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Indicadores de logro:
Construye un circuito en paralelo.
Calcula la resistencia equivalente y voltaje en un circuito en paralelo.
Cuando estamos en nuestras probablemente conectemos varios dispositivos a un tomacorriente o a una extensión. Es una práctica que hacemos común y continuamente.
Ahora comprenderemos uno de los secretos detrás de esta aplicación tan útil, pero antes veamos qué tienen que decir nuestros amigos.
A. Conexiones eléctricas en el entorno
En nuestro entorno, podemos observar varias conexiones eléctricas, por ejemplo, tenemos las luces o luminarias de nuestras casas, electrodomésticos y objetos de uso personal como el teléfono móvil. Por supuesto, Nico también posee conexiones eléctricas. Ayuda a nuestros amigos a contestar sus dudas sobre conexiones eléctricas.
Nico: Para mi adecuado funcionamiento tengo circuitos eléctricos en serie, en paralelo y mixtos en mi interior.
Luis: Sabes Lisa, en mi casa suelo cargar el celular, conectar el televisor y a veces conectamos la plancha en una misma extensión con varios tomacorrientes ¿por qué si todos están conectados y retiramos uno de ellos los demás siguen funcionando?
Lisa: Ya veo Luis, pero ¿te has fijado que, en nuestra escuela, cuando hay un día lluvioso o con poca luz, encendemos las luminarias del salón de clases? Pues un día dos luminarias no encendieron y las otras sí. ¿Por qué encendieron las otras luminarias?
Las conexiones eléctricas en serie son muy comunes en nuestro entorno, pero existen otro tipo llamadas en paralelo, que permiten mantener un voltaje similar en cualquier dispositivo del circuito eléctrico. También, hay circuitos eléctricos mixtos, donde se combinan conexiones eléctricas en serie y paralelo.
En los circuitos eléctricos en paralelo, el voltaje es similar al suministrado por la fuente de poder (baterías), en cada componente que se conforma el circuito (resistencias). La corriente eléctrica, se distribuye en la unión de cada componente. En el caso de la resistencia eléctrica total o equivalente, no es la suma de cada una, como en el circuito eléctrico en serie.
Materiales: Válidos para las actividades B a E: un multímetro, 3 resistencias 100 Ω, 120 Ω y 330 Ω, todas de 0.5 W, un porta baterías AA, 2 batería AA de 1.5 V, 2 cables tipo cocodrilo, 5 cables de telecomunicaciones de 5 cm o cables jumper, un diodo emisor de luz y una breadboard.
B. Circuito eléctrico en paralelo
Descubriremos las leyes que gobiernan el voltaje y la corriente eléctrica y mediremos estas magnitudes en un circuito montado en una breadboard.
Previamente monta el siguiente diagrama eléctrico en la breadboard.
La resistencia eléctrica se mide conectando en serie el multímetro y el cable de sonido.
Luis: No olvides llevar registro de las magnitudes de cada paso, obtenidas con el multímetro.
Procedimiento:
Mide el voltaje en las salidas del porta baterías y anótalo.
2. Conecta ambas salidas del porta baterías en conexiones diferentes de la breadboard.
3. A continuación, conecta la resistencia de 100 Ω, partiendo de una de las salidas y llegando a la otra.
4. De forma similar conecta la resistencia de 330 Ω.
5. Mide el voltaje en cada una de las resistencias.
6. Mide la corriente eléctrica que sale del porta baterías. Auxíliate de los jumper y cables tipo cocodrilo.
7. Mide la corriente eléctrica que pasa por cada una de las resistencias.
8. Con ayuda de jumpers, mide la resistencia justo a la salida del porta baterías.
Como observaste, los valores de voltaje fueron similares, la corriente eléctrica cambia dependiendo la resistencia eléctrica donde se midió, puedes corroborar que la suma de estas es similar a la proporcionada por a la fuente de poder. Además, la resistencia equivalente no es la suma como en el caso de un circuito en serie.
