy simple entre la corriente, la tensión y la resistencia. Anótala o memorízala, pues la usarás con frecuencia para resolver problemas de circuitos:
- Corriente = tensión entre resistencia.
- Por lo general, se expresa de la siguiente forma: I = V / R
- Piensa en lo que ocurre al aumentar la tensión (V) o la resistencia (R). ¿Encaja con lo que aprendiste de la teoría explicada previamente?
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Determina lo que es un circuito en serie . Es algo fácil de identificar: se trata de un circuito en secuencia, donde todo está dispuesto en fila. La corriente fluye alrededor de todo el bucle, pasando en orden por cada resistor o elemento.
- La corriente siempre es la misma en cualquier punto del circuito. [2] X Fuente de investigación
- Al calcular la tensión, no importa la ubicación del resistor en el circuito. Puedes desplazar los resistores a cualquier parte sin que la tensión varíe en cada uno de ellos.
- A continuación, utilizaremos un circuito con tres resistores en serie: R 1 , R 2 , and R 3 . Dicho circuito recibe la energía de una batería de 12 voltios y deberemos hallar la tensión en cada uno de los resistores.
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Calcula la resistencia total. Suma todos los valores de resistencia que hay en el circuito. La respuesta será la resistencia total que hay en el circuito en serie.
- Por ejemplo, los tres resistores R 1 , R 2 y R 3 tienen los siguientes valores de resistencia: 2 Ω (ohm), 3 Ω y 5 Ω respectivamente. Por consiguiente, la resistencia total es de 2 + 3 + 5 = 10 ohm.
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Halla la corriente. Utiliza la ley de Ohm para hallar la corriente de todo el circuito. Recuerda que la corriente es la misma en cualquier parte de un circuito en serie. Una vez que se la calcule utilizando este método, podemos utilizarla para todos los demás cálculos.
- La ley de Ohm se expresa de la siguiente forma I = V / R . La tensión de todo el circuito es 12 voltios y la resistencia total es de 10 ohm. La respuesta es la siguiente I = 12 / 10 = 1,2 amperios .
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Modifica la ley de Ohm para hallar la tensión. Utilizando un poco de álgebra básica, podremos modificar la ley de Ohm para hallar la tensión en lugar de la corriente:
- I = V / R
- IR = V R / R
- IR = V
- V = IR
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Calcula la tensión en cada resistor. Ahora que conocemos la resistencia, la corriente y tenemos la ecuación. Reemplaza los valores y resuelve el problema. A continuación, esta es la respuesta para hallar los valores de los tres resistores:
- Tensión en R 1 = V 1 = ( 1,2 A )( 2 Ω ) = 2,4 voltios.
- Tensión en R 2 = V 2 = ( 1,2 A )( 3 Ω ) = 3,6 voltios.
- Tensión en R 3 = V 3 = ( 1,2 A )( 5 Ω ) = 6,0 voltios.
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Verifica tu respuesta. En un circuito en serie, la suma de todas las respuestas debe ser igual la tensión total. [3] X Fuente de investigación Suma cada tensión que calculaste y determina si sale la de todo el circuito. Si no lo hiciste, repite la operación y verifica si hay algún error.
- En nuestro ejemplo anterior, 2,4 + 3,6 + 6,0 = 12 voltios, lo cual es la tensión de todo el circuito.
- Si la respuesta es ligeramente distinta (por ejemplo, 11,97 en lugar de 12), probablemente redondeaste un número en alguna parte de la operación. La respuesta sigue siendo correcta.
- No olvides que la tensión mide las diferencias existentes entre las cargas o la cantidad de electrones. Imagina que cuentas la cantidad de electrones nuevos que ves mientras viajas a través de un circuito. Si tu conteo es correcto, saldrá la carga total de electrones de principio a fin.
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Conoce los circuitos paralelos . Imagina un cable que sale de un extremo de una batería y luego se divide en dos. Estos dos cables nuevos pasan en paralelo y vuelven a unirse antes de llegar al otro extremo de la batería. Si hay un resistor en cada uno de los cables, significa que ambos están conectados “en paralelo”. [4] X Fuente de investigación
- En un circuito paralelo, puede haber una cantidad indeterminada de cables. Estas indicaciones seguirán siendo útiles para un circuito que se divide en cien partes y se vuelve a unir.
