Electricidad 1 Dispositivos, Circuitos y Materiales 9 Ed. - Thomas Kubala.pdf

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ELECTRICIDAD 1

DISPOSITIVOS, CIRCUITOS Y MATERIALES

THOMAS KUBALA

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ELECTRICIDAD 1

Autor

THOMAS KUBALA

Revisor Técnico

ING. SATURNINO FERNÁNDEZ

UTN - Facultad Regional Buenos Aires UTN - Facultad Regional Buenos Aires

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ELECTRICIDAD 1

DISPOSITIVOS, CIRCUITOS

Y MATERIALES

THOMAS KUBALA

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ELECTRICIDAD 1. DISPOSITIVOS, ELECTRICIDAD 1. DISPOSITIVOS, CIRCUITOS Y MATERIALES CIRCUITOS Y MATERIALES Novena Edición Novena Edición Thomas Kubala Revisor Técnico Revisor Técnico Ing. Saturnino Fernández Directora General Directora General Susana de Luque

Coordinadora de Marketing y Producción Coordinadora de Marketing y Producción Luciana Rabuffetti Traducción Traducción Studio Dav Diseño Diseño Sebastián Escandell Verónica De Luca

Traducido del libro ELECTRICITY 1. Traducido del libro ELECTRICITY 1. DEVICES, CIRCUITS, AND MATERIALS DEVICES, CIRCUITS, AND MATERIALS Ninth Edition

Ninth Edition

Rojas 2128.

(C1416CPX) Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina. Tel: 54 (11) 4582-0601

Para mayor información, contáctenos en www.cengage.com

o vía e-mail a:

[email protected] Impreso en Artes Grácas Buschi S.A. Tirada de 2000 ejemplares Impreso en Argentina. 1 2 3 4 5 - 11 10 09 08 07

Kubala, Thomas

Electricidad 1: dispositivos, circuitos y materiales / Electricidad 1: dispositivos, circuitos y materiales / Thomas Kubala; adaptado por Saturnino Fernández Thomas Kubala; adaptado por Saturnino Fernández 9a_{ed. - Buenos Aires,}

Cengage Learning Argentina, 20 11. 188 p.; 18.7 x 23.5 cm. E-Book. ISBN ELECTRÓNICO 978-987-1486-62-5 1. Electricidad. 2. Circuitos. I. Título. CDD 621.319 21 Fecha de Catalogación: 31/05/2011 División Latinoamérica División Latinoamérica Cono Sur Cono Sur Rojas 2128

(C1416CPX) Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina www.cengage.com.ar

México México

Corporativo Santa Fe 505, piso 12 Col. Cruz Manca, Santa Fe 05349, Cuajimalpa, México DF www.cengage.com.mx Pacto Andino Pacto Andino Carrera 90 #17b-39, Bodega 27 Bogotá, Colombia www.cengage.com.co El Caribe El Caribe

Metro Ofce Park 3 - Barrio Capellania Suite 201, St. 1, Lot. 3 - Code 00968-1705 Guaynabo, Puerto Rico

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Queda prohibida la reproducción o transmisión total o parcial del texto de la presente obra bajo cualesquiera de las formas, electrónica o mecánica, incluyendo fotocopiado, almacenamiento en algún sistema de recuperación, digitalización, sin el permiso previo y escrito del editor. Su infracción está penada por las leyes 11.723 y 25.446.

(7)

CONTENIDO

-

Prefacio

vii

1 INTRODUCCIÓN

1

2 TEORÍA

DEL ELECTRÓN Y LEY DE OHM

7

3 CIRCUITOS EN SERIE

15

4 CIRCUITOS PARALELOS

23

5 CIRCUITOS MIXTOS

33

6 ENERGÍA ELÉCTRICA Y POTENCIA

41

7 TERÍAS

49

8 CONDUCTORES ELÉCTRICOS Y TAMAÑOS DE CABLES

59

9 CAÍDA DE TENSIÓN EN LOS CONDUCTORES

67

(8)