C. Resistencia equivalente o total en un circuito eléctrico en paralelo
Considera las dos resistencias de 100 Ω y 330 Ω, conectadas en paralelo del circuito de la actividad anterior, seguiremos los siguientes pasos para encontrar la resistencia total:
Suma los recíprocos de los valores de las resistencias. Omite escribir la unidad Ω. Así:
1/100 + 1/330
Verifica si el valor de la suma de fracciones es el siguiente:
1/100 + 1/330 = (33 + 10)/3300 = 43/3300
Obtén el recíproco del resultado de la suma de fracciones y represéntalo en su forma decimal.
3300/13 ≈ 76.7
Coloca las unidades de Ω al resultado obtenido: 76.7 Ω
Verifica el resultado obtenido, con el medido en la actividad anterior.
D. Circuito eléctrico mixto
Un circuito eléctrico mixto, consiste en conexiones en serie y paralelo. Sus aplicaciones las encontramos en muchos lugares, como las luminarias de nuestra casa o extensiones eléctricas para conectar varios dispositivos.
Ahora construiremos un circuito mixto a partir del que montaste en tu breadboard durante la actividad B.
Procedimiento:
Coloca una resistencia de 120 Ω en una de las salidas del porta baterías. Debe de llegar hasta donde inicia la resistencia de 100 Ω.
2. Usando el multímetro, mide el voltaje para cada una de las resistencias eléctricas.
3. Retira el porta baterías y mide la resistencia total del circuito.
4. Verifica si la resistencia medida es similar a la obtenida en el paso 8 de la actividad B, si le sumas 120 Ω.
Irene: Recuerda anotar las magnitudes obtenidas con el multímetro en cada uno de los pasos.
No olvides que...
El voltaje, al igual que la resistencia eléctrica se mide en paralelo con el circuito eléctrico.
El voltaje para un circuito en paralelo es igual para cada una de las resistencias que lo conforman.
E. Diodo emisor de luz en un circuito mixto
Un LED puede conectarse a un circuito mixto. Veamos su comportamiento al conectarlo en paralelo; para ello, utilizaremos el circuito eléctrico que armamos en la actividad D. Observa lo que sucede con el LED en cada paso.
Procedimiento:
Ubica el LED en paralelo con las resistencias de 100 Ω y 330 Ω.
Conecta el porta baterías.
3. Retira por un momento la resistencia de 100 Ω.
4. Vuelve a colocar la resistencia de 100 Ω y retira la resistencia de 330 Ω.
5. Retira las resistencias de 100 Ω y 300 Ω.
6. Retira la resistencia de 120 Ω. Luego, contesta:
¿Qué le sucede al LED cuando retiras cada una de las resistencias eléctricas del circuito?
Irene: Es importante considerar la representación de componentes en los diagramas eléctricos.
No olvides que...
En un circuito eléctrico en paralelo, la corriente se reparte en cada resistencia eléctrica y el voltaje es el mismo para cada una.
F. Realiza diagramas de circuitos eléctricos en paralelo y mixto
Procedimiento:
Comenta con tus compañeros cómo montarían en una breadboard un circuito eléctrico como el de la figura:
2. Elabora el diagrama eléctrico que representa la figura de arriba.
3. Discute con tus compañeros y encuentra la resistencia eléctrica equivalente de los siguientes dos circuitos eléctricos.
¿Qué aprendimos?
Experimentar el comportamiento de circuitos en paralelos y mixtos. Comprobamos que la corriente eléctrica en un circuito paralelo se divide por cada una de las resistencias, el voltaje es similar para cada una de las resistencias y la resistencia equivalente es la suma de fracciones, donde el denominador es el valor de cada resistencia, al final la resistencia tiene un valor aproximado al inverso multiplicativo de la fracción obtenida.
Por otra parte, realizar diagramas de circuitos eléctricos en paralelo y observar su comportamiento cuando es conectado una luminaria o diodo emisor de luz, que seguirá emitiendo luz independientemente, si se retiran las resistencias en paralelo.
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