Clase 7:
La conexión en serie y en paralelo.
En la página anterior hemos visto cómo se aplica la Ley de Ohm en circuitos muy básicos en los que sólo hay una pila y un componente receptor (un motor, una bombilla…). Ahora vamos a ver qué ocurre cuando nos encontramos un circuito con más de un componente.
Como ya sabes, existen dos formas básicas de conectar varios componentes:
- En serie: uno a continuación de otro. En el circuito de abajo se han conectado tres bombillas y una resistencia en serie:
Muy importante: cuando se conectan varios componentes en serie el número de electrones que circulan por todos ellos es exactamente el mismo (ya que sólo hay un camino que pueden seguir). Por tanto, la intensidad eléctrica en todos ellos será la misma: si por el primer componente pasan 2 amperios por el último también pasarán dos amperios, y por los del medio también.
- En paralelo: con todos sus terminales de la izquierda unidos entre sí y todos sus terminales de la derecha unidos entre sí. En el circuito de abajo se han conectado un motor, una resistencia y un zumbador en paralelo.
Muy importante: cuando se conectan varios componentes en paralelo todos ellos están conectados directamente a los dos polos de la pila (puedes verlo en las imágenes de abajo). Por ese motivo, el voltaje en todos ellos es exactamente el mismo, es más, será el mismo que el de la pila.
¿Cómo se calcula la resistencia equivalente?
Para poder aplicar la Ley de Ohm en un circuito con varios componentes, ya estén conectados en serie o en paralelo, lo primero que hay que hacer es calcular la resistencia equivalente del circuito. La resistencia equivalente de un circuito es la resistencia conjunta de todos sus componentes, puedes recordarlo aquí. El problema es que la resistencia equivalente de un circuito se calcula de manera diferente dependiendo de la forma en que estén coenctados sus componentes.
El primer ejemplo que vamos a ver es el de un circuito con varios componentes conectados en serie. Imagina que tenemos el siguiente circuito, compuesto de dos motores y un zumbador conectados en serie. La resistencia de cada uno de los componentes se indica en el dibujo. ¿Cómo se calcularía la resistencia equivalente?
Pues bien, en el caso de que estén conectados en serie la resistencia equivalente (Req) no es mas que la suma de todas las resistencias:
\Large R_{eq}= R_1 + R_2 + R_3 + ...Por tanto, en este caso sería:
\Large R_{eq}= 40 + 40 + 150 = 230 \OmegaAhora vamos a ver cómo se calcula la resistencia equivalente cuando los componentes se han conectado en paralelo. Por ejemplo, vamos a calcular la resistencia equivalente del siguiente circuito formado por una bombilla y un motor conectados en paralelo.
En ese caso hay que aplicar la siguiente fórmula:
\Large R_{eq}= \dfrac{1}{ \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2} + \dfrac{1}{R_3} + ...}Por tanto, en nuestro caso, la resistencia equivalente sería:
\Large R_{eq}= \dfrac{1}{ \dfrac{1}{300} + \dfrac{1}{80}} = 63,16 \OmegaMuy importante! En un circuito en serie si se conecta un nuevo componente (con su respectiva resistencia eléctrica) en serie con los demás, la resistencia equivalente se incrementará. Es algo lógico, ya que en estos circuitos la resistencia equivalente se calcula sumando todas las resistencias individuales.
Por el contrario, justo lo opuesto ocurre en un circuito en paralelo. Si añades un nuevo componente (con su correspondiente resistencia eléctrica) a un circuito en paralelo la resistencia equivalente del circuito disminuirá. ¿Cómo es esto posible? La razón es sencilla, cada vez que se conecta un nuevo componente en paralelo lo que se está haciendo es abrir un nuevo camino que los electrones pueden tomar para regresar a la pila, lo que hace que disminuya la resistencia global. Por ese motivo, la resistencia equivalente de un circuito en paralelo siempre será menor que la menor de sus resistencias individuales. ¿Curioso, verdad?
Por ejemplo, en el circuito de la izquierda hay dos componentes (un zumbador y una resistencia) conectados en paralelo. El circuito de la derecha es el mismo que el de la izquierda, pero se le ha añadido una bombilla en paralelo. No podemos calcular la resistencia equivalente de ambos circuitos porque desconocemos los valores de las resistencias de cada componente. Sin embargo, podemos asegurar que la resistencia equivalente del circuito de la derecha será menor que la de la izquierda.