11 IMANES Y CAMPOS MAGNÉTICOS

83

12 ELECTROMAGNETISMO

89

13 GENERACIÓN DE FUERZA ELECTROMOTRIZ

97

14 PRINCIPIOS DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA 107

15 RESUMEN

DE REVISIÓN DE LAS UNIDADES 11-14

113

16 CIRCUITOS DETIMBRE TÍPICOS

119

17 INTERRUPTORES PAR EL CONTROL

DE LOS CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN

127

18 MATERIALES PARA CABLEADO

137

19 SISTEMAS DE COMANDO A DISTANCIA

PARA CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN

157

20 RESUMEN DE REVISIÓN DE LAS UNIDADES 16-19

165 Anexo

171 Glosario

173

(9)

vii vii

PREFACIO

Esta edición de ELECTRICIDAD 1se ha actualizado para ref lejar los material es y las técnicas

actuales en aplicaciones eléctricas, manteniendo al mismo tiempo las características que lo convirtieron

en un texto tan popular a lo largo de las ediciones anteriores. Los resúmenes se encuentran al final de cada unidad y se han incluido varios problemas nuevos en las secciones Revisión de Logros.

ELECTR ICIDAD 1_{ayuda al estud iante a lograr una comprensión básica acerca de la teoría}

eléctrica y su aplicación en dispositivos, circuitos y materiales. El conocimiento adquirido a través del estudio de este libro permite al estudiante avanzar en otros estudios. El desarrollo y el estudio del tema de la electricidad son procesos continuos. La industria eléctrica incorpora constantemente dispositivos y materiales nuevos y mejorados, que a su vez y con frecuencia conducen a cambios en las técnicas de instalación. Los códigos eléctricos sufren revisiones periódicas para mejorar la seguridad y la calidad de las instalaciones eléctricas.

El libro es de fácil lectura y se presentan los temas en una secuencia lógica. Los problemas propor-cionados en el libro requieren el empleo de álgebra simple para su resolución. Se le advierte al estudiante

que elmovimiento de electrones (denegativo a positivonegativo a positivo ) se utiliza en este libro para definir la dirección de la corriente.

Cada unidad comienza con objetivos que advierten a los estudiantes sobre el conocimiento que se espera que aprendan como resultado del est udio de la unidad. Una Revisión de Logros al f inal de cada unidad evalúa la comprensión del estudiante para determinar si se han cumplido los objetivos. A

continuación de los grupos seleccionados de unidades (Unidades 1-9, Unidades 11-14 y Unidades 16-19),

se incluye una unidad de revisión que contiene preguntas y problemas adicionales para evaluar la prensión del estudiante de una bloque de información. Esta combinación de revisiones es fundamental para el proceso de aprendizaje requerido por el libro.

Todos los estudiantes de electricidad encontrarán este libro muy útil, en especial aquellos que participan en programas de formación profesional, en escuelas comerciales y técnicas y en diversos programas ocupacionales.

Se recomienda tener disponible como referencia la edición más reciente del Código Eléctrico Nacional®_{(publicado por la Asociación Nacional para la Prevención de Incendios) cuando los} estudian-tes utilizan ELECTRICIDAD 1.Asimismo deben consultarse las normas locales y estatales aplicables

cuando se realizan instalaciones verdaderas, específicamente las NORMAS IRAM NORMAS IRAM . Las características de la novena edición comprenden:

Soluciones ejemplo en diversas unidades.

•

Problemas desafiantes en las revisiones de logros.

•

Gran cantidad de problemas nuevos para la práctica del estudiante.

•

Validez acorde a la edición más reciente del

• Código Eléctrico Nacional®_.

Contenido actualizado en base a las sugerencias propuestas por los profesores.

•

Resúmenes en todas las unidades.

(10)

viii viii

REVISOR TÉCNICO

Ing. Fernández, Saturnino. Ing. Fernández, Saturnino.

Electrotécnico en E.N.E.T N°1 “Ing. Otto Krause”; Ingeniero en Electrónica en la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Buenos Aires.

Docente en las áreas de Eléctrica y Electrónica en ámbitos técnico-secundarios y universitarios desde el año 1980, Electrónica Industrial, I nstalaciones Eléctricas, Teoría de Circuitos, Electrónica Aplicada, Técnicas Digitales, entre otras.

