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Introducción
Las resistencias son los componentes básicos de cualquier circuito eléctrico o electrónico. A menudo, las resistencias se encuentran en grandes cantidades, independientemente del tamaño del circuito. Las resistencias pueden conectarse en serie o en paralelo o una combinación de ambas. Para reducir las complicaciones de las diferentes combinaciones de resistencias, se deben seguir algunas reglas.
Se dice que dos resistencias están en serie cuando fluye la misma corriente a través de ellas. Las resistencias en serie pueden reemplazarse por una sola resistencia. Todas las resistencias siguen las leyes básicas como la ley de Ohm y la ley actual de Kirchhoff, independientemente de su combinación y complejidad.
Resistencias en serie
Se dice que un conjunto de resistencias está en serie cuando están conectados espalda con espalda en una sola línea. La misma corriente fluirá a través de todas las resistencias. Se dice que las resistencias en serie tienen corriente común.
En una red de resistencias en serie, la cantidad de corriente que fluye será la misma en todos los puntos.
IR1 = IR2 = IR3 = IAB.
Considere el siguiente circuito resistivo en serie
Aquí las resistencias R1, R2 y R3 cada una valorada en 1 Ω, 2 Ω y 3 Ω están en conexión en serie. La misma corriente fluirá a través de todas las resistencias ya que están conectadas en serie. La resistencia total del circuito es igual a la suma de las resistencias individuales.
Si RT es la resistencia total, entonces
RT = R1 + R2 + R3
Ahora la resistencia equivalente del circuito es
REQ = R1 + R2 + R3
REQ = 1 Ω + 2 Ω + 3 Ω
REQ = 6 Ω
Ahora las resistencias en serie pueden ser reemplazadas por una sola resistencia REQ del valor 6 Ω.
Fórmula de resistencia equivalente
En una red de resistencia en serie, la resistencia total es igual a la suma de las resistencias individuales a medida que la misma corriente pasa a través de cada resistencia.
∴ RTOTAL = R1 + R2 + R3
Por ejemplo, considere dos resistencias conectadas en serie como se muestra a continuación
La combinación de dos resistencias de 3 Ω en serie es equivalente a tener una Resistencia única de 6 Ω. Por lo tanto, el circuito anterior es el mismo que sigue
Considere de manera similar tres resistencias conectadas en serie como se muestra a continuación
La combinación de tres resistencias de 3 Ω en serie es equivalente a tener una sola resistencia de 9 Ω. Por lo tanto, el circuito anterior es el mismo que el siguiente
Esta resistencia individual se llama Resistencia Equivalente del circuito y se usa para reemplazar cualquier número de resistencias en serie.
Si hay n resistencias en una red en serie, entonces
REQ = R1 + R2 + R3 +…….. + Rn
Se puede hacer una observación a partir de la ecuación anterior. La resistencia equivalente de las resistencias conectadas en serie es siempre mayor que la resistencia de la resistencia más grande.
Cálculo de voltaje
Para las resistencias en serie, el voltaje en cada resistencia no sigue la misma regla como la corriente. En el caso de las resistencias en serie, el voltaje total entre las resistencias es igual a la suma de las diferencias de potencial individuales en cada resistencia.
En el circuito de arriba, el potencial la diferencia entre cada resistencia se puede calcular usando la ley de Ohm. El circuito en serie tiene una corriente de 1 A que fluye. Luego, de acuerdo con la ley de Ohm
La diferencia potencial entre la resistencia R1 es I × R1 = 1 × 1 = 1 V.
La diferencia de potencial en la resistencia R2 es I × R2 = 1 × 2 = 2 V.
Diferencia de potencial en la resistencia R3 es I × R3 = 1 × 3 = 3 V.
Por lo tanto, el voltaje total VAB = 1V + 2V + 3V = 6 V.
Considere un conexión en serie de tres resistencias R1, R2 y R3 con corriente I fluyendo a través de ellas.
Deje que el potencial baje de A a B sea V. Esto la caída potencial es la suma de las caídas de potencial individuales en cada resistencia individual. Luego, de acuerdo con la ley de Ohm
La caída potencial en R1 es VR1 = I × R1
La caída potencial en R2 es VR2 = I × R2
La caída potencial en R3 es VR3 = I × R3
∴ V = VR1 + VR2 + VR3
∴V = I × R1 + I × R2 + I × R3
Si la resistencia equivalente de las resistencias conectadas en serie en el circuito anterior es REQ, entonces
V = I × REQ
In caso si hay n resistencias en la serie R1, R2….Rn, entonces el voltaje total a través de ellas es la suma de la diferencia de potencial individual en cada resistencia.
VT = VR1 + VR2 +….. + VRn
En una combinación de resistencias en serie de n resistencias, si el valor de resistencia de cada resistencia es diferente del otro, entonces el potencial en cada resistencia es diferente.
N resistencias en serie combi cada nación con resistencia diferente tendrá N diferentes diferencias de potencial entre ellos. Este tipo de circuito formará un divisor de voltaje. El circuito divisor de voltaje es la base de la construcción del potenciómetro.
