Por Lee Johnson, actualizado el 24 de marzo de 2022

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Conceptos básicos de los circuitos eléctricos

La electricidad requiere un circuito completo para fluir. Un circuito es un camino conductor cerrado que permite que los electrones viajen desde una fuente de energía, como una batería, hasta un dispositivo (resistencia, bombilla, etc.) y viceversa. Al romper el bucle con un interruptor, se detiene la corriente y se apaga el dispositivo.

Términos clave:

• Diferencia de voltaje: La energía potencial eléctrica por unidad de carga entre dos puntos. Por ejemplo, una batería de 5 V proporciona una diferencia de potencial de 5 voltios entre sus terminales (1 V =1 J/C).
• Actual: El flujo de carga, medido en amperios (A). Un amperio equivale a un culombio de carga por segundo.
• Resistencia: Oposición al flujo de corriente, medida en ohmios (Ω). Un conductor con 1 Ω de resistencia a través de 1 V permitirá 1 A de corriente.

La Ley de Ohm vincula estas cantidades:V =I × R .

Circuitos en serie versus en paralelo

Los componentes se pueden organizar de dos maneras principales:

• Serie: Todos los componentes se encuentran en un único camino. La misma corriente pasa por cada componente secuencialmente.
• Paralelo: El camino se divide en múltiples ramas, cada una de las cuales transporta parte de la corriente total. El voltaje en cada rama es el mismo.

En un circuito en serie, la resistencia total es la suma de las resistencias individuales:

R_total =R₁ +R₂ +R₃ +…

Ejemplo:para resistencias de 2 Ω, 4 Ω y 6 Ω en serie, la resistencia total es 12 Ω.

En un circuito paralelo, el recíproco de la resistencia total es igual a la suma de los recíprocos de cada resistencia:

1/R_total =1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ +…

Ejemplo:para las mismas resistencias en paralelo, el cálculo arroja una resistencia total de aproximadamente 1,09 Ω.

Resolución de circuitos en series mixtas y paralelos

Los circuitos complejos suelen combinar secciones en serie y en paralelo. Divide el circuito en partes manejables, calcula la resistencia de cada parte y luego combínalas.

Ilustración:Tres ramas paralelas, donde una rama contiene tres resistencias en serie (12Ω, 5Ω, 3Ω). La rama en serie tiene un total de 20 Ω. Con las otras ramas a 40 Ω y 10 Ω, la resistencia total es de aproximadamente 5,7 Ω.

Capacitancia en Serie y Paralelo

La capacitancia se comporta de manera opuesta a la resistencia:

• Serie:1/C_total =1/C₁ + 1/C₂ + …, luego invertir para encontrar C_total .
• Paralelo:C_total =C₁ +C₂ + …

El mismo enfoque (analizar, simplificar, combinar) se aplica a todos los cálculos de circuitos.

Conclusiones clave

• Circuitos en serie:añadir resistencias; Circuitos paralelos:sumar conductancias (recíprocas).
• Utilice la ley de Ohm para las relaciones de voltaje, corriente y resistencia.
• Descomponer redes complejas en series más simples y grupos paralelos.
• Los cálculos de capacitancia reflejan la resistencia pero con relaciones recíprocas en serie.