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CIRCUITOS EN SERIE Y
EN PARALELO |
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En un circuito se pueden colocar varios receptores. Hay dos formas
básicas de conectarlos, en serie y en paralelo.
Circuito en serie: Todas las cargas que salen del generador
pasan por todos los elementos del circuito. Si una lámpara se funde, las
demás se apagan, pues se corta el circuito. Además la energía de las
cargas se debe repartir entre todos los elementos conectados en
serie.
Circuito en paralelo: Las cargas que salen del generador no
pasan por todos los elementos del circuito. Llegan a un punto, que se
llama nodo, en el que se tienen que repartir entre los diferentes
elementos del circuito. Si una lámpara se funde, las demás no se apagan,
pues no se corta el circuito. Cada elemento dispone de la energía que
puede proporcionar el generador.
Podemos construir estos circuitos en una placa de pruebas o protoboard.
Observa el siguiente vídeo donde se muestran las diferencias entre un
circuito en serie y otro en paralelo.
SIMULACIÓN:
CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y ESQUEMAS, en educaplus.org
SIMULACIÓN:
MONTAJE EN SERIE, en educaplus.org
SIMULACIÓN:
MONTAJE EN PARALELO, en educaplus.org
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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INTENSIDAD DE
CORRIENTE |
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Vamos a estudiar las magnitudes que intervienen en un circuito eléctrico.
Ya vimos que el generador proporciona las cargas que van a circular por
el circuito, pero ¿cuántas cargas circulan? ¿y lo hacen de forma
rápida o lenta? Para conocer esto disponemos de una magnitud llamada Intensidad
de corriente, I, que representa la cantidad de cargas que
atraviesan una sección de conductor en la unidad de tiempo.
I, es la intensidad de la corriente, Q la carga que
atraviesa una sección de conductor y t es el tiempo.
La unidad de intensidad eléctrica es el amperio en honor al
físico francés André-Marie Ampère (1775-1836), y se representa
por A. El amperio es la intensidad de corriente que circula por un
circuito cuando por una sección del mismo pasa un culombio cada segundo.
Para medir la intensidad de corriente se utiliza un aparato que se
llama amperímetro. El amperímetro se debe conectar en serie para
que pueda medir toda la carga que pasa por el circuito. ¡Ojo, no debemos
conectarlo en paralelo, ya que debido a su poca resistencia la gran
intensidad que pasaría por el lo quemaría. Suele ir protegido con
fusibles, pero mejor es usarlo correctamente.
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DIFERENCIA DE
POTENCIAL |
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El generador del circuito debe proporcionar la energía suficiente a las
cargas eléctricas para que circulen de un polo al otro. La diferencia
de potencial es el trabajo eléctrico que debe realizar el generador
para desplazar la unidad de carga de un punto a otro.
V, es la diferencia de potencial, W, el trabajo eléctrico
y Q la carga eléctrica.
La unidad de diferencia de potencial es el voltio, en honor al físico
italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827), y
se representa por V. Entre dos puntos de un circuito hay una
diferencia de potencial de un voltio si para transportar entre ellos un
culombio de carga necesitamos realizar el trabajo de un julio.
Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito
se utiliza un aparato denominado voltímetro. El voltímetro se
coloca siempre en paralelo entre los puntos que queramos medir.
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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RESISTENCIA ELÉCTRICA |
La resistencia eléctrica es una propiedad de los materiales que mide la
dificultad que oponen al paso de la corriente eléctrica. Su unidad es el ohmio, Ω,
en honor al físico aleman Georg Simon Ohm (1789-1854). Dentro de los
materiales conductores los hay unos mejores que otros. ¿De qué depende
la resistencia de un material? Depende de varios factores:
- Depende del tipo de sustancia, a través de una magnitud que
llamamos resistividad, ρ.
- Depende de la longitud del conductor, L, cuanto mayor sea la
longitud mayor será la resistencia.
- Depende de la sección del conductor, S, cuanto menor sea la
sección mayor será la resistencia.