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Considera el flujo de la corriente. En un circuito paralelo, la corriente fluye en cada vía disponible. La corriente fluirá a través del cable izquierdo, cruzará el resistor en ese lado y llegará hasta el otro extremo. Al mismo tiempo, la corriente fluirá a través del cable derecho, cruzará el resistor de ese lado y llegará hasta el otro extremo. En ninguna parte la corriente regresa o fluye a través de dos resistores paralelos.
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Emplea la tensión total para hallar el que se encuentra en cada resistor. Si conoces la tensión en el circuito entero, la respuesta será sorprendentemente sencilla. Cada cable paralelo tiene la misma tensión que todo el circuito. [5] X Fuente de investigación Supongamos que un circuito con dos resistores paralelos recibe la energía de una batería de 6 voltios. La tensión presente tanto en el resistor izquierdo como en el derecho es de 6 voltios. Ni siquiera interesa cuánta resistencia hay. Para comprender la razón, recuérdalos circuitos en serie descritos previamente:
- No olvides que sumar las caídas de tensión en un circuito en serie siempre da como resultado la tensión total en el circuito.
- Considera cada trayecto que recorre la corriente en un circuito en serie. Lo mismo se aplica con esto: si puedes contar todas las caídas de tensión, te saldrá la cantidad total.
- Como la corriente a través de cada uno de los dos cables solo atraviesa un resistor, la tensión que pasa por dicho resistor debe ser igual al total.
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Calcula la corriente total del circuito . Si el problema no indica la tensión total del circuito, necesitarás seguir unos cuantos pasos adicionales. Comienza hallando la corriente total que atraviesa el circuito. En un circuito paralelo, la corriente total equivale a la suma de la corriente que pasa en cada trayecto paralelo. [6] X Fuente de investigación Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8va edición. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- En términos matemáticos: I total = I 1 + I 2 + I 3 ...
- Si no comprendes esto, imagina una tubería de agua que se divide en dos. La cantidad total de agua que fluye es la suma total de la cantidad presente en cada tubería.
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Calcula la resistencia total del circuito. En un circuito paralelo, los resistores no son tan eficaces debido a que solo bloquean la corriente que pasa por un cable. De hecho, mientras más cables haya, más fácil será para la corriente encontrar una trayectoria. Si quieres hallar la resistencia total, busca el valor de R total en esta ecuación:
- 1 / R total = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 ...
- Por ejemplo, un circuito tiene un resistor de 2 ohm y otro de 4 ohm en paralelo. 1 / R total = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)R total → R total = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 ohm.
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Halla la tensión a partir de tus respuestas. Recuerda que, una vez que halles la tensión total del circuito, habrás hallado la que está presente en cualquiera de los cables paralelos. Utiliza la ley de Ohm para hallar la respuesta en el circuito completo. A continuación, verás un ejemplo:
- Un circuito tiene una corriente de 5 amperios atravesándolo. La resistencia total es de 1,33 ohm.
- De acuerdo con la ley de Ohm, I = V / R, por lo tanto: V = IR
- V = (5 A)(1,33 Ω) = 6,65 voltios.
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Consejos
- Si tienes un circuito complicado que contiene resistores en serie y en paralelo, elige dos resistores cercanos. Halla la resistencia total en ellos utilizando las fórmulas para los resistores en paralelo o en serie, según corresponda. Luego, podrás considerarlos un solo resistor. Repite este procedimiento hasta que tengas un circuito simple únicamente con resistores en paralelo o en serie. [7] X Fuente de investigación
- Por lo general, la tensión de un resistor se denomina “caída de tensión”.
- Infórmate sobre la terminología:
- Circuito: se compone de elementos (resistores, condensadores e inductores) conectados mediante cables por los que pasa la corriente.
- Resistores: elementos que pueden reducir o resistir la corriente.
- Corriente: flujo de carga en dos cables. Su unidad es el amperio (A).
- Tensión: electricidad presente en cada unidad de carga. Su unidad es el voltaje (V).
- Resistencia: se utiliza para medir oposición de un elemento a la corriente eléctrica. Su unidad es el ohm (Ω).
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Referencias
- ↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8va edición. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- ↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm
- ↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm
- ↑ http://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_4.html
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-4/Parallel-Circuits
- ↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8va edición. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook
- ↑ http://www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_5.html
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