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Circuitos Eléctricos ejercicios resueltos para el estudio

Los circuitos eléctricos son explicados a través de las resistencias en serie y resistencias conectadas en forma paralela y corriente continua. Los ejercicios resueltos sobre los circuitos eléctricos pueden darse en situaciones donde solo hay 1 receptor para empezar. Son los circuitos mas sencillos. Puedes consultar los cálculos de circuitos para aprender la Ley de Ohm, la cual daremos una breve explicación antes de empezar con los circuitos eléctricos y sus ejercicios resueltos.

La ley de Ohm

La ley de Ohm expresa en sus formulas la intensidad de corriente (I) el voltaje (V) y una resistencia (R). Deduce que la intensidad de corriente que circula por medio de un conductor es directamente proporcional a la ≠ de potencial entre los dos extremos del conductor. Y este es inversamente proporcional a la resistencia del conductor. La ley de Ohm establece que:

  • Si se eleva el V; se elevara la I
  • Si se aumenta R; disminuirá  I
  • Si se reduce R; aumentara I

La asociación de Resistencias

Las resistencias en los circuitos eléctricos se pueden enlazar  de una forma que el valor de la resistencias en conjunto sea diferente a las resistencias asociadas. A esto se le llama resistencia equivalente, esta resistencia que equivale a las asociadas y debido a su propiedad puede reemplazarlas sin que suceda alguna modificación en el circuito

Antes de pasa a a realizar los ejercicios resueltos de los circuitos eléctricos explicaremos los diferentes tipos de asociación.

Circuitos en Serie

Los circuitos eléctricos en Serie, o con receptores en forma serial, son los que tienen conectados los receptores en cada en cada extremos de la cadena o sucesión del  otro. E los circuitos en serie, la intensidad que se desplaza en todos los elementos es la misma.

Características del Circuito en Serie

  • La intensidad es la misma en todos los receptores.
  • La intensidad coincide con la totalidad de Intensidad que recorre el circuitos. Debido a que solo hay un camino para el acceso de los electrones.
  • El voltaje total es igual a la sumatoria de las bajas de tensión e cada lado de los receptores.
  • Circuitos Paralelos

Circuito en Paralelo

Los circuitos en paralelo, o con receptores en forma  paralela, son los que poseen receptores conectados de una forma en la que sus extremos están conectados  a puntos similares. En un circuito paralelo, todos sus elementos son sometidos a una análoga o similar diferencia de potencial.

Características del Circuito en Paralelo

  • La intensidad total que recorre el circuito es similar a la sumatoria de las intensidades que circulan por cada uno de los receptores.
  • El voltaje sera el mismo en todos los receptores, este concurrirá con el Voltaje en los extremos del generador de voltaje. Debido a la diferencia del potencial, esta viene a ser la misma por la acción de conexión de los elementos entre los similares puntos.

Circuitos eléctricos ejercicios resueltos

Ejercicio 1:

En este ejercicio de circuitos en serie  primeros tendremos que calcular la resistencia total. Esta es nombrada como resistencia equivalente. Se llama así porque podemos reemplazar todas las resistencias de los receptores en serie por una sola, esta sera el valor toral de la resistencia.

 Rt = R1 + R2 + R3 = 10 + 5 + 15 = 30Ω

El circuito en serie equivalente acabaría con una sola resistencia de 30 ohm. Ahora podríamos calcular la Intensidad total del circuito en serie. Según la ley de ohm:

 It = Vt/Rt = 6/30 = 0,2 A  que resulta que como todas las intensidades en serie son similares:

 It = I1 = I2 = I3 = 0,2A   Todas valen 0,2 amperios.

Ahora solo nos queda emplear la ley de ohm en cada receptor para calcular la tensión en cada uno de estos:

 V1 = I1 x R1 = 0,2 x 10 = 2V

 V2 = I2 x R2 = 0,2 x 5 = 1V

 V3 = I3 x R3 = 0,2 x 15 = 3V

Ahora podríamos verificar si efectivamente las sumas de las tensiones es similar a la tensión total:

 Vt = V1 + V2 + V3 = 2 + 1 + 3 = 6 V Como ves resulta que es correcto, la suma es igual a la tensión total de la pila 6 Voltios.

