Ejemplo de apertura de puerta
Imagine cinco personas caminando en fila india por un pasillo y llegan a dos puertas que conducen a dos pasillos diferentes. Si dos personas pasan por la puerta A, ¿cuántas pasan por la puerta B? La respuesta es 3. Al final de los pasillos, hay dos puertas más que conducen a otro pasillo. ¿Cuántas personas entran al pasillo final? ¡Las cinco personas! Esta es una analogía de cómo la corriente se divide y se recombina en las uniones en circuitos paralelos. Veamos cómo podemos calcular matemáticamente la cantidad de corriente en cada camino.
Circuitos paralelos
Un circuito paralelo es aquel en el que la corriente se divide y se recombina en las uniones. Un ejemplo de un circuito paralelo se muestra en el diagrama en su pantalla a continuación:
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La corriente sale del terminal positivo de la batería y se dirige al bucle 1. En el siguiente diagrama de la pantalla, las uniones donde se divide la corriente están encerradas en un círculo verde y donde las corrientes se combinan en una están encerradas en un círculo rojo.
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La regla de la unión de Kirchhoff es una aplicación de la conservación de la carga eléctrica y establece que la corriente que entra en una unión debe ser igual a la corriente que sale de la unión. La ley de Ohm establece que el voltaje es igual al producto de la corriente en amperios y la resistencia en ohmios, que se puede escribir como: V = IR .
La regla del bucle de Kirchhoff suma todos los voltajes en un bucle cerrado y los iguala a cero. No hay diferencia de potencial en un solo punto de un circuito. Es como decir que no hay ningún cambio en la elevación en un solo punto de una montaña. Usamos la ley de Ohm ( IR ) para determinar los voltajes en cada resistencia. Si el bucle está en la misma dirección que la corriente, el voltaje a través de la resistencia es negativo. Si el bucle está en la dirección opuesta a la corriente, el voltaje es positivo.
Trabajemos un ejemplo donde tenemos que determinar las corrientes en los bucles de un circuito paralelo. Echemos un vistazo a un ejemplo.
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Aquí hay un mensaje: Determine las corrientes a través de todas las resistencias en el circuito paralelo que se muestra aquí en este tercer diagrama que está viendo en su pantalla a continuación:
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Solución: comenzaremos con la regla de cruce de Kirchhoff en el cruce de la izquierda en el Loop 1 y el cruce de la derecha en el Loop 2.
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Observe que la corriente que entra y sale del Lazo 1 es de 6 amperios, que es la misma corriente que entra y sale del Lazo 2.
Este gráfico muestra las dos ecuaciones generadas a partir de la regla de unión de Kirchhoff.
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Como tenemos cuatro incógnitas, necesitamos cuatro ecuaciones y ya tenemos dos. El cuadro que aparece a continuación en su pantalla muestra las otras dos ecuaciones que provienen de la regla de bucle de Kirchhoff para los bucles 1 y 2.
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Recuerde, cuando la corriente está en la misma dirección que el bucle, el voltaje es negativo. Cuando la corriente está en la dirección opuesta del bucle, el voltaje es positivo.
En este punto, la física está completa. El resto del problema tiene que ver con el álgebra. Tomemos cada bucle individualmente.
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Multiplicaremos la ecuación de la regla de unión por 30 para que I B se cancele cuando sumemos ambas ecuaciones.
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Ahora podemos añadir las dos ecuaciones y resolver para que G .
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Resolviendo para I G , obtenemos 4 amperios. Enchufar de nuevo en esta regla de los nudos de la secuencia 1, podemos resolver para que B .
6 = YO B + 4
I B = 2 amperios.
Ahora, podemos trabajar el Bucle 2 de la misma manera para determinar I p e I o .
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Multiplicaremos la ecuación de la regla de unión por 10 para que I o se cancele cuando agreguemos las ecuaciones.
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Ahora podemos añadir las dos ecuaciones y resolver para que P .
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Resolviendo para I P , obtenemos 2 amperios. Conectando esto nuevamente a la regla de unión para el Bucle 2, podemos resolver para I o .
6 = yo P + 2
I o = 4 amperios.
Resumen de la lección
Los circuitos paralelos tienen una disposición en la que la corriente se divide y se combina en las uniones. La ley de Ohm , V = IR , y las reglas de Kirchhoff se utilizan para determinar la corriente en los bucles de un circuito paralelo. Las reglas de Kirchhoff incluyen una regla de unión y una regla de bucle. La regla de la unión de Kirchhoff se deriva de la conservación de la carga eléctrica. La carga total en una unión debe ser igual a la carga total que sale de la unión. La regla del bucle de Kirchoffestablece que la suma de todos los voltajes en un circuito cerrado en un circuito debe ser igual a cero. Si el bucle se mueve en la misma dirección que la corriente a través de una resistencia, el voltaje a través de la resistencia es negativo. Si el bucle se mueve en la dirección opuesta a la corriente a través de una resistencia, el voltaje a través de la resistencia es positivo.
Al determinar las corrientes en los bucles en un circuito en paralelo, la ley de Ohm, la regla de unión y la regla del bucle se utilizan para generar ecuaciones que incluyen las resistencias de las resistencias y las corrientes como variables. Usando álgebra, las ecuaciones se resuelven para cada corriente.
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