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“2022. Año del Quincentenario de la Fundación de Toluca de Lerdo, Capital del Estado de México”. Página 1 de 4 CIRCUITOS ELECTRICOS RESISTIVOS. Rosales Martínez César Iván. 13191202018@uptex.edu.mx Programa Educativo de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Politécnica de Texcoco, Carretera Federal Los Reyes – Texcoco Km. 14.2 San Miguel Coatlinchán, C.P.56250. Texcoco de Mora, Estado de México, México. Abstracr→ The main objective of this practice is to know the importance of the implementation of resistive circuits, their application in Electronic and Telecommunications engineering as well as to solve them and check the calculations and operation by means of a simulator software to which you have access. I. INTRODUCCION. En el área de la electrónica, podemos encontrar diferentes tipos de circuitos y elementos que a estos los conforman, en esta ocasión se hablara de los circuitos resistivos, que son aquellos en los que los receptores de la tensión y corriente eléctrica son resistencias, de ahí el nombre circuito resistivo. Bien, pues una resistencia es una magnitud física que mide la tendencia de un cuerpo a oponerse al paso de una corriente eléctrica cuando se somete a una tensión eléctrica, pero también es el elemento de un circuito eléctrico que dificulta la circulación de las cargas eléctricas. Su unidad de medición es el Ohm (Ω), y estas se fabrican de diferentes materiales, principalmente son de carbón y cerámica. Existen dos tipos de resistencias, aquellas que son de 4 bandas y de 5 bandas, y dichas bandas manejan un código de colores que permiten calcular y/u obtener los valores resistivos. Fig 1. Código de colores para resistencias de 4 bandas. Cómo ejemplo, determinaremos el valor de una resistencia. Para identificar el valor resistivo de este dispositivo de 4 bandas, tomaremos la resistencia e identificaremos la primera banda, tendremos cuidado de no comenzar por el lado erróneo, pues la mayoría de las ocasiones la banda de color dorado, debe ir de lado derecho e identificamos de izquierda a derecha. Y como primer paso será ubicar los colores: Por lo que, la banda 1 y 2, nos determinará los valores del 0 al 9, para posteriormente, la 3er banda será quien determine el valor en Ohm (Ω) de la resistencia y por ultimo la 4ta y ultima banda determinará la tolerancia o porcentaje de error del valor de esta. Ejemplo: 6 3 × 100,000Ω ± 5% En la banda 1 y 2 tenemos 63, que este número, se multiplicará ×100,000Ω es decir: 63 × 100,000𝛺 = 630,000𝛺 = 6.3𝑀𝛺 Y por último, obtenemos el valor de la tolerancia que es de 5%. mailto:13191202018@uptex.edu.mx https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/voltaje https://solar-energia.net/electricidad/circuito-electrico https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/carga-electrica “2022. Año del Quincentenario de la Fundación de Toluca de Lerdo, Capital del Estado de México”. Página 2 de 4 Por lo que se obtiene: 6.3𝑀𝛺 × (0.05%) = 315,000 = 315𝐾𝛺 Y ese valor de sumará y restará al valor inicial obtenido. Valor máximo: 6.3𝑀𝛺 + 315𝐾𝛺 = 6.615𝑀𝛺 Valor mínimo: 6.3𝑀𝛺 − 315𝐾𝛺 = 5.985𝑀𝛺 Y exactamente, se realiza el mismo proceso para resistencias con 5 bandas. Fig 2. Código de colores para resistencias de 5 bandas. Para el uso y trabajo con circuitos eléctricos, existen diferentes leyes que nos permiten determinar los valores de que se emplean en estos sistemas tales como el valor de la corriente que circula por el circuito y por los elementos que este contenga, la tensión eléctrica total o por dispositivo, la potencia, o la resistencia total del mismo. Existen diferentes tipos de circuitos, estos se clasifican en: a) Circuitos en serie: Son aquellos en los que las resistencias se colocan una detrás de la otra de forma que el final de cada resistencia se conecta con el principio de la siguiente y así sucesivamente. En este tipo de conexión se dice que misma corriente, diferente tensión. Fig 3. Ejemplo circuito resistivo en Serie. Para darle solución a la resistencia total de un circuito en serie, únicamente te suman los valores de las resistencias. 