Circuitos eléctricos
No, no un circuito de carreras, un circuito eléctrico:
La batería proporciona energía al motor y está conectada así:
Motor
El motor gira y puede usarse para hacer cosas interesantes como hacer girar ruedas, o como parte de un taladro, o para hacer que los robots se muevan. Cosas maravillosas.
Un motor:
- necesita corriente eléctrica para funcionar
- y tiene resistencia eléctrica
Batería
La batería retiene carga eléctrica y tiene un voltaje que se puede considerar como similar a lo que hace la presión del agua:
Cuando el interruptor está encendido (on), el voltaje de la batería hace que la corriente fluya.
El voltaje, la corriente y la resistencia se relacionan de esta manera:
Ley de Ohm
Las unidades son:
- Voltaje: V para voltios
- Corriente: A para amperios (en fórmulas: I por la Intensidad de corriente )
- Resistencia: Ω para ohmios
Usémosla:
Ejemplo: El motor necesita 1.5 A de corriente. ¿Qué voltaje debe tener la batería?
El motor necesita 1.5 amperios y tiene una resistencia de 8 ohmios, entonces:
V = IR
= 1.5 A × 8 Ω
= 12 V
Entonces funcionará una batería de 12 V.
Ley de Ohm
La Relación V = IR se llama Ley de Ohm. Hay 3 formas en que se puede escribir:
V = IR I = VR R = VI
Son simplemente reordenamientos entre sí usando álgebra.
La del medio nos muestra que más voltaje causa más corriente pero más resistencia causa menos corriente:
Ejemplo: una linterna tiene este circuito:
Podemos calcular la corriente:
I = VR = 3 V6 Ω = 0.5 A
Si reemplazamos el LED por uno de 15 Ω obtenemos:
I = VR = 3 V15 Ω = 0.2 A
Más resistencia significa menos corriente.Ahora actualicemos la batería con una de 9 V:
I = VR = 9 V15 Ω = 0.6 A
Más voltaje significa más corriente.
(Nota: hay componentes "no óhmicos", como diodos y transistores que no obedecen la ley de Ohm V = IR ).
Resistencias (o resistores)
Encuentra un nuevo LED con solo 3 Ω de resistencia. Y quieres usar una batería de 3 V, entonces la corriente sería:
I = VR = 3 V3 Ω = 1 A
Pero el LED sólo necesita 0.2 A, por lo que necesita resistencia adicional.
¡No es un problema! Podemos agregar una resistencia:
Las resistencias (resistores) simplemente proporcionan resistencia.
Colocamos una resistencia de 12 Ω en el circuito así:
Debido a que a la resistencia de 12 Ω le sigue el LED de 3 Ω (es decir, están en serie), simplemente sumamos los dos valores de resistencia:
Y nuestra corriente ahora es:
I = 3 V15 Ω = 0.2 A
Tal como queremos.
Serie y paralelo
Las resistencias que son sucesivas están en serie y se pueden sumar simplemente:
- Rtot es la resistencia total
- R1, R2, etc. son las resistencias individuales
Ejemplo: ¿Cuál es la resistencia total aquí?
Pero cuando están una al lado de la otra, están en paralelo y los cálculos cambian.
La corriente puede fluir a través de ellos al mismo tiempo. Pasa más corriente por la resistencia inferior y el cálculo es:
Es como si estuviéramos sumando pero en el mundo de los recíprocos.
Ejemplo: ¿Cuál es la resistencia total aquí?
Entonces Rtot = 3 Ω
O podemos hacerlo de un tirón (usando una calculadora):
Está bien usar una calculadora y redondear los resultados, ya que una buena resistencia está solo dentro del 1% de su valor indicado (llamado "tolerancia"), algunas pueden ser menos precisas.
Ambas juntas
Para casos más complicados calculamos la resistencia en paralelo antes de sumarlas en serie:
Ejemplo: ¿Cuál es la resistencia total aquí?
Comencemos lo más "adentro" que podamos: las tres resistencias en paralelo:
Ahora sumemos la resistencia de 2 Ω en serie:
Ahora combinemos con la resistencia de 3 Ω:
Respuesta: Rtot = 1.8 Ω
Otros componentes
Hay muchos otros componentes en los circuitos eléctricos, como condensadores, parlantes, diodos, etc.
Estos son algunos de los símbolos más comunes:
Resumen
- Ley de Ohm:
- V = IR
- I = VR
- R = VI
- Resistores en serie: Rtot = R1 + R2 + ...
- Resistores en paralelo: 1Rtot = 1R1 + 1R2 + ...
¡Refuerza tu aprendizaje resolviendo los siguientes retos sobre este
tema! (Nota: están en inglés).
