La regla de la unión en circuitos sin condensadores
En una intersección, una autopista muy transitada se divide en dos nuevas carreteras. Si cinco autos se acercan a la intersección y dos de ellos toman el camino de la izquierda, ¿cuántos autos deben haber tomado el camino de la derecha? ¡Por supuesto, la respuesta es tres! Si cinco autos entraron en la intersección, entonces cinco autos deben haber salido, ¿verdad?
Al igual que los automóviles que viajan por la carretera, dentro de cada circuito eléctrico, hay miles de millones de pequeños electrones que se mueven a través de los cables. Cada electrón lleva una pequeña cantidad de carga y el flujo de esta carga es lo que llamamos corriente eléctrica . La corriente eléctrica se mide en unidades de amperios, que se denominan más comúnmente amperios (abreviado A).
A veces, hay lugares en el circuito donde se juntan varios cables. A estos lugares los llamamos cruces . En un cruce, algunos cables pueden llevar corriente hacia el cruce, mientras que otros alejan la corriente del cruce, al igual que diferentes carreteras pueden llevar automóviles hacia y desde una intersección.
Al igual que el número total de automóviles en la carretera no cambió, en circuitos con solo resistencias y sin condensadores, la cantidad total de carga que se mueve a través del circuito tampoco cambia. Recuerde que las cargas que crean corrientes son transportadas por electrones diminutos. Los electrones no aparecen o desaparecen repentinamente en algún lugar del circuito, por lo que el número de electrones que entran en la unión debe ser igual al número que sale de la unión, al igual que el número de automóviles que entran en la intersección debe ser igual a el número que lo deja. Esto significa que la corriente total llevada a la unión es siempre igual a la corriente total que sale de la unión.
Esta relación entre la corriente que entra y sale de una unión se conoce como regla de unión de Kirchhoff , y es uno de los principios fundamentales que rigen el comportamiento de todos los circuitos eléctricos.
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Usar la regla de unión
La regla de unión es realmente útil porque le permite determinar la corriente en diferentes partes de un circuito. Por ejemplo, observe el circuito a continuación y vea si puede determinar la corriente faltante.
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¿Notó que tanto I 1 como I 2 están dirigidos HACIA un cruce? Dado que la corriente que entra en la unión debe ser igual a la corriente que sale, la corriente faltante, que podemos llamar I 3, debe dirigirse FUERA de la unión.
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Aplicar la ley de la unión a esta unión le da la siguiente ecuación:
Yo 1 + Yo 2 = Yo 3 .
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Por lo tanto, I 3 = 4 A + 2 A = 6 A.
La regla de unión sigue funcionando incluso cuando hay más de tres corrientes involucradas. Recuerde que toda la corriente que ingresa al cruce debe ser igual a toda la corriente que sale del cruce, sin importar cuántas corrientes tenga.
¿Puede encontrar la corriente a través de la batería que se muestra en el circuito a continuación?
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¡Guauu! Este circuito es mucho más complicado, ¿verdad? Aunque hay muchas más resistencias y baterías aquí, aún puede usar la ley de unión para encontrar esta corriente desconocida. Si miras de cerca, puedes ver que hay tres cruces importantes en este circuito. Llamémoslas Junction 1, Junction 2 y Junction 3.
Aplicar la regla de unión a la unión 1 le permite determinar que I 5 = I 1 + I 2 . De manera similar, puede aplicar la regla de unión a la unión 2 para encontrar que I 6 = I 3 + I 4 .
Luego, puede aplicar la regla de unión a la unión 3 para encontrar que la corriente a través de la batería, que llamaremos I 7 , es de 4 A y se dirige hacia la izquierda.
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Limitaciones de la regla de cruce
Aunque la regla de unión es realmente útil, hay algunas situaciones en las que no funcionará. La regla de unión solo funciona cuando la corriente en el circuito es constante. Esto se conoce como corriente de estado estable . Piense en los autos en la carretera. Si hubiera una rampa justo antes de la intersección donde los autos pudieran salir o entrar a la carretera, entonces la cantidad de autos que se acercan a la intersección NO puede ser igual a la cantidad de autos que salen de la intersección. Si algunos autos ingresan a la carretera, el número que sale de la intersección puede ser mayor que el número que se acerca. De manera similar, si algunos autos salieran de la carretera, el número que sale podría ser menor que el que se acerca.
Esto también es cierto en los circuitos. Si tiene algo en el circuito, como un capacitor, que puede agregar o quitar electrones, entonces la corriente en el circuito puede estar cambiando. En ese caso, la regla de unión no será precisa y no debe usarse.
Resumen de la lección
El flujo de carga en un circuito se conoce como corriente eléctrica . La corriente eléctrica se mide en unidades de amperios (A). En un circuito, los lugares donde más de una unión de cable portador de corriente se denominan uniones . La regla de la unión de Kirchhoff dice que no importa el número de cables, la corriente total llevada a la unión es siempre igual a la corriente total que sale de la unión. Se puede usar para determinar la corriente en las ramas de un circuito siempre que la corriente en el circuito esté en estado estable , lo que significa que no cambia.
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