concepto de pila, circuitos eléctricos con pilas
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CONCEPTO DE PILA, CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON PILAS Y RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO. MI. HECTOR AYALA .
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CONCEPTO DE PILA, CIRCUITOS ELÉCTRICOS CON PILAS
Y RESISTENCIAS CONECTADAS EN SERIE Y EN PARALELO.
MI. HECTOR AYALA.
CIRCUITO ELÉCTRICO
Un circuito eléctrico es un sistema en elcual la corriente fluye por un conductor enuna trayectoria completa, debido a unadiferencia de potencial (Voltaje).
Un foco conectado a una pila por medio deun conductor es un ejemplo de circuitoeléctrico básico
En cualquier circuito eléctrico por donde sedesplazan los electrones a través de unatrayectoria cerrada, existen los siguientes
elementos fundamentales:
. Voltaje
. Corriente
. Resistencia
El circuito esta cerrado cuando la corrienteeléctrica circula en todo el sistema y abierto,cuando no circula por el, para abrir o cerrarun circuito se emplea un interruptor.
Los circuitos eléctricos pueden estarconectados en serie , en paralelo o enforma mixta.
Cuando un circuito se conecta en serie loselementos conductores están unidos uno aotro, es por ello que toda la corrienteeléctrica debe circular a través de cada unode los elementos de tal forma que si seabre el circuito en cualquier parte seinterrumpe totalmente la corriente.
En la conexión en serie circula la mismacorriente en cada foco, pues los electronespasan del punto 1 al punto 2 y del punto 2al punto 3 no acumulándose en ningunaparte. Dándose el flujo de cargas por unidadde tiempo, es decir la corriente eléctrica esla misma en cualquier parte del circuito enserie. Son pocos los casos en que loscircuitos se conectan en serie.
Si el circuito se encuentra en paralelo loselementos conductores se hallanseparados en varios ramales y la corrienteeléctrica se divide en forma paralela entrecada uno de ellos; así al abrir y cerrar elcircuito en cualquier parte, la corriente noserá interrumpida en los demás.
En las conexiones en paralelo, la corrientese divide y pasa en cantidades iguales através de cada foco, si ambos son delmismo valor
Al retirar un foco, solo seguirá circulandola mitad de la corriente, por que la mitad dela trayectoria conductora se ha eliminado.
Como el voltaje suministrado en la figuraanterior es de 12 V, cada foco conectadoen paralelo debe ser del mismo voltaje paraigualar la diferencia de potencial de la
Fuente de energía, si el foco fuera menorde 12 V se fundiría rápidamente y si fuermayor no iluminaria con toda su intensidadal no recibir la energía necesaria.
Como los dos focos conectados son de 12V iluminaran con igual intensidad y comoestán conectados en paralelo descargaranla batería en la mitad de tiempo que lo haríauno solo.
Pocos son los casos de conexiones enserie entre ellas las luces navideñas.
CONCEPTO DE PILA Y CONEXIÓN DE PILAS EN SERIE Y EN
PARALELO
Una pila es un dispositivo que transforma la
energía química en energía eléctrica. Una
batería es un agrupamiento de dos o más
pilas unidas en serie o en paralelo. Una
muy usada es la pila seca y su uso es en
los radios, lámparas de mano, rasuradoras
eléctricas que produce una diferencia de
potencial o voltaje de 1.5 volts entre sus
terminales.
La conexión de pila en serie se efectúa al
unir el polo positivo de una con el polo
negativo de la otra y así sucesivamente de
acuerdo con la fem que se desea obtener
La conexión de pilas en paralelo se realiza
al enlazar, por una parte, todos los polos
positivos y, por otra todos los polos
negativos.
El resultado obtenido al medir la diferencia
de potencial o voltaje entre las terminales
de la conexión es el mismo que se tiene al
medir la diferencia de potencial de
cualquiera de las
Pilas conectadas. Cabe señalar que al
conectar diferentes pilas en paralelo, el valor
de cada una de ellas debe ser el mismo.