𝑅𝑡 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅𝑛 … b) Circuitos en paralelo: Son aquellos en los que los principios de las resistencias se encuentran unidos entre sí mediante un cable, y los finales de las resistencias también están unidos entre mediante otro cable. En este caso, se dice que los componentes de estos circuitos tienen la misma tensión, corriente diferente. Fig 4. Ejemplo circuito resistivo en Paralelo. Para darle solución a la resistencia total de un circuito en paralelo, existen dos maneras. Cuando solo se tienen dos resistencias o más. Solución para 2 resistencias en paralelo. 𝑅𝑡 = (𝑅1)(𝑅2) (𝑅1 + 𝑅2) Solución para más de 2 resistencias en paralelo. 𝑅𝑡 = 1 1 𝑅1 + 1 𝑅2 + 1 𝑅3 + 1 𝑅𝑛 … … c) Circuitos mixtos: Son aquellos circuitos que están constituidos por elementos conectados en serie y paralelo respectivamente. Fig 5. Ejemplo circuito resistivo Mixto. Y un circuito mixto, utiliza la solución de circuitos en serie y mixtos simultáneamente para obtener la Rt de este tipo de circuitos. Por ejemplo, podemos tener 4 resistencias, R1 y R2 en serie con R3 y R4 en paralelo. Por lo que la fórmula para la solución matemática de la Rt seria: 𝑅𝑡 = 𝑅1 + 𝑅2 + ( (𝑅3)(𝑅4) (𝑅3 + 𝑅4) ) http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_serie http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_en_paralelo http://fresno.pntic.mec.es/~fagl0000/circuito_mixto.htm “2022. Año del Quincentenario de la Fundación de Toluca de Lerdo, Capital del Estado de México”. Página 3 de 4 II. Leyes DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS. Ahora que ya sabemos las partes de un circuito eléctrico resistivo, los tipos de estos, comenzaremos con la parte de las reglas o leyes que nos permiten analizar estos circuitos de manera matemática por medio de las diferentes leyes. a) Ley de Ohm. Es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, que se utiliza principalmente para determinar la relación que existe entre la diferencia de potencial, la corriente y la resistencia de un circuito. La ley de Ohm enuncia que "en un circuito eléctrico, la corriente que lo recorre es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia que este presenta". Sus fórmulas son las siguientes: 𝑉 = 𝑅 ∗ 𝐼 𝐼 = 𝑉 𝑅 𝑅 = 𝑉 𝑅 b) Ley de Kirchoff. Existen dos leyes de Kirchoff, una aplicada a la corriente y la otra a la tensión. La ley de corrientes de Kirchoff la podremos denominar con las siglas LKC (ley de Kirchoff para la corriente), que enuncia que “en todo nodo, la suma algebraica de las corrientes, es igual a cero”. La ley correspondiente a la tensión LVK (ley de voltaje de voltaje de Kirchoff) dice que “En toda malla la suma algebraica de las tensiones y las caídas de tensión es igual a cero”. III. DESARROLLO PRACTICO. En este apartado, se presenta el desarrollo practico de la teórica que fue explicada por el profesor, con el fin de aplicar los conocimientos teóricos para darle solución a circuitos resistivos en serie, paralelo, y/o mixtos que me permiten como alumno obtener las competencias apropiadas para mi desempeño académico. Realizar el ejercicio con la configuración mostrada en el siguiente circuito (Fig. 6). Fig 6. Actividad a realizar por el alumno(a). Bien, para comenzar con el análisis de este circuito, se trata de un circuito mixto, pues contiene resistencias en serie y paralelo que han sido conectadas entre sí. Las resistencias encerradas en color azul, indican circuito en paralelo;y aquellas que estén en verde, indican circuitos en serie. Para comenzar con la reducción y obtener la Rt del sistema, las R6 y R4 están serie, entonces: 𝑅4 + 𝑅6 = 150𝛺 + 100𝛺 = 250𝛺 Ahora 𝑅46 estan en paralelo con 𝑅3, entonces: 𝑅46||𝑅3 = (250𝛺)(200𝛺) (250𝛺 + 200𝛺) = 111.111𝛺 Por último, 𝑅1, 𝑅2, 𝑅5 quedan en serie con 𝑅46||𝑅3. Entonces: 𝑅𝑡 = 50𝛺 + 111.111𝛺 + 200𝛺 + 100𝛺 = 461.111𝛺 𝑅𝑡 = 461.111𝛺 Una vez obtenida la Rt y conociendo la tensión de entrada, aplicaremos la Ley de Ohm para obtener la corriente eléctrica el circuito. Formula: 𝑉 = 𝑅 ∗ 𝐼 