Conexión de conductores en serie y en paralelo. Características

Identifica los elementos representados en el siguiente circuito

Un amperímetro se conectó a un circuito tal como se representa en la figura (a). La indicación de la escala fue de 0,5 A. ¿Cuál sería la indicación del instrumento si se conecta al mismo circuito, pero en la posición representada en la figura (b)? Justifica tu respuesta.

La indicación en el amperímetro situado en la posición indicada en el circuito (b) sería también de 0,5 A, pues la intensidad de la corriente en un circuito, donde sus componentes están conectados en serie, es la misma en cualquier parte del circuito, y por tanto, la indicación del amperímetro será la misma donde quiera que se conecte.

Dado el siguiente circuito responde:

a) ¿Cuál es la forma de conexión empleada para conectar el voltímetro?

b) Determina el valor de la menor división de la escala de este instrumento.

c) ¿Cuál es el valor del voltaje al que está sometida la lámpara?

Una bobina tiene una resistencia eléctrica de 6 Ω. ¿Qué valor debe tener el voltaje aplicado a ella si la intensidad de la corriente eléctrica es de 2 A?

Análisis del problema

Conociendo la resistencia de la bobina y la corriente que circula por ella podemos determinar el voltaje a que está sometido aplicando la ley de Ohm, que relaciona dichas magnitudes mediante la expresión:

Despejando U de la expresión anterior

En la figura se muestran las gráficas de la intensidad de la corriente en función del voltaje para dos conductores. Determina, sin realizar cálculos, cuál de los dos conductores posee mayor resistencia eléctrica. Fundamenta tu respuesta.

Análisis

La oposición de los conductores al paso de la corriente eléctrica recibe el nombre de resistencia eléctrica y esta es constante para cada conductor. Existe una relación entre los valores de resistencia (R), intensidad (I) y voltaje o tensión (U) la cual se presenta en la ley de Ohm.

Del análisis de la ley de Ohm se infiere que para un mismo valor de voltaje U, por el conductor que circule mayor corriente (I) la resistencia al paso de la corriente es menor. Gráficamente esto se manifiesta mediante la pendiente (inclinación de las gráficas con respecto al eje de las accisas) d;nde las rectas que son las gráficas, por la de menor pendiente circula menor cantidad de partículas eléctricas (I) y por tanto es la de mayor resistencia.

Solución

El conductor B es el que tiene menor resistencia. Del análisis de la gráfica se observa que, para un mismo valor de voltaje, el conductor por el que circula menor intensidad de corriente eléctrica es el que tiene mayor resistencia.

Se tienen varios aparatos eléctricos conectados cada uno a un voltaje de 12 V.

a)¿Qué valor tiene la resistencia de cada uno de los aparatos, si las intensidades de las corrientes que circulan por ellos son: 6 A; 3 A; 2 A; 1 A; 0,5 A; y 50 mA, respectivamente?

b) Compara los resultados obtenidos. ¿Qué relación existen entre ellos?

Menciona y argumenta qué tipo de conexión es la utilizada en los siguientes casos: a) en una “extensión” diseñada para conectar varios equipos, b) entre una lámpara y su interruptor, c) entre las pilas en una linterna, d) entre los bombillos de una guirnalda de las utilizadas en Navidad, e) al conectar un amperímetro, f) al conectar un voltímetro.

Traza los esquemas de los circuitos en cada caso.

Análisis del problema

Dependiendo de la funcionalidad del circuito los receptores se conectan en dos formas fundamentales, en serie o en paralelo. Atendiendo a esto podrás identificar el tipo de conexión utilizada en cada caso y realizar los esquemas correspondientes.

Solución

inciso a: Una “extensión” diseñada para conectar varios equipos

Forma de conexión: paralelo

Explicación: Una "extensión" tiene como función poder conectar varios equipos desde un misma "toma", la forma en que los equipos deben conectarse es en paralelo para que estos se conecten y apaguen de forma independiente. Por ejemplo, si en una "extensión" están conectados: una lámpara, un ventilador y una plancha, cuando enciendes la lámpara, no se enciende el resto de los equipos, estos tienen sus propios interruptores. Esta es una característica de las conexiones en paralelo.

inciso b: Una lámpara y su interruptor

Forma de conexión: serie

Explicación: La función del interruptor de una lámpara es cerrar el circuito para que circule la corriente o interrumpir el paso de la corriente a la lámpara  (abre el circuito). Por tal razón entre la lámpara y su interruptor la conexión debe ser en serie.

inciso c: Las pilas en una linterna

Forma de conexión: serie

Explicación: Las pilas de una linterna se colocan en serie porque el voltaje total con que se enciende el bombillo se obtiene de la suma de los voltajes de cada pila. En las conexiones en serie V_T = V₁ + V₂+ V₃ + V_n

Calcula la potencia de una lámpara teniendo en cuenta los datos que aparecen en la figura.

Análisis del problema

Del esquema podemos extraer los datos necesarios. El valor del voltaje lo podemos identificas por la unidad de medida en que están expresados los datos que ahí aparecen. Sabemos que el voltaje se expresa en volt (V) luego el valor que le corresponde en este caso es V= 110 V. Los restantes valores están planteados explícitamente.

En un circuito de 120 V de voltaje se ha conectado una cocina eléctrica. La resistencia de la espiral de la cocina es igual a 24 Ω. Halla la potencia de la corriente eléctrica.

En una casa diariamente funciona: un bombillo de 40 W encendido durante 5 h, una batidora de 180 W que funciona 0,5 h, un televisor de 100 W que funciona 3 h y un horno eléctrico de 1 200 W que se mantiene encendido durante 4 h.

a) ¿Cuál ha sido el consumo de energía de un día en kW • h ?

b) ¿Cuál será el consumo en un mes?