COMPORTAMIENTO DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN
SERIE Y EN PARALELO
Como están conectados los focos en las
diferentes habitaciones de tu casa, en serie
o en paralelo, por que si se funde el foco
de la cocina, no se interrumpe la energía
eléctrica en la recamara, que sucederá si
conectas dos focos en serie y uno se
funde, que sucede con dos focos
conectados en serie a una fuente de
voltaje.
CIRCUITO EN SERIE: En un circuito en
serie los elementos se conectan uno
después del otro, por lo que la corriente
tiene una sola trayectoria, el circuito se
interrumpe si se abre en cualquier punto.
En un circuito en serie los electrones
tienen una sola trayectoria ya que existe la
misma cantidad de corriente en todos los
elementos del circuito.
La diferencia de potencial o voltaje total
aplicado a un circuito en serie, se distribuye
inmediatamente entre sus elementos. El
voltaje en cualquiera de estos tendrá un valor
tal que permite el flujo de la corriente en el
circuito a través de la resistencia de dicho
elemento, de acuerdo con la ley de Ohm, la
caída de voltaje o diferencia de potencial (V)
en cualquier elemento de un circuito tiene un
valor igual al producto de su intensidad (I) por
su resistencia (R)
V=IR
Donde
V= caída de voltaje en el elemento de un
circuito en volts (V).
I = Intensidad de la corriente que circula por
elemento Amperes.
R = resistencia del elemento en ohms .
En un circuito en serie la suma de la caídade voltaje de cada elemento es igual alvoltaje total aplicado. A esto se le conocecon el nombre de Ley de Voltaje deKirchhof.
En el anterior circuito se muestran tresresistencias conectadas en serie a unafuente de voltaje
de 12 voltios, la suma de todas las caídasde voltaje en cada resistencia del circuitoserá de 12 volts. En caso de cambiar elvalor de cualquier resistencia conectada enserie, también cambiara la caída de voltajede todas las resistencias. Sin embargo lasuma de todas las caídas de cadaresistencia deberá tener el mismo valor queel de la fuente de voltaje.
La resistencia total o equivalente de uncircuito en serie es igual a la suma de todassus resistencias.
CIRCUITO EN PARALELOEn un circuito en paralelo los elementos seconectan entre los dos alambresconductores que conducen a la fuente devoltaje.
En la figura anterior los elementos delcircuito y sus alambres de conexión recibenel nombre de ramales del circuito, lasconexiones en paralelo reciben también elnombre de conexiones múltiples yconexiones de derivación.
En un circuito en paralelo los elementosoperan en forma independiente, por ello, siuno de los ramales se desconecta o abre, losrestantes continúan funcionando.
En la siguiente figura observa que todoslos ramales tienen el mismo voltaje, sinembargo la corriente total se distribuye entrelos tres, y el valor de la intensidad de lacorriente en cada resistencia se puededeterminar dividiendo la caída de voltaje entreel valor de la resistencia
I= V/R
Si el valor de la resistencia es pequeño, el
de intensidad de corriente será grande, por
ello cuando todas las resistencias
conectadas en paralelo, tienen la misma
caída de voltaje, podrán tener o no la
misma intensidad de corriente
dependiendo del valor de su resistencia.
La corriente total que se suministra en un
circuito en paralelo es igual a la suma de
la corriente en cada ramal,
por tal razón se funden los fusibles de las
casas cuando conectamos al mismo
tiempo muchos aparatos, pues la gran
cantidad de dispositivos eléctricos
requiere mayor corriente eléctrica, de tal
manera que la corriente total alcanza un
valor superior a la capacidad o amperaje
nominal del fusible y para evitar que la
instalación se queme por estar sobrecargada,
el fusible se funde e interrumpe
inmediatamente el suministro de energía
eléctrica debido a que este dispositivo esta
conectado en serie con la toma general de
corriente.
En un circuito en paralelo disminuye la
resistencia total o equivalente, que determina
el flujo de la corriente, la resistencia total o
equivalente siempre tiene un valor menor
que la del ramal con la resistencia de menor
valor, por definición la resistencia equivalente
es aquella que presenta la misma oposición
al paso de la corriente que la conexión
original de resistencias
CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE
Cuando las resistencias se conectan en
serie, se unen por sus extremos a una
continuación de la otra de manera que la
intensidad de la corriente que pasa por
una sea la misma en las demás; por tanto
si se interrumpe la corriente en una
también se interrumpe en las otras.