La resistividad es la resistencia de un conductor de 1m de longitud y
de una sección de 1m2. Su unidad es ohmio·metro, Ω·m.
| Material |
Resistividad (Ω·m)
a 25ºC |
| Grafeno |
1,00 · 10-8 |
| Plata |
1,59 · 10-8 |
| Cobre |
1,71 · 10-8 |
| Aluminio |
2,82 · 10-8 |
| Wolframio |
5,65 · 10-8 |
| Níquel |
6,40 · 10-8 |
| Hierro |
9,71 · 10-8 |
SIMULACIÓN: RESISTENCIA ELÉCTRICA, phet.colorado.edu
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS |
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Si tenemos varias resistencias en un circuito podemos calcular la
resistencia equivalente, que será la resistencia que produzca el mismo
efecto que el conjunto de resistencias. La resistencia equivalente depende
de que las resistencias estén dispuestas en serie o en paralelo.
Asociación de resistencias en serie:
La resistencia equivalente R es la suma de las resistencias.
SIMULACIÓN:
RESISTENCIAS EN SERIE, en educaplus.org
Asociación de resistencias en paralelo:
El inverso de la resistencia equivalente es la suma de los inversos de
las resistencias.
SIMULACIÓN:
RESISTENCIAS EN PARALELO, en educaplus.org
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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LEY DE OHM |
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La ley de Ohm relaciona las magnitudes fundamentales de un circuito, la
intensidad, la diferencia de potencial y la resistencia.
Para una misma diferencia de potencial cuanto mayor sea la resistencia
menor será la intensidad que circula por el circuito.
La ley de Ohm nos permite definir el ohmio.
El cociente entre la diferencia de potencial y la intensidad es la
resistencia del circuito.
El ohmio es la resistencia de un conductor por el que circula un
amperio de corriente cuando está sometido a una diferencia de potencial
de un voltio.
SIMULACIÓN:
LEY DE OHM, en phet.colorado.edu
SIMULACIÓN:
LEY DE OHM, en educaplus.org
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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EFECTO JOULE |
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La energía suministrada por un generador es igual a su trabajo eléctrico.
El trabajo eléctrico es la carga por la diferencia de potencial.
Si queremos calcular la energía que consume un receptor eléctrico
multiplicamos la carga que pasa por el mismo por la diferencia de
potencial entre sus extremos.
También podemos calcular el trabajo eléctrico sustituyendo el valor
de la carga en la expresión anterior:
Cuando la electricidad circula por un conductor se libera calor debido
a los choques de los electrones con los átomos del conductor. Este
fenómeno que libera energía calorífica en los conductores se denomina
efecto Joule. La energía que se disipa como calor en una resistencia es:
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POTENCIA ELÉCTRICA |
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Un generador eléctrico nos puede aportar cierta cantidad de energía eléctrica
en la unidad de tiempo. Esta magnitud es la potencia eléctrica. Si
tenemos muchos aparatos que consumen energía en nuestro circuito nos
interesa que la potencia sea mayor.
La unidad de potencia eléctrica es el vatio, W,
en honor al ingeniero e inventor escocés James Watt (1736-1819).
La potencia que se consume en una resistencia será:
Esta expresión se conoce como ley de Joule
En los electrodomésticos puedes encontrar el dato de la potencia, lo
que te permite calcular la energía que consume en un tiempo determinado.
Una unidad muy utilizada en medidas eléctricas es el kW·h. No es una
unidad de potencia, es una unidad de energía. Representa la energía que
consume un aparato de 1000W durante una hora. Su equivalencia en julios
es:
1kW·h = 1kW · 1h = 1000W · 3600s = 3,6·106 W·s =
3,6·106 J
SIMULACIÓN:
LEY DE OHM Y POTENCIA ELÉCTRICA, en educaplus.org
SIMULACIÓN:
RESUMEN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS, en educaplus.org
EJERCICIOS
PARA PRACTICAR
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