Profesional independiente orientado al área de sistemas informáticos: diseño e implementación de redes estructurales, provisión y puesta en marcha de puntos de venta fiscales, instalación de sistemas operativos y aplicaciones cliente-servidor, proyectos “llave en mano”, cursos de perfeccionamiento y capacitación.

(11)

ix ix

ECUA

ECUACIONES EN BASE

CIONES EN BASE A LA L

A LA LEY DE OHM

EY DE OHM

E I R P I E P = IE I = P E E = P I E = IR I = E R R = E I

(12)

(13)

U

_•

N

_•

I

_•

D

_•

A

_•

D

1

11

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

Al concluir el estudio de esta unidad, el estudiante podrá:

Enumerar las áreas de trabajo con las que trabajó el estudiante de electricidad.

•

Debatir la ética y las calificaciones necesarias para la formación profesional en electricidad.

•

Describir el programa educativo y debatir sus valores.

•

Al comenzar un nuevo programa de estudio, la persona debe conocer perfectamente la naturaleza

del programa, sus valores y requisitos. Esto resulta especialmente importante cuando el programa implica

la capacitación para una profesión continua y duradera.

DESCRI

DESCRIPCIÓN DE LA FORM

PCIÓN DE LA FORMA

ACIÓN PRO

CIÓN PROFESIONAL

FESIONAL

La formación profesional en electricidad constituye uno de los oficios básicos en la industria de la construcción. Se trata de un oficio en el que se reconocen y premian las aptitudes y destrezas de un individuo. La formación requerida incluye las siguientes áreas: instalación eléctrica en nuevas cons-trucciones, renovación de la instalación eléctrica en construcciones viejas, mantenimiento y reparación eléctrica, localización y solución de problemas en equipos e instalaciones eléctricas. Muchas de estas áreas son comunes a los campos de potencia y electrónica.

El trabajo implicado en todos estos campos está estrechamente relacionado a los conceptos técnicos

y teóricos de la electricidad que sólo una persona capacitada puede realizar. Esto es totalmente cierto en el campo de la electrónica. Debido a que se utilizan cada vez más equipos electrónicos, se espera que el electricista sea capaz de instalar y mantener estos equipos. Por lo tanto, el electricista aprendiz debe adquirir la información técnica relacionada.

CONDICIONES LABOR

CONDICIONES LABORALES DE LA PROFESIÓN

ALES DE LA PROFESIÓN

El entorno y las condiciones laborales del electricista profesional son favorables. Se puede trabajar

tanto en exteriores como en interiores. Las horas de trabajo y las condiciones le permiten al trabajador

eléctrico encontrar placer mientras realiza un trabajo de primera clase. En muchos trabajos, los oficiales

(14)

experi-Unidad 1

Unidad 1► Introducción Introducción

22

mentado afecta el progreso futuro de la profesión y la industria. La formación profesional en electricidad requiere un alto grado de responsabilidad de parte del técnico capacitado ya que esta persona estará a cargo

de interconectar y construir complejos sistemas eléctricos, los cuales están controlados por códigos de construcción locales y estatales, elCódigo Eléctrico Nacional®_{y las}_{NORMAS IRAM}_{. Como resultado,} el trabajo requiere de técnicos calificados.

OPOR

OPORTUN

TUNIDADES EN L

IDADES EN LA PROFESIÓN

A PROFESIÓN

El interés general del público en la construcción de edificios en la actualidad requiere de una mayor

cantidad de electricistas altamente calificados. Mientras que los hogares modernos, las oficinas y las fábricas requieren un mayor nivel de competencia en los trabajos eléctricos. El aumento constante de los nuevos tipos de construcciones, los nuevos equipos eléctricos y sus nuevos usos ofrecen crecientes oportunidades laborales para los electricistas calificados. El uso cada vez más amplio de los equipos electrónicos en el campo de la energía ha demostrado la necesidad de capacitación avanzada por parte de los electricistas.

