Circuitos combinados
Los componentes electrónicos modernos tienen una amplia gama de requisitos que deben cumplirse para que el componente funcione bien. Imaginemos que Steve, el manitas de garaje, tiene dos aparatos para los que le gustaría construir circuitos. El widget A requiere 10 amperios para funcionar, mientras que el widget B requiere 50 amperios.
Al diseñar un circuito para cada aparato, tendrá que considerar qué resistencias, condensadores e inductores colocar en su circuito. Pero también deberá tener en cuenta la disposición de estos componentes para obtener el voltaje requerido. En aras de la simplicidad, supongamos que Steve está usando una batería de 9 V para alimentar ambos circuitos.
Antes de profundizar en la construcción de circuitos, hablemos de los componentes de un circuito y repasemos lo que hacen.
- Resistencias
Las resistencias sirven para impedir o resistir el flujo de corriente. Una mayor resistencia significa que puede fluir menos corriente a través del circuito, al igual que apretar una manguera evita que el agua fluya. Una menor resistencia es como abrir la manguera y permitir que fluya más agua o corriente. Resistencia si se mide en ohmios.
- Condensadores
Los condensadores se utilizan para almacenar energía en un circuito. Muchos circuitos necesitan tener energía almacenada y luego liberada periódicamente, por lo que un capacitor es la herramienta perfecta. Los condensadores con una gran capacitancia pueden almacenar más energía, mientras que los condensadores pequeños pueden almacenar menos energía. La capacitancia es una medida de cuánta energía se puede almacenar en el campo eléctrico dentro del capacitor.
- Inductores
Los inductores son bobinas de alambre unidas a una fuente de voltaje, y la inductancia es una medida de cuánto resiste el inductor a un cambio en la corriente a través del componente. A medida que la corriente fluye a través del inductor, se genera un campo magnético en el centro de la bobina. También se induce un voltaje fuera de la bobina, lo que puede ser útil para conectar varios circuitos. Un inductor de inductancia grande resiste fuertemente tal cambio, mientras que una inductancia pequeña es menos resistente a ese mismo cambio.
Resistencias
Las resistencias se pueden organizar de dos formas:
1. Los resistores en serie están dispuestos de extremo a extremo o uno tras otro. La corriente que fluye a través de una resistencia debe fluir a través de la siguiente.
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2. Las resistencias en paralelo están dispuestas en paralelo entre sí. La corriente llega a una «rama» y puede viajar a través de una resistencia u otra.
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Cálculo de la resistencia equivalente
Ambos arreglos tienen diferentes efectos sobre el comportamiento del circuito. Para calcular esos efectos, las combinaciones de resistencias se pueden simplificar para determinar la resistencia equivalente , o la resistencia de una sola resistencia que produciría el mismo efecto que varias.
Cuando las resistencias se colocan en serie, la corriente que fluye a través de ellas encuentra un obstáculo, luego otro y otro. En efecto, la resistencia que experimenta la corriente aumenta. Si Steve decide usar resistencias en serie, aumentará la resistencia del circuito y así disminuirá la corriente. Esta disposición sería más apropiada para el widget A, que necesita una corriente menor.
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Para calcular la resistencia equivalente para una serie, use la siguiente fórmula:
Fórmula de la serie:
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Cuando las resistencias se colocan en paralelo, ocurre el efecto contrario. A medida que se agregan resistencias adicionales en paralelo, la resistencia equivalente disminuye. El widget B requiere una corriente mayor, por lo que Steve debe colocar las resistencias en paralelo para generar los 50 amperios.
Fórmula paralela:
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Condensadores
Al igual que las resistencias, los condensadores pueden disponerse en serie o en paralelo. Similar a la resistencia equivalente, la capacitancia equivalente es la capacitancia de un solo capacitor que produciría el mismo efecto que varios. Sin embargo, el efecto de la disposición sobre la capacitancia equivalente se cambia.
Cuando los capacitores se colocan en serie, la capacitancia equivalente disminuye. Cuando se colocan en paralelo, aumenta la capacitancia equivalente.
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Para calcular la capacitancia equivalente en una serie, use la siguiente fórmula:
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Para calcular la capacitancia equivalente en paralelo utilice la siguiente fórmula:
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Inductores
Si Steve necesita generar un campo magnético o inducir una corriente en otro circuito mientras sigue ejecutando los widgets A y B, podría optar por utilizar una combinación de inductores.
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La inductancia equivalente se calcula de manera similar a la resistencia equivalente. Para calcular la inductancia equivalente de los inductores en serie, utilice la siguiente fórmula:
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Para calcular la inductancia equivalente de inductores en paralelo, use la siguiente fórmula:
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Resumen de la lección
Las resistencias y los condensadores se pueden colocar en serie , uno tras otro, o en paralelo , uno al lado del otro.
- La resistencia equivalente es la resistencia de una sola resistencia que produciría el mismo efecto que varias. Las resistencias en serie aumentan la resistencia equivalente, mientras que las resistencias colocadas en paralelo la disminuyen.
- La capacitancia equivalente es la capacitancia de un solo capacitor que produciría el mismo efecto que varios. Los capacitores en serie disminuyen la capacitancia equivalente, mientras que los capacitores en paralelo la aumentan.
La inductancia es una medida de cuánto resiste el inductor a un cambio en la corriente a través del componente. La inductancia equivalente se calcula de manera similar a la resistencia equivalente.
El uso de varias combinaciones de componentes en serie y en paralelo puede permitirle ajustar los parámetros en su circuito.
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