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Estudiaremos los circuitos de corriente directa (cd), en los que el sentido de la corriente no cambia con el tiempo.
Estudiaremos métodos generales para analizar redes, cómo calcular voltajes, corrientes y propiedades de elementos de circuito.
Aprenderemos a determinar la resistencia equivalente para varios resistores conectados en serie o en paralelo.
Para redes más generales necesitamos dos reglas llamadas reglas de Kirchhoff. Una se basa en el principio de conservación de la carga aplicado a una unión o confluencia de dos o más vías; la otra se deriva de la conservación de la energía para una carga que se desplaza por una espira cerrada.
Se estudiarán instrumentos para medir varias cantidades eléctricas.
Resistores
Resistores
Se encuentran en toda clase de circuitos, desde secadores y calentadores hasta circuitos que limitan o dividen la corriente, o reducen o dividen un voltaje
Es apropiado considerarlos como combinaciones de resistores ya que con frecuencia tales circuitos contienen varios resistores.
3 Resistores con resistencias R1, R2 y R3
3 Resistores con resistencias R1, R2 y R3
Todos tienen la misma carga si al principio se hallaban descargados.
Cada resistor ofrece una trayectoria alternativa entre los puntos. La diferencia de potencial es la misma a través de cada elemento.
R2 y R3 están en paralelo y esta combinación a la ves en serie con R1
R2 y R3 están en serie, y esta combinación a ves en paralelo con R1.
Para cualquier combinación de resistores siempre es posible encontrar un resistor único que podría remplazar la combinación y dar como resultado la misma corriente y diferencia de potencial totales.
La resistencia de este resistor único se llama resistencia equivalente de la combinación.
Resistores en Serie:
Resistores en Serie:
Si los resistores están en serie, la corriente I debe ser la misma en todas ellas.
Las diferencias de potencial a través de cada resistor en igual cuando las tres resistencias son iguales.
La diferencia de potencial Vab a través de toda la combinación es la suma de estas diferencias de potencial individual.
La resistencia equivalente es mayor que cualquier resistencia individual.
Resistores en Paralelo:
Resistores en Paralelo:
La diferencia de potencial entre las terminales de cada resistor debe ser la misma e igual a Vab.
La corriente es diferente a través de cada resistor.
La corriente total I debe ser la suma de las tres corrientes en los resistores.
La resistencia equivalente siempre es menor que cualquier resistencia individual.
2 Resistores en Paralelo:
Esto demuestra que las corrientes conducidas por dos resistores en paralelo son inversamente proporcionales a sus resistencias. Por la trayectoria de menor resistencia circula más corriente.
Reglas de Kirchhoff:
Reglas de Kirchhoff:
Muchas redes de resistores no se pueden reducir a combinaciones sencillas en serie y en paralelo.
Unión: Es el punto en que se unen 3 o más conductores. También llamados nodos o puntos de derivación.
Espiral: Es cualquier trayectoria cerrada de conducción.
En la figura 26.6 a se puede observar una fuente de potencia de cd con fem E1 que carga una batería con fem menor E2 y que alimenta corriente a una bombilla con resistencia R.
La figura 26.6b es un circuito “puente”, que se utiliza en muchos tipos diferentes de medición y sistemas de control.
No se necesitan principios nuevos para calcular las corrientes en esa clase de redes, pero existen algunas técnicas que ayudan a manejar en forma sistemática los problemas que plantean.
Regla de Kirchhoff de las uniones:
Regla de Kirchhoff de las uniones:
La suma algebraica de las corrientes en cualquier unión es igual a cero. Se basa en la conservación de la carga eléctrica. En una unión no se puede acumular carga eléctrica, por lo que la carga total que entra a ella por unidad de tiempo debe ser igual a la carga total que sale por unidad de tiempo
La carga por unidad de tiempo es corriente, por lo que si consideramos como positivas las corrientes que entran a una unión y negativas las que salen, la suma algebraica de las corrientes en la unión debe ser igual a cero. Es como un ramal T en una tubería de agua; si entra 1 litro por minuto en un tubo, no pueden salir 3 litros por minuto de los otros dos tubos. Hemos de confesar que se usó la regla de las uniones con la finalidad de obtener la ecuación para los resistores en paralelo.
Regla de Kirchhoff de las espiras:
Regla de Kirchhoff de las espiras:
La suma algebraica de las diferencias de potencial en cualquier espira, incluso las asociadas con las fem y las de elementos con resistencia, debe ser igual a cero.
Es el enunciado de que la fuerza electrostática es conservativa. Suponga que recorre una espira y mide las diferencias de potencial entre los extremos de elementos sucesivos del circuito. Al regresar al punto de partida, debería de encontrar que la suma algebraica de esas diferencias es igual a cero; de lo contrario, no se podría afirmar que el potencial en ese punto tiene un valor definido.
Convenciones de signo para la regla de la espiras:
Convenciones de signo para la regla de la espiras:
Se le supone un sentido de la corriente en cada ramal del circuito e indicarlo en el diagrama correspondiente , si la corriente va de - a + la fem es positiva, si la corriente va de + a - la fem es negativa.
Cuando se va a través de un resistor en el mismo sentido que el que se supuso para la corriente, el término IR es negativo porque la corriente avanza en el sentido del potencial decreciente. Cuando se pasa a través de un resistor en el sentido opuesto a la corriente que se supuso, el término IR es positivo porque representa un aumento de potencial.
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