Los avances tecnológicos han generado nuevas mejoras, ideas y procesos. El aprendiz debe estar

familiarizado de estos descubrimientos para avanzar en la profesión. El creciente uso de esta información por parte de los electricistas convierte a la profesión en un oficio más interesante y atractivo. El aprendiz

puede convertirse en un oficial de primera clase a través de la comprensión de nuevas fases del campo eléctrico. Un oficial de primera clase puede avanzar hasta alcanzar el puesto de capataz o contratista. La profesión requiere de individuos con un conocimiento total de las fases técnicas y prácticas del oficio,

incluidos aquellos que pueden supervisar a los trabajadores durante el trabajo.

Algunos de los campos que ofrecen oportunidades son la construcción eléctrica, construcción de

líneas, instalación de cables, sistemas de señalización, sistemas de iluminación y energía, mantenimiento

y reparación de motores eléctricos, servicio de reparación de equipos y aparatos en electrónica indus-trial. Debido a las crecientes demandas de nuestra sociedad, las nuevas oportunidades se desar rollan con rapidez.

ÉTICA PROFESIONAL

A los electricistas se los evalúa por la calidad de su trabajo y su actitud para con sus compañeros, empleadores y el público. Un buen electricista se enorgullece por realizar un trabajo de calidad y ofrece un día de trabajo honesto a cambio del pago honesto por dicho día. En cada una de las actividades se espera un trabajo preciso y completo, incluido el manejo seguro de los materiales (Figura 1-1). La mayor parte del trabajo se realiza en forma individual y sin supervisión.

REQUISITO

REQUISITOS DE

S DE EMPLEO

EMPLEO

Educativos

El estudiante debe ser graduado de la escuela superior o equivalente, y tener ganas de aprender las habilidades y la información necesarias para tener éxito en la profesión. Se espera que el estudian-te posea un conocimiento básico de maestudian-temática ya que esto ayuda a comprender fórmulas eléctricas importantes y necesarias.

(15)

Unidad 1

Unidad 1► I I nnttrroodduucccciióónn 33

Físicos Físicos

La persona debe ser lo suficientemente fuerte para llevar a cabo determinadas tareas ya que este oficio requiere una considerable cantidad de movimientos, escalar y trabajar bajo condiciones que demandan fuerza muscular. El estudiante debe tener un buen estado general de salud.

Figura

Figura 1-11-1 – Manejo seguro.

Generales Generales

Al estudiante debe gustarle trabajar con equipos eléctricos y debe interesarse por la teoría general

de la electricidad. Debe gustarle trabajar con otros en forma cooperativa. Los electricistas por lo general

trabajan de a dos y también con personas de otros sindicatos. La profesión requiere una afición tanto por el trabajo en exteriores como en interiores y una buena disposición a compartir el trabajo manual.

EL V

EL VALOR DE LOS PR

ALOR DE LOS PROGRA

OGRAMAS DE APREN

MAS DE APRENDIZAJ

DIZAJE

E

El aprendizaje es una experiencia educativa.

•

Un programa de aprendizaje proporciona una capacitación organizada.

•

Un aprendizaje controlado reúne los factores fundamentales necesarios para convertirse en un

•

técnico calificado.

El aprendizaje es un medio práctico y eficaz para capacitar a un técnico calificado.

•

Un programa de aprendizaje es beneficioso tanto para el aprendiz, el empleador, el sindicato y la

•

sociedad ya que todos obtienen trabajos de mejor calidad.

Los electricistas exitosos logran resultados de acuerdo con sus conocimientos y habilidades.

•

(16)

Unidad 1

Unidad 1► Introducción Introducción

44

RESPONSABILIDADES

Los programas educativos asociados con las experiencias laborales le brindan al estudiante la oportunidad de a dquirir el conocimiento y las habilidades necesarias para convertirse e n un técnico calificado. Es responsabilidad del aprendiz aprovechar al máximo estas oportunidades.

Se espera que los estudiantes se interesen por su trabajo, que deseen aprender para poder adaptarse

a las necesidades de la organización del empleador, que planifiquen y organicen su trabajo de manera eficiente, que sean emprendedores y sepan cómo conservar los materiales.