Nota: Para obtener un circuito resuelto por completo es necesario que conozcas el valor de R, de I y de V del circuito total, y la de cada uno de los receptores. En este caso sería:

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  Vt, It y Rt

   V1, I1 y R1

   V2, I2 y R2

   V3, I3 y R3

Entonces, ahora tenemos todos los datos de circuito en serie, hemos resuelto este circuito completamente.

Hay una posibilidad de calcular las potencias en el circuito. En este caso sabiendo la fórmula la potencia que es:

   P = V x I

   Pt = Vt x It = 6 x 0,2 = 1,2w

   P1 = V1 x I1 = 2 x 0,2 = 0,4w

   P2 = V2 x I2 =1 x 0,2 = 0,2w

   P3 = V3 x I3 = 3 x 0,2 = 0,6w

Observa que en el caso de las potencias la adición de las potencias de cada receptor siempre es igual a la potencia total, tanto en serie como paralelo.  Pt = P1 + P2 + P3

Si nos piden la energía consumida en un tiempo determinado solo se tiene que aplicar la fórmula de la energía:

 E = P x t. Por ejemplo vamos hacerlo para 2 horas.

Et = Pt x t = 1,2 x 2 = 2,4 wh (vatios por hora). Si nos piden en kilovatios por hora Kwh, antes de emplear la fórmula tendremos que pasar los vatios de potencia a kilovatios dividiendo entre mil.

Pt = 0,0012 x 2 = 0,0024Kwh

También podemos calcular las energía de cada receptor: E1 = P1 x t ; E2 = P2 x t …. 

Esto podrías resolverlo tu mismo.

Ejercicios Resueltos 2:

Sea el circuito de la siguiente figura:

Datos                     
V = 10 V
R1 = 5 Ω
R2 = 15 Ω

a) Calcula la resistencia resultante del circuito. (Sol: 20 Ω)
b) Calcula la intensidad I de la corriente que atraviesa el circuito. (Sol: 0,5 A)
c) Calcula la diferencia de potencial en los extremos del generador. (Sol: 10 V)
d) Calcula la diferencia de potencial en extremos de cada una de las
resistencias y el valor de la intensidad que las atraviesa. (Sol: V1=2,5V,
V2=7,5V, I1=0,5A, I2=0,5A)

Solución
a) Calcula la resistencia equivalente del circuito. (Sol: 20 Ω)
En este caso, al estar las dos resistencias asociadas en serie, la resistencia
equivalente del circuito será igual a la suma de las resistencias asociadas:

Req = R1 + R2 = 5 + 15 = 20 Ω

b) Calcula la intensidad I de la corriente que atraviesa el circuito. (Sol: 0,5 A)
La intensidad que atraviesa el circuito, teniendo en cuenta la ley de Ohm, será
igual a:

I = V / Req = 10 / 20 = 0,5 A

c) Calcula la diferencia de potencial en los extremos del generador. (Sol: 10 V)
La diferencia de potencial en extremos del generador será, en este caso, de:

V = 10 V

También podemos calcular la diferencia de potencial en extremos del
generador como el producto de la intensidad suministrada por el generador al
circuito por la resistencia equivalente del circuito:

V = I · Req = 0,5 · 20 = 10 V

d) Calcula la diferencia de potencial en extremos de cada una de las resistencias
y el valor de la intensidad que las atraviesa.

(Sol: V1=2,5V, V2=7,5V, I1=0,5A,
I2=0,5A)

En este caso, al tratarse de un circuito serie, la intensidad que atraviesa cada
una de las resistencias es la misma que la intensidad que atraviesa el circuito:

I1 = I2 = I = 0,5 A

La diferencia de potencial en extremos de cada una de las resistencias, se
calculará aplicando la ley de Ohm a cada una de las resistencias:

V1 = I1 · R1 = 0,5 · 5 = 2,5 V
V2 = I2 · R2 = 0,5 · 15 = 7,5 V

Observación: Se puede observar que la adición de las diferencias de potencial en
los extremos de las resistencias encajan con la diferencia de potencial en
extremos del generador.

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