Circuito en Paralelo: Definición y Ejemplos

Circuito en Paralelo: Definición y Ejemplos

Hoy aprenderemos más sobre circuito eléctrico paralelo. Revisaremos algunos fundamentos de circuitos eléctricos, veremos las características definitorias de los circuitos paralelos y exploraremos varios ejemplos concretos.

Introducción a los circuitos eléctricos

La mayoría de las tomas de corriente en los hogares de los EE. UU. Suministran electricidad entre 110V y 120V. ¿Cómo es posible que todos estos tomacorrientes puedan mantener el mismo voltaje, a pesar de que puede haber varios aparatos y componentes conectados a ellos, todos con diferentes consumos de energía? En su automóvil, casi todos los componentes que requieren electricidad (faros, luces interiores, radio, limpiaparabrisas, etc.) funcionan con una constante de 12 voltios. ¿Cómo es esto posible?

La respuesta está en cómo se conectan los circuitos eléctricos. Para estos y muchos otros sistemas eléctricos, la solución es conectar los componentes del circuito en paralelo.

¿Qué es un circuito en paralelo?

Antes de entrar en la definición de un circuito paralelo, hagamos una revisión rápida de algunos aspectos básicos del circuito eléctrico, principalmente voltaje, corriente, resistencia y algunas leyes. Aquí están los que necesitaremos:

  1. El voltaje (V, en voltios – V) es la fuerza eléctrica responsable de hacer que la carga eléctrica se mueva.
  2. La corriente (I, en amperios – A) es una medida del movimiento de la carga eléctrica en el tiempo.
  3. La resistencia (R, en ohmios) es una medida de cuánto se opone un componente al movimiento de la corriente a través de él.
  4. La Ley de Corriente de Kirchoff ( KCL ) es simplemente una afirmación de que la carga debe conservarse, por lo que la suma de las corrientes que entran en un nodo del circuito (un punto en el circuito donde dos o más componentes están conectados) debe ser igual a la suma de las corrientes que pasan fuera del mismo nodo:

La Ley de Voltaje de Kirchoff ( KVL ) dice que si sumas los voltajes alrededor de cualquier bucle en un circuito, obtendrás cero:

Aplicando la definición: Ejemplo

Comencemos mirando una definición técnica de un circuito paralelo. Se dice que dos o más componentes eléctricos están en paralelo si la corriente eléctrica total que fluye en la red paralela se divide entre los componentes y luego se recombina a la misma corriente total después. Ahora bien, puede que esta no parezca ser la definición más intuitiva, así que observe las implicaciones. Un circuito paralelo tendrá las siguientes características definitorias:

  1. Comienza con dos o más componentes conectados juntos en un circuito
  2. Cada uno de los componentes debe tener solo dos contactos eléctricos (cables, conductos de conducción, etc.)
  3. Los componentes están conectados de tal manera que todos comparten el mismo nodo en cada lado del componente
  4. El voltaje en todos los componentes conectados en paralelo es el mismo
  5. La corriente que fluye en la conexión paralela es la misma que la corriente que fluye y es igual a la suma de las corrientes individuales que fluyen a través de cada componente

Imaginemos esta definición práctica de la siguiente manera:

El voltaje en los tres componentes (V) es el mismo y la ecuación de KCL para cada nodo (superior o inferior) es la misma, por lo que los tres componentes están en paralelo:

Aplicando la definición – Otro ejemplo

Cuando se trata de decidir si varios elementos del circuito están en paralelo, no puede simplemente observar cómo se dibuja el circuito; Debe utilizar las características eléctricas de un circuito paralelo. Aquí hay un ejemplo:

¿Qué componentes forman un circuito paralelo? Solo los componentes # 1 y # 2, porque ambos cumplen las siguientes tres condiciones:

  1. Comparten los mismos nodos en cada uno de sus puntos de conexión.
  2. Cada uno tiene exactamente el mismo voltaje (V) a través de ellos
  3. La corriente que fluye en los dos componentes se separa en I1 e I2 y luego se recombina después