Se espera además que los estudiantes sean puntuales, que mantengan una buena salud, que desa-rrollen iniciativas y capacidad de liderazgo, que cooperen de diferentes maneras, sean prolijos en su apariencia y empleen procedimientos de trabajo seguros en todas las ocasiones con el equipo apropiado (Figura 1-2).

Se espera que los estudiantes estén actualizados acerca de nuevos hechos, ideas y procedimientos.

Debido a que también se espera la continuación del aprendizaje mientras se avanza, el aprendiz debe prepararse para asistir a la escuela para adquirir la capacitación técnica y específica necesaria.

EL PROGRA

EL PROGRAMA DE CAPA

MA DE CAPACITACIÓN RELACIONADA

CITACIÓN RELACIONADA

Por lo general, un programa de aprendizaje requiere la asistencia del estudiante a clases de temas relacionados por una cantidad mínima de horas. La duración del período de aprendizaje en la profesión de electricista por lo general comprende cinco años. En determinadas localidades, el tiempo dedicado a la capacitación relacionada no se clasifica como tiempo de trabajo y por lo tanto no es pago, mientras que otras localidades, la asistencia a la escuela se considera tiempo de trabajo por lo que el estudiante recibe un pago según la tarifa salarial imperante.

El programa de capacitación consiste en cursos en base a las divisiones del trabajo dentro del oficio, por ejemplo cableado residencial, cableado comercial, cableado de una planta industrial, mantenimiento y reparación. Cada curso incluye información, tal como ciencia del oficio, matemática del oficio y teoría

y práctica del oficio. Figura 1-2

Figura 1-2 – Casco y antiparras protectoras.

(17)

Unidad 1

Unidad 1► I I nnttrroodduucccciióónn 55

Si los estudiantes ingresan a un programa de capacitación relacionada al mismo tiempo en que se dicta el curso, recibirá la capacitación en la forma habitual por medio de la asistencia a clases. Si el curso de capacitación relacionada no se dicta en el momento en que los estudiantes ingresan al programa, la

información se adquirirá a través del estudio personal, bajo la supervisión y la asistencia de un instructor.

Se espera que los estudiantes proporcionen sus propios materiales, tales como libros de texto, apuntes y cuadernillos de ejercicios, según la recomendación del instructor.

RESUMEN

Los electricistas y los trabajadores eléctricos de toda clase se solicitan con mucha frecuencia hoy en día. El pago se relaciona directamente con el conocimiento y las habilidades de los trabajadores y su

capacidad de mantenerse actualizados acerca de los cambios en la industria. Es fundamental la

compren-sión sólida de los conceptos eléctricos. Los programas de aprendizaje se encuentran en la mayoría de las comunidades en todo el país, además de las oportunidades de capacitación relacionada en las escuelas locales y en los colegios técnicos municipales.

REV

REVISIÓN DE LOGR

ISIÓN DE LOGROS

OS

1.

1. Mencione tres campos que ofrecen oportunidades en la profesión.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.

2. Describa brevemente los requisitos educativos y físicos para el empleo.

__________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________

3. A los electricis tas se los evalúa por la __ __ __ __ __ __ __ __ __ __ de su trabajo y por su

__ ___ __ ___ __ __ ___ __ _ para con sus compañeros de trabajo, empleadores y el público. 4.

4. Seleccione la mejor respuesta. El aprendizaje es una experiencia __ __ __ __ __ __ __ __. a.a.desorganizada c.c. sin control

(18)

(19)

77

U

_•

N

_•

I

_•

D

_•

A

_•

D

2

TEORÍA DEL ELECTRÓN

Y LEY DE OHM

OBJETIVOS

Al concluir el estudio de esta unidad, el estudiante podrá: Enumerar las propiedades fundamentales de la materia.

•

Describir la estructura de un átomo.

•

Explicar los conceptos eléctricos básicos de corriente, tensión, resistencia y polaridad eléctrica.

•

Definir la ley de Ohm.

