Circuito Serie

Objetivos generales y específicos

Objetivo General

Analizar las características de los circuitos en serie y paralelo, así como las de generador de funciones y los equipos de medición.

Objetivos específicos:

• Aprender sobre el funcionamiento de los circuitos en serie y en paralelo.

• Aplicar la Ley de Ohm valores de resistencia y corriente.

• Identificar las características de los generadores de señales

• Analizar y explicar los generadores de onda triangular, senoidal y cuadrada

• Practicar el uso de los equipos de medición.

Circuito Serie

Un circuito serie es aquel en el que el terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. El símil de este circuito sería una manguera, la cual está recorrida por un mismo caudal (corriente).

Una resistencia es cuándo pisamos de forma parcial dicha manguera, obstruyéndose de esta forma al flujo de corriente.

Respecto a las tensiones, estas son mayores en aquellas zonas de la manguera que pisamos más y por tanto se oponen más al paso de dicho corriente. La caída de tensión es mayor en aquellas zonas que presentan una mayor obstrucción a la corriente.

Y se cumple esto:

VTotal = V1 + V2 +.... Vn

La tensión total = a la suma de todas las fuentes conectadas en serie. Así si tenemos 2 pilas, una de 6 V y otra 9 V en un circuito, la tensión total del circuito será de 15 V.

Itotal = I1 = I2

Sobre el circuito discurre una única corriente, esto es, todos los componentes del circuito son recorridos por la misma corriente o intensidad, i.

RTotal = R1 + R2... Rn

La resistencia total es la suma de todas las resistencias.

1 / C Total = 1 / C1 + 1 / C2.... 1 / Cn

La capacidad total es la suma de la inversa de las capacidades del circuito.

Qué pasa si se desconectan uno de los elementos del circuito, pues que se abre el circuito y se tiene un circuito abierto, NO PASA LA CORRIENTE, esto pasaba antes con la iluminación de navidad, si se nos fundía una bombilla el resto no funcionaba.

Ejemplo de circuito serie y cálculos a aplicar.

Vamos a calcular la corriente del circuito (i total) y la caída de tensión que se produce en las resistencias a y b (Va y Vb)

Cómo sabemos que en un circuito serie la corriente que discurre es única, ¿cómo calculamos esa corriente?

Bien, para eso aplicaremos la Ley de Ohms del circuito, I = V / R.

- VTotal sabemos que es la que entrega la fuente de alimentación, en el caso de haber más fuentes se sumarían sus tensiones, por lo tanto son 9V.

- RTotal sabemos que es la suma de las resistencias del circuito, al ser un circuito serie.

Con lo que ya podemos calcular la corriente de nuestro circuito

-ITotal = 9V / 130.000 ohmios = 0,00006923 A o lo que es lo mismo 0,06923 mA

Ahora vamos a calcular la caída de tensión en las resistencias a y b, aplicando de nuevo la ley de Ohms, V = I x R.

Cómo sabemos que la corriente que discurre por ellas es la del circuito ITotal, aplicamos de nuevo la ley de ohms.

Va = ITotal x Ra Va = 0,00006923 x 100.000 = 6,92 V

El cálculo de Vb os lo dejo a vosotros, sin embargo os digo que se puede saber directamente sin aplicar de nuevo esta fórmula. Recordáis a que era igual cuál era la tensión del circuito? eso es, la tensión del circuito es igual a la de la fuente, por tanto si en una resistencia tenemos una caída de 6,92V, en la otra tendremos la diferencia hasta llegas a los 9V de la pila.

Circuito Paralelo

Un circuito paralelo es aquel en el que los terminales de entrada de sus componentes están conectados entre sí, lo mismo ocurre con los terminales de salida.

Respecto al símil hidráulico, es cómo si tuviéramos varias tuberías empalmadas a un mismo punto, y por tanto pasará mayor corriente en aquellas zonas cuya resistencia es menor.

Cómo es lógico al final del empalme se recoge toda la corriente de agua, y por tanto circula el total de corriente del circuito.

Como en el circuito serie, había una única corriente en el circuito, ahora la cosa cambia, ahora hay varias corrientes, tantas como ramas.

Sin embargo ahora tendremos una única tensión, que será igual a la de la fuente.

En las figuras siguientes vemos cómo es un circuito paralelo. Ambas figuras son idénticas, lo que pasa que lo he puesto de forma que lo recordéis con el símil hidráulico.

Tenemos una fuente de alimentación de 9V que alimenta a 2 ramas, una con una resistencia de 100K y otra con una resistencia de 10K, ¿por dónde pasará más corriente? ¿Dónde estamos pisando más la tubería? Pues la estamos pisando más en la resistencia de 100K, por lo que I2 será mayor que I1, por I1 pasará menos corriente al tener una resistencia mayor.

