Circuitos Eléctricos (Serie)

V.- CIRCUITOS EN SERIE.

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CIRCUITOS EN SERIE.
Existen dos tipos de alimentaciones eléctricas disponibles para el consumidor de hoy. Uno es la corriente directa (cd), en la que idealmente el voltaje no cambia en magnitud o dirección en el tiempo. La otra es la corriente alterna senoidal (ca) en la que el voltaje cambia continuamente en magnitud y dirección con el tiempo.

BateríaIconvencional E (volts) Ielectron R

V E I= = R R V

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Para circuitos de cd con una sola fuente, el flujo convencional de corriente pasa siempre de un potencial bajo a un potencial alto cuando atraviesa una fuente de voltaje.

I

E

Para todos los circuitos de cd con una fuente de voltaje

El flujo convencional de corriente siempre atraviesa de un potencial alto a uno bajo cuando pasa através del resistor.
V I R

Para cualquier combinación de fuentes de voltaje dentro del mismo circuito de cd
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El circuito de la figura (a), cuenta con tres elementos conectados en tres puntos terminales (a, b y c) para obtener una ruta cerrada para la corriente I.

Dos elementos se encuentran en serie si: 1. Solo cuentan con una terminal en común (es decir, una terminal de un elemento seencuentra conectada solamente a una terminal del otro elemento). 2. El punto común entre los dos elementos no se encuentra conectado con otro elemento que transporta corriente.
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En la figura (a) , los resistores R1 y R2 se encuentran en serie debido a que solo cuentan con el punto b en común. Los otros extremos de los resistores están conectados con cualquier otra parte del circuito.

Porla misma razón, la batería E y el resistor R1 se encuentran en serie (con la terminal a en
común), y el resistor R2 y la batería E también están en serie (terminal c en común).

Dado que todos los elementos se encuentran en serie, la red se denomina circuito en serie.

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Si el circuito de la figura (a), se modificara de forma que se insertara un resistor R3 que transporte corriente comose muestra en la figura (b), los resistores R1 y R2 ya no estarán en serie, debido a la violación del inciso 2 de la definición anterior de los elementos en serie.

La corriente es la misma a lo largo de los elementos en serie.
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La resistencia total de un circuito en serie es la suma de los niveles de resistencia. En la figura (a), por ejemplo, la resistencia total (RT) será igual a R1 +R2.

En general, para calcular la resistencia total de N resistores en serie, se aplica la siguiente ecuación:

RT  R1  R2  R3      RN

(ohms, Ω)
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Una vez que se conoce la resistencia total, el circuito quedaría como se muestra a continuación:


La fuente en realidad solo ve una resistencia equivalente RT.

Una vez conocida RT, la corriente extraída de la fuente puededeterminarse utilizando la ley de Ohm:

E IS  RT

(ampere, A)

El hecho de que la corriente sea la misma para cada elemento de la figura, permite un cálculo directo del voltaje en cada resistor utilizando la ley de Ohm:

V1  IR1 , V2  IR2 , V3  IR3 ,    VN  IRN

(volts, V)

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La potencia entregada a cada resistor puede entonces determinarse utilizando cualquiera de las tresecuaciones que a continuación se presentan para R1:

V12 P  V1 I  I 2 R1  1 R1

(watts, W)

La potencia entregada por la fuente es:

PT  EI

(watts, W)

La potencia total entregada a un circuito resistivo será igual a la potencia total disipada por los elementos resistivos.

Es decir:

P  P  P2  P3      PN T 1
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Ejemplo: Para el circuito de la figura: a. Calcule laresistencia total del circuito en serie.

RT  R1  R2  R3

RT  2   1   5   8 
b. Calcule la corriente de la fuente IS.

E 20 V  2,5 A  IS  8 RT
c. Determine los voltajes V1,V2 y V3.

V1  IR1  (2,5 A)(2 )  5 V V2  IR2  (2,5 A)(1 )  2,5 V
V3  IR3  (2,5 A)(5 )  12,5V
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d. Calcule la potencia disipada por R1, R2 y R3.

P  V1I  (5 V)(2,5 A) 1
 12,5 W...