•

MATERIA

Todo aquello que ocupa un espacio y tiene peso se denominamateria.Todos los líquidos, gases y sólidos son ejemplos de materia en diferentes formas. La materia está constituida por unidades más pequeñas llamadas átomos.

ÁTOMOS

Unátomose parece al sistema solar con el sol como centro alrededor del cual gira una serie de planetas, tal como se muestra en la Figura 2-1. En el átomo, existe una masa relativamente más grande

en el centro que se llamanúcleo.Loselectronesgiran con patrones orbitales alrededor del núcleo.

ELECTRON ORBITS ELECTRONS PROTONS AND NEUTRONS NUCLEUS NÚCLEO ÓRBITAS DE ELECTRONES PROTONES_Y NEUTRONES ELECTRONES Figura 2-1

(20)

Unidad 2

Unidad 2► Teoría del Electrón y Ley de Ohm Teoría del Electrón y Ley de Ohm

88

CARGA ELÉCTRICA

Se dice que un material tienecarga eléctricacuando atrae o repele otro material con dicha carga.

Un material puede tener una carga eléctrica positiva o negativa. Dos objetos con carga positiva se repelen.

Dos objetos con carga negativa también se repelen. Dos objetos con cargas opuestas se atraen entre sí.

PRO

PROTONES Y NEUT

TONES Y NEUTRONES

RONES

Parte del núcleo de un átomo está compuesto por protones. Cada protón posee una carga eléctrica positiva y atrae electrones; los neutrones forman la parte restante del núcleo. Losneutronesson

eléctri-camente neutros. No pueden atraer ni repeler otras cargas.

ELECTRONES

Uno o más electrones giran constantemente alrededor del núcleo de un átomo (así como los planetas giran alrededor del sol). Los electrones poseen una carga eléctrica negativa y son mucho más livianos en

peso que los protones. Todos los electrones son similares independientemente de los átomos de los que forman parte. Un átomo contiene la misma cantidad de electrones y protones. Por ejemplo, el átomo de aluminio posee trece electrones y trece protones.

CORRIENTE

Los electrones en movimiento generan una corriente eléctrica. Los cables de cobre se utilizan con frecuencia para transpor tar la corriente eléctrica (los electrones en movimiento ). Para cada átomo de cobre en el cable, los electrones giran alrededor del núcleo. Cuando se aplica presión eléctrica (tensión) de una batería o generador, es posible hacer salir a los electrones de sus trayectos circulares y hacerlos pasar de un átomo a otro a lo largo de la longitud del cable (conductor).

Cuanto mayor sea la cantidad de electrones que pasen por un punto determinado de un circuito,

mayor será la intensidad de la corriente. La intensidad de una corriente eléctrica se mide en amperes (A).

El instrumento que se utiliza para medir la corriente se denominaamperímetrotal como se muestra en la Figura 2-2. El amperímetro debe conectarse en serie con otros dispositivos del circuito. La letra “I” se utiliza para representar la cantidad de corriente de un circuito.

Tipos de corriente Tipos de corriente

Los siguientes tres tipos de corriente se muestran en la Figura 2-3:

Corriente continua (CC)

• es el movimiento de los electrones en una única dirección en un

con-ductor.

Corriente continua pulsatoria

• es la corriente en una única dirección y cuya intensidad varía a

intervalos regulares de tiempo.

Corriente alterna (CA)

• es una corriente que cambia en cuanto a dirección e intensidad a

(21)

Unidad 2

Unidad 2► TTeeoorríía a ddeel l EElleeccttrróón n y y LLeey y dde e OOhhmm 99

Figura 2-2 Figura 2-2 – Amperímetro en línea. Figura 2-3 Figura 2-3 – Tipos de corrientes eléctricas.

TENSIÓN

Un circuito cerrado y una fuente de diferencia de potencial eléctrica son necesarios para producir

una corriente eléctrica. La diferencia de potencial eléctrica, conocida como tensión, se obtiene de muchas

fuentes. Los generadores se utilizan ampliamente para instalaciones de CA y CC de alta potencia. Las baterías de almacenamiento son de uso extendido para alimentación de CC en automóviles y aviones. Las células fotoeléctricas convierten la energía de la luz en energía eléctrica. Estas células se utilizan como fuentes de tensión en dispositivos operados por luz. Untermopar,formado por la unión de dos metales diferentes, genera baja tensión al calentarse. De todas las fuentes de tensión mencionadas, el generador es la que se utiliza con mayor frecuencia debido a su adaptabilidad para aparatos comerciales y residenciales.

