3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE C.C.
3.1
Circuitos
Series y Paralelo
Las magnitudes eléctricas que se dan en los
circuitos, como tensión, intensidad, resistencia y potencia, depende de la
forma en que están acoplados los receptores.
Por lo general, en la industria y en las
viviendas los receptores se instalan en paralelo. No obstante, en muchas
ocasiones aparecen partes de la instalación que quedan interconectadas en
serie, por lo que es muy importante realizar también un estudio detallado de
esta forma de conexión.
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ACTIVIDAD PRACTICA |
Acoplamiento
de receptores en serie Vamos a realizar una práctica para observar como se distribuye la
tensión y la corriente en los receptores conectados en serie. |
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Estudio teórico de las magnitudes en un circuito
serie.
En el esquema del circuito se han representado tres
resistencias (R1,R2,R3)
conectadas en serie. Al cerrar el
interruptor, el conjunto de estas tres resistencias quedará sometido a la
tensión V del generador, lo que hará que surja una corriente eléctrica I, que
se establecerá por todas las resistencias por igual, provocando en cada una de
ellas las tensiones VAB, VBC y VCD respectivamente.
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Estudio teórico de las magnitudes en un circuito
serie.
En el esquema del circuito se han representado tres
resistencias (R1,R2,R3)
conectadas en serie. Al cerrar el
interruptor, el conjunto de estas tres resistencias quedará sometido a la
tensión V del generador, lo que hará que surja una corriente eléctrica I, que
se establecerá por todas las resistencias por igual, provocando en cada una de
ellas las tensiones VAB, VBC y VCD
respectivamente.
¿Por qué
la intensidad que atraviesa todas las resistencias es la misma?
Recuerda
que la corriente eléctrica es un flujo de electrones que, en este caso, se
establece por el generador, el conductor, y las tres resistencias. Como los
electrones no se quedan acumulados en ningún punto del circuito, los mismos que
entran por el terminal de una resistencia, salen por otro terminal de la misma,
para a continuación, entrar por el terminal de la siguiente resistencia y así
sucesivamente.
¿Por qué se
reparte la tensión entre las resistencias?
Recuerda
que la tensión que aparece entre dos puntos de un circuito surge gracias a la
diferencia de cargas que existe entre los mismos. Sabemos que esta diferencia
de cargas es la que produce la fuerza de atracción de los electrones de un
punto del circuito al otro, y provoca el movimiento de electrones o corriente
eléctrica. En un circuito serie, esta fuerza de atracción irá perdiendo su
efecto al realizar sucesivos trabajos en los receptores conectados en serie y
producirá, lo que se denomina en Electrotecnia, una caída de tensión en cada
uno de los receptores.
¿Cuánto
vale la oposición total que van a encontrar los electrones?
La
oposición total al paso de la corriente, es la suma de las tres resistencias.
Los conductores se suponen ideales y sin perdidas, y
la única oposición van a ser las tres resistencias.
Vamos
a calcular las magnitudes:
La
intensidad de la corriente que atraviese el circuito, va a ser igual a la
tensión total del circuito, entre la resistencia total del circuito (ley de Ohm)
I
= V / RT
La
resistencia equivalente de las tres resistencias, es la suma del valor de cada
una:
RT= R1 + R2 + R3
La
tensión sin embargo, se repartirá entre las tres resistencias, pero ¿Qué valor
tomarán las tensiones en cada resistencia?
VAB= I
· RAB
VBC=
I · RBC
VCD= I · RCD
El
valor de la suma de las tres caidas de tensión sera igual a la tensión total aplicada
V= VAB + VBC + VCD
·
En la siguiente Web
tenemos un ejemplo practico:
http://usuarios.lycos.es/pefeco/resisserie/serie.htm
¿Y cómo se reparten las potencias?
La intensidad es una única para las
tres resistencias conectadas en serie, no así la tensión. Como la tensión varía
en cada resistencia también lo hará la potencia:
PAB= I
· VAB
PBC=
I · VBC
PCD=
I · VCD
Ejercicios:
1.
Se acoplan en serie
4 resistencias de 2, 4, 8 y 1 Ohmios; el conjunto se conecta a una tensión de
120 V. Calcular:
a.
Resistencia
total 15 Ω
b.
Intensidad que
atraviesa el circuito 8 A
c.
Las tensiones
parciales en las 5 resistencias. 16, 32, 64 y 8 V.
2.
Se encuentran
conectadas en serie 3 lamparas de 30, 90 y 10 Ohmios auna tensión de 260 Voltios. Calcular lo mismo que en el
circuito anterior. RT= 130 ohmios; I=2 A; V1=60
V; V2= 180 V; V3=20 V.
3.
Se conectan 4
resistencias en serie, siendo sus valores de 3, 5, 8 y 9 Ohmios respectivamente;
el conjunto se conecta a una tensión de 125 V. Calcular lo mismo que en los
problemas anteriores. RT= 25 ohmios; I=5 A; V1=15
V; V2= 25 V; V3=40 V ; V4=45 V
4.
Tenemos 2
resistencias en serie de valores R1= 25 Ohmios y R2
desconocida. Sabiendo que la tensión total es de 120 V y que la tensión en R1
es de 100 V, calcular:
a.
Intensidad que
circula por el circuito. 4 A.
b.
R2 5 Ohmios