Diagramas de circuitos eléctricos: aplicaciones y ejemplos

¿De qué sirve un diagrama de circuito?

¿Qué sucede dentro de una bombilla para que se encienda? Si pudieras mirar dentro del filamento de la bombilla, verías miles de millones de diminutas partículas cargadas llamadas electrones moviéndose a través de la bombilla. A medida que pasan, parte de su energía se transforma en otras formas, ¡como la luz! ¿Qué hace que los electrones se muevan? ¿Qué les da energía?

Los electrones que se mueven a través de la bombilla ceden algo de energía para hacer que la bombilla se encienda.

La energía necesaria para hacer que los electrones se muevan puede ser proporcionada por una batería o conectando el circuito a una toma de corriente en un edificio. Todos los circuitos que examinaremos en esta lección utilizarán una batería como fuente de energía. Una reacción química dentro de la batería crea una diferencia de potencial eléctrico entre los dos terminales de la batería, y esta diferencia de potencial, también conocida como voltaje, es lo que le da energía a los electrones para moverse a través del circuito. El voltaje se mide en unidades de Voltios (V).

La velocidad a la que fluyen los electrones en un circuito se conoce como corriente eléctrica y se mide en unidades de amperios (A). Cualquier componente del circuito que transforme la energía eléctrica en otras formas, incluida una bombilla, se conoce como resistencia, porque resiste el flujo de electrones a través de ella. La resistencia de una resistencia se mide en unidades de ohmios.

Los diagramas de circuitos eléctricos utilizan símbolos para representar las partes de un circuito. Le muestran cómo conectar el circuito y hacer que funcione y también se pueden usar para determinar la corriente en diferentes partes del circuito.

Símbolos comunes utilizados en diagramas de circuitos eléctricos

Ejemplo de diagrama de circuito con resistencias y batería. Las flechas representan la corriente en diferentes ramas del circuito.

Ley de Ohm

Imagina que tienes un circuito simple, con una batería conectada a una bombilla. ¿Qué pasaría si duplicara el voltaje agregando una segunda batería? La luz probablemente sería aproximadamente el doble de brillante, ¿verdad? La luz se vería más brillante porque la corriente que la atraviesa aumentaría cuando aumentara el voltaje.

Existe una relación simple, conocida como ley de Ohm, entre corriente, voltaje y resistencia para muchos tipos de resistencias. Usando la ley de Ohm, junto con un diagrama de circuito, puede determinar la corriente a través de cualquier resistencia en un circuito.

Ley de Ohm:

Combinación de resistencias en serie

Es bastante fácil entender cómo usar la ley de Ohm para calcular la corriente en un circuito cuando solo tiene una resistencia, pero ¿qué sucede si tiene más de una resistencia en el circuito? Cuando tiene varias resistencias, debe simplificar el circuito reemplazando todas las resistencias con una sola resistencia que tenga el mismo efecto que todas las demás resistencias juntas. La resistencia de esta única resistencia se conoce como la resistencia equivalente ( R eq ) del circuito.

Si no hay uniones entre las resistencias y todas están en la misma rama del circuito, entonces decimos que las resistencias están en serie entre sí. Para resistencias en serie, encuentre la resistencia equivalente simplemente sumando la resistencia de cada resistor.

Por ejemplo, el circuito del diagrama que se muestra a continuación contiene tres resistencias en serie. Puedes encontrar la resistencia equivalente simplemente sumando las resistencias de cada una.

Una vez que tenga una resistencia equivalente, puede usar la ley de Ohm para encontrar la corriente total en el circuito.

Dado que solo hay una ruta para que la corriente fluya en un circuito como este, las tres resistencias deben tener la misma corriente fluyendo a través de ellas.

Combinando resistencias en paralelo

En el siguiente diagrama, las tres resistencias ahora están conectadas en paralelo entre sí. La corriente en el cable que proviene de la batería debe dividirse en tres vías para pasar a través de cada resistencia en paralelo. A diferencia de las resistencias en serie, las resistencias en paralelo NO tienen la misma corriente a través de ellas. Sin embargo, la suma de las corrientes que pasan a través de cada resistencia debe ser igual a la corriente total que pasa por la batería.

Para encontrar la corriente total, puede volver a calcular una resistencia equivalente para todo el circuito. Cuando las resistencias están en paralelo, la resistencia total del circuito será menor que la resistencia de cualquier resistencia.

¿Notaste que tuvimos que voltear la fracción en el último paso para encontrar la resistencia equivalente? Eso es necesario porque R eq está en el denominador, por lo que debe voltearlo para ponerlo en el numerador.

Una vez que tenga la resistencia equivalente, puede usar la Ley de Ohm para encontrar la corriente total, tal como lo hizo cuando las resistencias estaban en serie.

Para encontrar la corriente en cada resistencia, ¡también puede usar la Ley de Ohm! Debido a que estos resistores están en paralelo, el voltaje en cada resistor es igual al voltaje en la batería (3 V en este caso). Puede usar este voltaje y la resistencia de cada resistor para encontrar la corriente a través de cada uno.

Comprobemos y asegurémonos de que estas corrientes se sumen realmente a la corriente total.

¡Ellas hacen! Siempre es una buena idea comprobar que estas corrientes sean iguales para asegurarse de que no ha cometido ningún error.

Resumen de la lección

Los diagramas de circuitos eléctricos utilizan símbolos para representar las partes de un circuito. Le muestran cómo conectar el circuito y hacer que funcione y también se pueden usar para determinar la corriente en diferentes partes del circuito. Un diagrama de circuito puede mostrar resistencias que están conectadas en serie o en paralelo . Cuando las resistencias están en serie, la corriente a través de cada resistencia será la misma. Cuando los resistores están en paralelo, la corriente a través de cada uno de los resistores será diferente, pero el voltaje en cada uno será el mismo.

Para encontrar la corriente total en un circuito, primero determine la resistencia equivalente y luego use la Ley de Ohm para encontrar la corriente total.