Al conectar dos a más resistencias en
serie, se puede calcular la resistencia
equivalente de la combinación que es
aquella que presenta oposición al paso de
corriente en sus resistencias conectadas, por
lo que puede sustituir al sistema del circuito
en serie. Para ellos utilícese la siguiente
expresión matemática.
Re = R1 + R2 + R3 + ………+ Rn
Donde:
Re = resistencia equivalente.
R1 + R2 + R3 + ……+ Rn = suma del valor de
cada una de las resistencias conectadas en
serie.
Ahora bien el voltaje total se reparte en cada
una de las resistencias del circuito, por lo
que el voltaje total entre la primera y la
ultima resistencia es
V = V1 + V2 + V3
En virtud de que la intensidad d e la
corriente es igual para cada resistencia, se
tiene que el valor de cada una de estas
se calcula de acuerdo a la ley de Ohm.
V1 = IR1 ; V2=IR2; V3 = IR3
Por tanto
V = IR1 +IR2 +I R3 + ……+ I Rn
Pero como la resistencia equivalente es
igual a R1 + R2 + R3 + …..+ Rn una vez
que esta ha sido calculada podemos
determinar el voltaje aplicado al circuito, o
la intensidad de la corriente que circula por
el mismo.
CONEXIÓN DE RESISTENCIAS EN PARALELO
Cuando las resistencias se conectan en
paralelo sus terminales se unen en dos
bornes (extremos) comunes que se
conectan a la fuente de energía o voltaje,
en esta conexión la corriente eléctrica se
divide en cada uno de los ramales o
derivaciones del circuito.
y depende del numero de resistencias que
se conecten en paralelo, de tal manera que
si una resistencia es desconectada las
demás siguen funcionando, pues la corriente
eléctrica no se interrumpe en ellas
Al conectar dos o más resistencias en
paralelo se puede calcular la resistencia
equivalente (Re) de la combinación con la
siguiente expresión matemática
1 = 1 + 1 + ….. + 1
Re R1 R2 Rn
Si las resistencias permiten que por ellas
circulen las corrientes I1, I2, I3respectivamente, el valor de la intensidad de
la corriente total I que circula por todo el
circuito es igual a
I = I1 + I2 + ……+ In
Respecto al voltaje en cada resistencia, su
valor es igual para cada una de ellas y es
el mismo que se suministra al circuito, toda
vez que las terminales de cada resistencia
se conectan en los bornes comunes de la
fuente de energía, de donde:
V = V1 = V2 = V3 = Vn
De acuerdo a la ley de ohm sabemos
que
I = V/R
y como I = I1 + I2 + ……+ In
Entonces:
I1 = V ; I2 = V, In = V
R1 R2 Rn
I = V + V + V
R1 R2 Rn
Es decir
I = V 1 + 1 + 1
R1 R2 Rn
Como la inversa de la resistencia equivalente
1/Re es igual a la suma de las inversas de
sus resistencias componentes, o sea
1 = 1 + 1 + 1
Re R1 R2 Rn
Al calcular la resistencia equivalente
aplíquese la ley de Ohm para determinar el
valor de la intensidad de la corriente que
circula por el circuito mediante la expresión
I = V/R
CONEXIONES MIXTAS DE RESISTENCIASCuando se tiene una conexión mixta de
resistencias significa que están agrupadas
tanto en serie como en paralelo.La forma de resolver matemáticamente
estos circuitos es calculando parte por parte
las resistencias equivalentes de cada
conexión, ya sea en serie o en paralelo, de
manera que se simplifique el circuito hasta
encontrar el valor de la resistencia
equivalente de todo el sistema.
Figura Asociaciones mixtas de cuatro
resistencias: a) Serie de paralelos, b) Paralelo
de series y c) Ejemplo de una de las otras
posibles conexiones.