En un circuito en serie, los valores de voltaje, corriente o resistencia pueden calcularse usando la ley de Ohm. Las resistencias pueden intercambiarse en un circuito en serie sin afectar la potencia total de cada resistencia, la resistencia actual o total del circuito.
Resistencias en ejemplos en serie
1. Considere el siguiente circuito para calcular el voltaje total entre A y B.
Dos resistencias R1 y R2 están conectadas en serie.
R1 = 2 Ω y R2 = 3 Ω
La corriente en el circuito es I = 5 A
Las caídas de tensión individuales pueden calcularse utilizando la ley de Ohm de la siguiente manera
La caída de tensión en la resistencia R1 es VR1 = I × R1 = 5 × 2 = 10V
La caída de tensión en la resistencia R2 es VR2 = I × R2 = 5 × 3 = 15V
La caída total de tensión es la suma de la tensión individual gotas.
V = VR1 + VR2 = 10 + 15 = 25V
Otro enfoque es mediante el cálculo de la resistencia equivalente de la combinación de series. Las resistencias individuales en combinación de series pueden ser reemplazadas por una sola resistencia de resistencia equivalente. La resistencia equivalente de dos resistencias R1 y R2 en serie es
REQ = R1 + R2 = 2 + 3 = 5Ω
Luego, según la ley de Ohm,
La caída de voltaje en A y B es
V = I × REQ = 5 × 5 = 25V.
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- Considere el siguiente circuito donde se da el valor de la caída de potencial individual a través de cada resistencia junto con la corriente en la combinación de serie. La resistencia total de la combinación de series se da como R = 30 Ω. La corriente en el circuito es 1 A.
R = 30Ω y I = 1 A
La corriente que fluye a través de cada resistencia es la misma.
I = I1 = I2 = I3 = I4 = 1 A.
Según la ley de Ohm, el valor de resistencia se puede calcular como
R1 = V1/I1
R1 = 5/1 = 5Ω
Del mismo modo R2 = V2/I2
R2 = 8/1 = 8Ω
Y R3 = V3/I3
R3 = 7/1 = 7Ω
El potencial en R4 no se especifica. Pero el valor de R4 se puede calcular a partir del valor de resistencia total o resistencia equivalente del circuito.
REQ = R1 + R2 + R3 + R4
∴ R4 = REQ-(R1 + R2 + R3)
R4 = 30-(5 + 8 + 7)
R4 = 10Ω
Ahora el potencial en R4 se puede calcular como
V4 = I4 × R4
∴V4 = 1 × 10 = 10V
El voltaje total VAB se puede calcular en dos métodos.
El primer método usa diferencias de potencial individuales.
El voltaje total es igual a la suma de las diferencias de potencial individuales.
VAB = V1 + V2 + V3 + V4
Donde V1, V2, V3 y V4 son las diferencias de potencial entre las resistencias R1, R2, R3 y R4, respectivamente.
Theref mineral VAB = 5 + 8 + 7 + 10
VAB = 30 V
El segundo método para calcular el voltaje total es mediante el uso del valor de resistencia equivalente.
El voltaje total es igual al producto de la resistencia actual y equivalente. Los valores de resistencia total y resistencia equivalente se dan como I = 1 A y REQ = 30 Ω.
Por lo tanto VAB = I × REQ
VAB = 1 × 30
VAB = 30 V
Aplicaciones
Cuando dos resistencias de diferentes resistencias están conectadas en serie, el voltaje a través de ellas es diferente. Este método es la base para los circuitos divisores de voltaje.
Si una resistencia en un circuito divisor de voltaje se reemplaza con un sensor, entonces la cantidad que se detecta se convierte en una señal eléctrica que se mide fácilmente. Los sensores utilizados frecuentemente son termistores y resistencias dependientes de la luz. En termistor, la resistencia varía según la temperatura. Por ejemplo, supongamos que el termistor tiene una resistencia de 10 KΩ a una temperatura de 250 ° C. El mismo termistor puede tener una resistencia de 100 Ω a una temperatura de 1000C. Por lo tanto, la caída de potencial a través del termistor será diferente en función de la temperatura. Este cambio de resistencia de acuerdo con la temperatura se puede calibrar para encontrar el valor de la temperatura desde la caída potencial a través del termistor.
Fig: Circuito del sensor de luz
Otro sensor que usa resistencia en combinación en serie es Photo Resistor o Light Dependent Resistor. En resistencias dependientes de la luz, la resistencia varía de acuerdo con la intensidad de la luz incidente en ellas. En ausencia de luz, la resistencia de una resistencia dependiente de la luz típica es tan alta como 1 MΩ. En presencia de luz, la resistencia de la resistencia dependiente de la luz cae a un valor pequeño generalmente del orden de pocos ohmios. Esta variación en la resistencia en coordinación con la intensidad de la luz dará como resultado diferentes caídas de voltaje. La caída de voltaje se puede calibrar para encontrar la presencia de luz de una longitud de onda particular.