Para analizar los circuitos de CC, generalmente utilizamos diferentes métodos como la ley de ohmios, teoremas de red y otras herramientas de simplificación de circuitos. Un análisis de circuito de CC se realiza principalmente para determinar las cantidades desconocidas, como voltaje, corriente, resistencia y potencia, que están relacionadas con uno o más elementos de un circuito electrónico. Como una ley básica para simplificar los circuitos, la ley de Ohm define una relación lineal entre voltaje, corriente y resistencia. Déjanos saber en detalle sobre la ley de este ohmio.
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Ohm ’ s Law
Es la ley básica, principal y significativa que explora la relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico. Establece que, a temperatura constante, la corriente que fluye a través del circuito es directamente proporcional a la diferencia de voltaje o potencial en ese circuito.
En forma algebraica, Vα I
V = IR
Donde
I es la corriente que fluye a través del circuito y se mide en Amperios
V es la tensión aplicada a través del circuito y se mide en voltios
Y R es la constante de proporcionalidad, llamada resistencia, que se mide en ohmios.
Esta resistencia también se especifica en kilo Ohms, Mega Ohms, etc.
Por lo tanto, la ley de ohm dice que el flujo de corriente en el circuito es directamente proporcional al voltaje y es inversamente proporcional a la resistencia en ese circuito. La ley de Ohm puede aplicarse a las partes individuales oa un circuito completo.
Matemáticamente, Current, I = V/R
Voltaje, V = IR
Resistencia, R = V/I
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Ohm ’ s Law Triangle
El arreglo siguiente muestra que la relación entre diferentes cantidades en la ley de Ohm se conoce como triángulo de la ley de ohmios. Este es un método simple para describir y también es fácil recordar la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia.
La figura superior muestra el triángulo de la ley del ohmio donde los términos individuales como voltaje, corriente y resistencia y sus fórmulas se representan a partir de la ecuación básica de la ley de ohmios. En la figura anterior, se calcula un parámetro, a partir de los dos parámetros restantes. Por lo tanto, se puede concluir que, cuando la resistencia es alta, el flujo de corriente será bajo y el flujo de corriente alto, cuando la resistencia sea baja para cualquier voltaje aplicado.
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Energía eléctrica
La energía eléctrica da la velocidad a la cual la energía es transferida por un circuito. La potencia eléctrica se mide en vatios. Esta potencia se consume cuando un voltaje hace que la corriente fluya en el circuito.
Por lo tanto, la potencia eléctrica es el producto de la tensión y la corriente.
Matemáticamente, P = VI
De la ley de ohmios, V = IR e I = V/R
Sustituyendo en la ecuación de potencia
P = I2 R
P = V2/R
Por lo tanto, Energía eléctrica, P = VI o I2 R o V2 /R
Estos son los tres fórmulas básicas para encontrar la energía eléctrica en un circuito. Por lo tanto, se puede calcular la potencia cuando se conoce cualquiera de las dos cantidades.
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Power Triangle
Similar al triángulo de la ley de ohmios, debajo de la figura se muestra el triángulo de potencia para dar la relación entre la potencia, el voltaje y la corriente. Las ecuaciones de parámetros individuales se recuerdan fácilmente en esta figura. Redondee y oculte el parámetro que se va a medir y la posición de los dos parámetros restantes proporciona la ecuación para encontrar el parámetro oculto o redondeado como se muestra en la figura siguiente.
Ohm ’ s Law Pie Chart
Antes de los dos conceptos anteriores, hay otro método para encontrar parámetros de circuito usando la ley de ohmios ese es el gráfico de ley de Ohm ’ s. Al usar el gráfico circular de la ley del ohmio, uno puede recordar fácilmente todas las ecuaciones para encontrar el voltaje, la corriente, la resistencia y la potencia que son necesarios para simplificar los circuitos eléctricos que pueden ser simples o complejos.
La figura superior muestra el gráfico circular que da una relación entre potencia, voltaje, corriente y resistencia. Esta tabla se divide en cuatro unidades de potencia, voltaje, resistencia y corriente. Cada unidad consta de tres fórmulas con dos valores conocidos para cada fórmula. En la tabla, para encontrar cada parámetro en un circuito, podemos usar cualquiera de las tres fórmulas disponibles.
Graphical Representación de la Ley de Ohm
Para una mejor comprensión de este concepto, a continuación se proporciona una configuración experimental donde se conecta una fuente de voltaje ajustable con seis celdas (2V cada una) a la resistencia de carga a través de un voltaje selector. Los instrumentos de medición como el voltímetro y el amperímetro también están conectados al circuito para medir el voltaje y la corriente en el circuito.