La letra “E” se utiliza para representar la tensión. Elvolt(V) es la unidad utilizada para expresar

la cantidad de diferencia de potencial eléctrica. El instrumento que se utiliza para medir la tensión se llamavoltímetro.El voltímetro debe conectarse en paralelo con la carga a medir.

TIME DIRECT CURRENT C U R R E N T 0 TIME PULSATING DIRECT CURRENT 0 TIME ALTERNATING CURRENT 0

CORRIENTE CONTINUA CORRIENTE CONTINUA PULSATORIA C O R R I E N T E CORRIENTE ALTERNA TIEMPO TIEMPO TIEMPO

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Unidad 2

10 10

POLARIDAD ELÉCTR

POLARIDAD ELÉCTRIC

ICA

A

Todas las fuentes de CC poseen dos terminales a los que se conectan los dispositivos eléctricos.

Estos terminales poseen polaridad eléctrica. Un terminal es el positivo y el otro, negativo. Los electrones

fluyen a través del dispositivo desde el terminal negativo de la fuente al terminal positivo de la fuente. La fuente mantiene un suministro de electrones en su terminal negativo.

RESISTENCIA

La propiedad de un material que lo hace oponerse al movimiento de los electrones se denomina

resistencia.Todos los materiales poseen algún tipo de resistencia. Los materiales que ofrecen muy poca resistencia al movimiento de electrones se llamanconductores.Los que ofrecen mucha resistencia se llamanno conductoresoaislantes.

La resistencia se mide enohms. El símbolo que representa al ohm es la letra griega omega, En

las fórmulas, se utiliza este símbolo para representar los ohms y la letra “R” para representar la resisten-cia. El instrumento que se utiliza para medir la resistencia se llamaóhmetro. La potencia eléctrica debe desconectarse del circuito cuando se utiliza el óhmetro. El medidor que se muestra en la Figura 2-4 se utiliza comúnmente para medir la resistencia, la tensión y la corriente.

Figura 2-4

Figura 2-4 – Medidor de volts-ohms-miliamperes (Multímetro).

(23)

Unidad 2

LEY DE OHM

Es sumamente importante comprender los métodos utilizados para determinar la cantidad de

corriente en un circuito. Se utiliza una fórmula simple, la ley de Ohm, para mostrar la relación de corriente, tensión y resistencia. Laley de Ohmafirma que en cualquier circuito eléctrico la corriente es directamente proporcional a la tensión aplicada al circuito y es inversamente proporcional a la resistencia en el circuito.

Tenga en cuenta que tanto la resistencia como la tensión afectan la corriente.

Según la ley de Ohm, cuando la resistencia de un circuito es constante, se puede cambiar la corriente

modificando la tensión: la corriente aumentará cua ndo aumente la tensión, y la corriente disminuir á cuando disminuya la tensión. En forma similar, cuando la tensión es constante, la corriente aumentará cuando disminuya la resistencia y la corriente disminuirá cuando aumente la resistencia.

La relación exacta de tensión, corriente y resistencia se expresa mediante la ecuación de la ley de Ohm:

I = E R

En donde I = intensidad de la corriente en amperes E = diferencia de potencial en volts R = resistencia en ohms

A continuación se presentan otras dos formas de la ley de Ohm:

E = IR y R =E I

Ejemplo: Si aparece una tensión de 24 volts a través de una resistencia de 4 ohms, obtenga la corriente a través de la resistencia.

= 24 volts

4Ω

I =

R =

E _{6 amperes}

Ejemplo: Obtenga la tensión que aparece a través de una resistencia de 8 ohms si la corriente a través de la misma es de 10 amperes.

