Un circuito simple está constituido de una batería y un resistor, la batería aplica una diferencia de potencial, lo cual produce que las cargas se muevan. La diferencia de potencias es constante lo que produce una corriente constante. A la fuente se le conoce como fuente de fuerza electromotriz, fem. La fem es el voltaje máximo que puede producirse entre las terminales del circuito. Se asume que los alambres que unen al circuito no tienen resistencia.
Ilustración 1circuito compuesto de una batería y una resistencia.
La terminal positiva de la batería se encuentra a un potencial más alto que la terminal negativa. Dentro de la batería existe cierta resistencia al flujo de la corriente, a esta resistencia se le conoce como resistencia interna de la batería, r.
Se puede considerar este circuito como se muestra en la siguiente figura
Ilustración 2 Se muestra la resistencia interna de la batería.
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U: fem de la batería. Ri: resistencia interna de la batería Rv: resistencia interna del voltímetro. El voltímetro mide la tensión Um |
La batería tiene una resistencia interna, por lo cual, el voltaje en las terminales no es el mismo que la fem. El voltaje en las terminales de la batería sería: Donde I es la corriente que pasa por el circuito y e es la fem de la batería. |
Entonces, en una batería o pila de 1.5V, el valor corresponde a la fem y la diferencia de potencial real dependen de la corriente que pasa por la batería. Al revisar la figura anterior, el voltaje en las terminales de la batería debe ser igual al voltaje de la resistencia R, también llamada resistencia de carga. El voltaje en la resistencia sería
Y como la fem de la batería es
Entonces se tiene
Despejando la corriente l
La correspondiente depende de la resistencia interna de la batería y de la resistencia externa. Si la resistencia de carga es mucho mayor que la resistencia interna, se puede despreciar el valor de r. Al escribir la relación anterior en términos de la potencia, se tiene
Como , se
obtiene
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Ilustración 3 Circuito con resistencias en serie con una batería. |
Resistencia en serie Cuando dos resistencias R1 o más se conectan como se muestra em la figura, se dice que las resistencias están en serie. Si la misma carga Q sale de la resistencia R1 la misma cantidad de carga debe llegar a la resistencia R2 |
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Ilustración 4 Circuito mostrando el sentido de la corriente y el voltaje aplicado |
La diferencia de potencial que se aplica a la combinación en serie de las resistencias se divide entre los resistores. |
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Ilustración 5 Resistencia equivalente de dos resistencias en serie. |
La diferencia de potencial, también se aplica de la misma forma a una resistencia equivalente formada por la suma de las dos resistencias. Entonces, en un circuito en serie, la resistencia equivalente es la suma de las resistencias La resistencia equivalente siempre es mayor que la mayor de las resistencias individuales. |
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Ilustración 6 Circuito con resistencias en paralelo con una batería |
Resistencia en paralelo. Se dice que dos resistencias están conectadas en paralelo cuando se encuentran unidas como se muestra en la figura. |
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Ilustración 7 Resistencias en paralelo y el sentido de la corriente. |
Cuando las cargas llegan al punto a, al que se llama nodo, la corriente se divide de tal manera que llega menos corriente en cada uno de los resistores, como la carga eléctrica se conserva, la corriente que llega al punto a tiene que ser igual a la corriente que abandona el punto |
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Ilustración 8 Resistencia equivalente de dos resistencias en paralelo |
Cuando las resistencias se conectan en paralelo, las diferencias de potencial en cada resistencia es la misma. La resistencia equivalente sería Para más de dos resistencias, se tendría La resistencia equivalente de dos o más resistencias conectadas en paralelo es igual a la suma del inverso de cada una de las resistencias. La resistencia equivalente siempre es menor que la resistencia en el grupo. |