Fuente de tensión ajustable con la resistencia de carga
Primero conecte la resistencia de 10 ohmios y coloque el interruptor selector en la posición uno. Entonces el amperímetro lee 0.2A y el voltímetro lee 2V porque I = V/R, es decir I = 2/10 = 0.2A. Luego cambie la posición del selector a la segunda celda, aplique 4V a través de la carga y anote la lectura del amperímetro. A medida que el selector cambia paso a paso desde la primera posición hasta la última, obtendremos valores actuales como 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1, 1.2 para valores de voltajes de 2, 4, 6, 8, 10 y 12, respectivamente.
De manera similar, coloque la resistencia de 20 ohmios en lugar de la resistencia de 10 ohmios y realice el mismo procedimiento que el anterior. Obtendremos los valores de la corriente 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 para los valores de voltaje de 2, 4, 6, 8, 10 y 12V, respectivamente. Dibuje el gráfico de estos valores como se muestra a continuación.
Representación gráfica de la ley de ohms
In el gráfico anterior, para un voltaje dado, la corriente es más pequeña cuando la resistencia es mayor. Considere el caso del voltaje 12V aplicado donde el valor actual es 1.2 A si la resistencia es de 10 ohmios y es de 0.6 ohmios, cuando la resistencia es de 20 ohmios. De manera similar para el mismo flujo de corriente, el voltaje es mayor a medida que la resistencia es mayor. De los resultados anteriores, la relación de voltaje a la corriente es constante cuando la resistencia es constante. Por lo tanto, la relación entre el voltaje y la corriente es lineal y la pendiente de esta curva lineal se hace más pronunciada a medida que la resistencia es mayor.
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Ejemplo de la ley de Ohm
Considere el siguiente circuito donde la batería de 6V está conectada a una carga de 6 ohmios. El amperímetro y los voltímetros están conectados al circuito para medir la corriente y el voltaje prácticamente. Pero usando la ley de ohmios podemos encontrar la corriente y la potencia de la siguiente manera.
De la ley de ohmios
V = IR
I = V/R
I = 6/6
I = 1 amperio
Potencia, P = VI
P = 6 × 1
P = 6 watts
Pero prácticamente el amperímetro no muestra ’ t el valor exacto debido a la resistencia interna de la batería. Al incluir la resistencia interna de la batería (Supongamos que la batería tiene una resistencia interna de 1 ohm), el valor actual se calcula de la siguiente manera.
La resistencia total del circuito es 6 +1 = 7 ohms.
Current, I = V/R
I = 6/7
I = 0,85 Amps
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Circuito de luces en un automóvil
La figura a continuación muestra el circuito de los faros en el automóvil excluyendo los circuitos de control. Con la aplicación de la ley de ohmios, podemos descubrir la corriente que fluye a través de cada luz. En general, cada luz se conecta en paralelo a la batería, lo que permite que otras luces brillen incluso si alguien está dañado. Se suministra una batería de 12 V a estas lámparas paralelas donde las lámparas tienen una resistencia de 2,4 cada una (considerado en este caso).
El la resistencia total del circuito es R = R1x R2/(R1 + R2) ya que están en paralelo.
R = 5.76/4.8 = 1.2
Entonces la corriente que fluye a través del circuito es I = V/R
I = 12/1.2
I = 10A.
La corriente que fluye a través de la lámpara individual es I1 = I2 = 5 A (debido a las mismas resistencias)
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Ley de Ohm para circuitos de CA
En general, la ley de ohm también se puede aplicar a circuitos de CA. Si la carga es inductiva o capacitiva, también se considera la reactancia de la carga. Por lo tanto, con algunas modificaciones de la ley de ohmios al considerar el efecto de reactancia, se puede aplicar a los circuitos de CA. Debido a la inductancia y la capacitancia en CA, habrá un considerable ángulo de fase entre el voltaje y las corrientes. Y también la resistencia de CA se llama impedancia y se representa como Z.
Así, la ley de ohmios para circuitos de CA se da como
E = IZ
I = E/Z
Z = E/I
Donde E es la tensión en el circuito de CA
I es la corriente y
Z es la impedancia.
Todos los parámetros de la ecuación anterior están en forma compleja que incluye el ángulo de fase. De forma similar al gráfico circular del circuito de CC, a continuación se proporciona el gráfico circular de ley de ohmios para el circuito de CA.
Ejemplo de la Ley de Ohmios (Circuitos de CA)
Considere el siguiente circuito donde la carga de CA (combinación de resistivo e inductivo) está conectada a través de la CA. suministro de 10V, 60Hz. La carga tiene un valor de resistencia de 5 ohmios y una inductancia de 10mH.
Luego, el valor de impedancia de la carga, Z = R + jXL
Z = 5 + j (2Π × f × L)
Z = 5+ j (2 × 3.14 × 60 × 10 × 10-3)
Z = 5 + j3.76 ohmios o 6.26 ohmios en un ángulo de fase de-37.016
La corriente que fluye a través del circuito es
I = V/Z
= 10/(5+ j3.76)
= 1.597A en un ángulo de fase de-37.016