No podemos decir que el componente # 3 o el componente # 4 están en paralelo con el # 1 y el # 2 porque no comparten los mismos nodos en cada lado y los voltajes individuales a través de estos componentes deben tener valores que sean menores que V. puede mostrar esto usando la ecuación KVL para el bucle que contiene los componentes # 2, # 3 y # 4. Deje que V3 y V4 sean los voltajes entre los componentes # 3 y # 4, respectivamente. Entonces:

Si V3 y V4 no son cero (las excepciones se dan en la siguiente sección), entonces deben ser menores que V.

Una excepción importante

Entonces, ¿qué pasa con el uso de interruptores, fusibles y disyuntores en los circuitos? ¿Están en paralelo? Si no es así, ¿violamos el principio de un circuito paralelo para el resto de los componentes? Vea el siguiente diagrama, que es un modelo simple para algunos componentes eléctricos en un automóvil:

Los componentes (como luces, radio, limpiaparabrisas, etc.) se muestran como R1, R2 y R3. Puedes ver la batería del coche de 12V a la izquierda. Este circuito en particular también contiene tres fusibles y dos interruptores. Para todos los efectos, podemos decir que cuando los interruptores están cerrados, su resistencia interna es aproximadamente cero y, por lo tanto, parecen cables. Del mismo modo, los fusibles y los interruptores automáticos, cuando funcionan correctamente, tienen una resistencia esencialmente cero, por lo que también parecen un cortocircuito. Por lo tanto, con los fusibles funcionando correctamente y los interruptores cerrados, el circuito ahora se ve así:

Ahora podemos ver que esto es de hecho un circuito paralelo.

Otro ejemplo – Baterías en paralelo

La mayoría de las veces, cuando coloca las baterías en un dispositivo, las conecta en serie. La razón por la que hace esto es porque los voltajes se acumulan cuando las baterías están conectadas en serie. Por ejemplo, podría estar insertando cuatro baterías AA de 1.5V en un dispositivo que funciona a 6V. ¿Qué pasa si conectas baterías en paralelo? Bueno, primero debes asegurarte de que sean del mismo voltaje. ¿Por qué? Porque, como hemos visto, el voltaje en los componentes conectados en paralelo debe ser el mismo. Pueden ocurrir cosas dañinas si conecta dos baterías de diferentes voltajes en paralelo. Conectar varias baterías del mismo voltaje en paralelo simplemente aumenta la cantidad de corriente total que puede entregar al circuito antes de que las baterías se agoten.

Aquí hay una aplicación concreta. Supongamos que usted es dueño de un remolque y los sistemas eléctricos funcionan con una batería recargable de automóvil de 12V. Observa que puede acampar sin cargar la batería durante 3 días. ¿Y si te gustaría hacer eso 6 días? Si conecta una segunda batería de 12 V en paralelo con la primera, entonces cada batería solo tendrá que entregar la mitad de la corriente que la batería necesita. Dado que el movimiento de carga es actual, ¡ha duplicado la cantidad de carga disponible para acampar! Aquí hay una imagen simplificada:

Resumen de la lección

Un circuito paralelo es aquel que tiene las siguientes características:

  1. Involucra dos o más componentes, cada uno con exactamente dos contactos cada uno;
  2. Los componentes comparten los mismos nodos en cada lado;
  3. Todos los componentes en paralelo tienen el mismo voltaje a través de ellos;
  4. Las divisiones de corriente que pasan por los componentes y luego se recombinan en el otro lado a la misma corriente total. Se muestra que los circuitos son paralelos eléctricamente utilizando la Ley de corriente de Kirchoff ( KCL ) y la Ley de voltaje de Kirchoff ( KVL).), no por cómo se dibuja el circuito. Las baterías conectadas en paralelo deben tener el mismo voltaje de fuente; La vida útil de la batería se multiplica por el número de baterías en paralelo.
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