Se ve que la corriente total del circuito se divide en 2 corrientes que dependen de las resistencias de cada rama, por tanto.

Ahora se cumple esto:

VTotal = Vfuente

La tensión total = a la tensión de la fuente de alimentación.

Itotal = I1 + I2

Ahora sobre el circuito ya no discurre una única corriente, sino que discurren 2 corrientes, también dependerá dónde midamos dicha corriente claro está, pero a efectos prácticos ahora tenemos 2 corrientes. Si tuviéramos más ramas tendríamos más corrientes.

1 / RTotal = 1/R1 + 1/R2...+ 1/Rn

La resistencia total es la suma de la inversa todas las resistencias.

C Total = C1 + C2.... + Cn

La capacidad total es la suma de todas las capacidades del circuito, vemos que ahora los cálculos se invierten respecto de los de un circuito serie.

Ahora, que pasa si desconectamos una de las ramas? pues que el resto de circuito seguirá trabajando, el flujo de corriente ahora no se corta, y por tanto por nuestro circuito seguirá pasando la corriente.

Ejemplo de circuito paralelo y cálculos a aplicar.

Tomemos el circuito anterior y calculemos sus parámetros.

Vamos a calcular la corriente del circuito (i total) y la caída de tensión que se produce en las resistencias a y b (Va y Vb)

Cómo sabemos que en un circuito paralelo la corriente se divide en varias ramas, calcularemos la corriente que circula por cada rama, volviendo a aplicar la Ley de Ohm (I = V / R).

La tensión es la que nos da la fuente que son V=9V y dicha tensión se aplica tanto a las bornas de la R1 como a las bornas de la R2.

Así I1 = 9 / 100.000 = 0,09 mA (miliAmperios)

Así I2 = 9 / 10.000 = 0,9 ma (miliAmperios)

Y cuál es la intensidad total del circuito, pues la intensidad total del circuito será la suma de I1 e I2.

ITotal = 0,09 + 0,9 = 0,99 mA

Otra forma de calcular la intensidad del circuito es considerando la resistencia equivalente del circuito paralelo, para ello empleamos la fórmula vista anteriormente 1 / RTotal = 1/R1 + 1/R2...+ 1/Rn

1 / R Total = 1 / 100.000 + 1 / 10.000

1 / R Total = 100.000 + 10.000 / 100.000 * 10.000

1 / R Total = 110.000 / 1.000.000.000

1 / R Total = 0.00011

R Total = 1 / 0.00011 = 9.090,90 Ohmios.

Por tanto la I Total = 9 V / 9.090,90 ohmios = 0,99 mA que coincide con la calculada por el método anterior.

Generador de Funciones

Se entiende como tal al equipo que genera señales que admiten representación matemática sencilla y que son de empleo común en electrónica. Las formas de ondas mencionadas son,

Señal triangular

Señal de sierra

Señal senoidal

Pulso cuadrado

Fig. 1. Formas de onda usuales.

Este tipo de señales se emplean en aplicaciones.

Triangular: medidas de nivel de disparo, estudio de linealidad

Senoidal: respuesta en frecuencia

Cuadrada: análisis transitorio

TTL: circuitos digitales

Además, estas señales aparecen en toda clase de equipos, desde el diente de sierra del osciloscopio a los impulsos digitales que hacen funcionar a los microcircuitos (chips).

Clasificación de los generadores de funciones

Se suelen clasificar en función de la frecuencia de las señales que permite generar en los diversos tipos,

Generadores de audiofrecuencia: 0.01≤ f ≤ 10 Mhz

Generadores de radiofrecuencia: 1 KHz ≤ f ≤ 1 GHz

Generadores de microondas: f > 1 GHz

Según esta clasificación el generador del puesto de práctica es uno del tipo audiofrecuencia, puesto que genera señales de hasta un máximo de 2 MHz.

Generador de Onda Cuadrada

En la figura 2 se muestra el circuito generador de onda cuadrada.

Fig. 2. Generador de onda cuadrada

Funcionamiento

Supóngase que inicialmente el circuito esta en reposo, con el condensador C descargado y las fuentes de polarización desconectadas. Al aplicar energía al circuito aparecerá irremediablemente una pequeña tensión de salida por el transiente provocado y puesto que el amplificador real tiene cierto desajuste.

Supóngase que aparece una tensión Vo positiva en la salida, esto hace que aparezca una tensión BVo también positiva en el terminal

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