Para obtener la corriente (I), habrá que despejar la formula, quedando: 𝐼𝑡 = 𝑉𝑡 𝑅𝑡 = 10𝑉𝑟𝑚𝑠 461.111𝛺 = 𝐼𝑡 = 0.021686𝐴 = 21.686 × 10−3𝐴 = 21.686𝑚𝐴 Ahora, requerimos saber la corriente y le tensión en cada resistencia. Si se dice que al tener circuitos en serie se comparte la misma corriente, para el caso 𝑅1, 𝑅46||𝑅3 , 𝑅2 y 𝑅5. Entonces: 𝐼𝑅1 = 21.686𝑚𝐴 𝐼𝑅2 = 21.686𝑚𝐴 𝐼𝑅5 = 21.686𝑚𝐴 “2022. Año del Quincentenario de la Fundación de Toluca de Lerdo, Capital del Estado de México”. Página 4 de 4 𝐼𝑅46||𝑅3 = 21.686𝑚𝐴 Ahora, analizaremos 𝑅46||𝑅3, para obtener las corrientes y tensiones en dichas resistencias. Como sabemos, que tenemos un circuito en paralelo, se comparte la tensión, entonces se obtendrá la tensión en la resistencia 𝑅46||𝑅3 con el uso de la Ley de Ohm, cuya formula me dice que: 𝑉 = 𝑅 ∗ 𝐼 Y sustituimos valores: 𝑉𝑅46||𝑅3 = 111.111𝛺 ∗ 21.686𝑚𝐴 = 2.409𝑉 Entonces la tensión en la 𝑅46||𝑅3 es de 2.409𝑉. Partiendo con ese análisis, si conozco el valor de 𝑅46, 𝑅3 y el valor de la tensión, se aplica la ley de ohm, para obtener la corriente de 𝑅3. 𝐼 = 𝑉 𝑅 𝐼𝑅3 = 2.409𝑉 200𝛺 = 12.045𝑚𝐴 Por último, sabiendo el valor de la tensión de la 𝑅46 es de 2.409V, se obtiene el valor de la corriente 𝐼𝑅46 = 2.409𝑉 250 = 9.636𝑚𝐴 Y si 𝑅4 y 𝑅6 están en serie, 9.636mA es la corriente en ellas. Por lo que se aplica la Ley de Ohm. 𝐼𝑅4 = (150𝛺)(9.636𝑚𝐴) = 1.444𝑉 𝐼𝑅6 = (100𝛺)(9.636𝑚𝐴) = 0.963𝑉 Para finalizar, se muestran los resultados en una tabla: RESISTENCIA VALOR “I” VALOR “T” R1= 50 Ω 21.686mA 1.084 V R2= 200 Ω 21.686mA 4.337 V R3= 200 Ω 12.045mA 2.409 V R4= 150 Ω 9.636mA 1.444 V R5= 100 Ω 21.686mA 2.168 V R6= 100 Ω 9.636mA 0.963 V Rt= 461.111 Ω 21.686mA 10V Fig 7. Tabla de resultados matemáticos. Una vez concluida la parte matemática, se corroboran los cálculos con algún simulador. IV. CONCLUSION. Para concluir con el desarrollo del presente, cabe mencionar que la ley básica y fundamental de los circuitos resistivos, establece qué le diferencia de potencial aplicada en los extremos de un conductor es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por este, esta ley; es la Ley de Ohm. Pero también explica la relación entre la corriente, el voltaje y la resistencia, que hay en un dispositivo. Para explicar más gráfico y ejemplificarlo, se dice que si se tiene una resistencia de un ohm, su tensión valdrá un voltio, pero estos producen una corriente de un amperio. Más sin en cambio, esta ley básica de la electricidad no está en el origen de aplicaciones industriales, sino también en las domésticas y como parte fundamental de estos circuitos las resistencias son el componente esencial en aparatos electrónicos convertidores de energía entre muchos otros, pues sin este dispositivo, no existieran la mayoría de cosas e inventos. REFERENCIAS. [1] Energía Solar. ¿Qué es una resistencia eléctrica? Online:https://solar-energia.net/electricidad/circuito-electrico/resistencia- electrica [2] TIPOS DE CIRCUITOS RESISTIVOS Online:http://tecnologiapirineos.blogspot.com/2012/03/electricidad- circuitos-resistivos.html [3] ENDESA. Circuitos electricos Online:https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa- educa/recursos/elementos-circuito-electrico [4] Circuitos electricos resistivos, ¿Qué son?, tipos y características. Online:https://www.circuitos-electricos.com/resistivos/ [5] CIRCUITOS RESISTIVOS. pp:8. Online: http://www.huergo.edu.ar/tcweb/pdf/APCap1.pdf https://solar-energia.net/electricidad/circuito-electrico/resistencia-electrica https://solar-energia.net/electricidad/circuito-electrico/resistencia-electrica http://tecnologiapirineos.blogspot.com/2012/03/electricidad-circuitos-resistivos.html http://tecnologiapirineos.blogspot.com/2012/03/electricidad-circuitos-resistivos.html https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa-educa/recursos/elementos-circuito-electrico https://www.fundacionendesa.org/es/educacion/endesa-educa/recursos/elementos-circuito-electrico https://www.circuitos-electricos.com/resistivos/ http://www.huergo.edu.ar/tcweb/pdf/APCap1.pdf
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