E = IR = (10 amperes) (8 ) = 80 volts

RESUMEN

_{La ley de Ohm es la fórmula básica para comprender los fundamentos eléctricos. Las relaciones} entre corriente, tensión y resistencia proporcionan la base para comprender varios tipos de circuitos y sistemas eléctricos. La corriente es el movimiento de electrones.

(24)

Unidad 2

12 12

La tensión es la diferencia de potencial eléctrica que provoca el movimiento de los electrones. La

resistencia es una propiedad de todos los materiales que tiende a impedir el movimiento de los electrones.

Cuanto menor es la resistencia, mayor es la corriente.

REV

REVISIÓN DE LOGR

ISIÓN DE LOGROS

OS

1.

1. Mencione las partículas que giran en patrones orbitales alrededor del núcleo de un átomo. __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.

2. ¿Los protones atraen o repelen a los electrones? ______________________________________________________________ 3.

3. Una corriente que cambia de dirección e intensidad a intervalos de tiempo regulares se deno-mina:

__________________________________________________________________________________________________________________________________

4.

4. Explique el significado de tensión, corriente y resistencia. _______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

5.

5. Enuncie la ley de Ohm y escriba tres formas de la ley de Ohm que utilizan fórmulas. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 6.

6. ¿Qué instrumentos se utilizan para medir la tensión, la corriente y la resistencia?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

77.. ¿Qué unidades de medida se utilizan para la tensión, la corriente y la resistencia?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

(25)

Unidad 2

8.

8. Una lámpara eléctrica posee una resistencia de 12 ohms y circula por ella una corriente de 0,5 amperes. ¿Qué tensión debe aplicarse para obtener dicha corriente?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

9.

9. ¿Qué corriente es tomada por un calentador con una resistencia de 24 ohms cuando se conecta

a una fuente de 120 volts?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

10.

10. Determine la resistencia de una lámpara que genera 3 amperes cuando se conecta a una fuente

de 120 volts.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

11.

11. Si la lámpara del problema 10 se conecta a una fuente de 240 volts, ¿cuál es el nuevo valor de la corriente? (Suponga que no hay cambios en la resistencia a medida que cambia la temperatura

de la lámpara.)

__________________________________________________________________________________________________________________________________

12.

12. Un resistor de 8 ohms se conecta a un circuito de 120 volts. ¿Qué corriente generará? __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

13.

13. Si se aplican 60 volts a un resistor de 8 ohms, ¿cuál es el valor de la corriente en el resistor? __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

14.

14. Se conecta una tostadora a una fuente de 120 volts y genera 8 amperes. Encuentre la resistencia. __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

15.

15. Un calentador de 5 ohms genera 9 amperes de una fuente de alimentación. ¿Cuál es la tensión de la fuente de alimentación?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

(26)

Unidad 2

14 14

16.

16. Si el calentador de 5 ohms del problema 15 se reemplaza por uno de 15 ohms, ¿qué corriente generará el calentador de 15 ohms conectado a la misma fuente de alimentación?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

17.

17. ¿Qué tensión debe aplicarse a una lámpara incandescente de 6,4 ohms para que desarrolle una

corriente de 20 amperes?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

18.

18. Un amperímetro ubicado en un circuito de iluminación registra una corriente de 3 amperes. Si se aplica una fuente de 24 volts, ¿cuál es la resistencia del circuito?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

19.

19. Si un óhmetro mide la resistencia de una carga en 7 ohms y se aplica una fuente de 28 volts, ¿cuál es la corriente?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

20.

20. Si la resistencia en un circuito se mantiene constante, ¿qué pasará con la corriente si la tensión

aumenta?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

21.

21. Si la tensión en un circuito se mantiene constante, ¿qué pasará con la corriente si la resistencia

aumenta?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

22.

22. ¿Cuál es el término con el que se denomina a todo lo que tiene peso y ocupa un espacio? __________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________

(27)

15 15

U

_•

N

_•

I

_•

D

_•

A

_•

D

3

CIRCUITOS EN SERIE

OBJETIVOS

Al concluir el estudio de esta unidad, el estudiante podrá:

Describir las relaciones básicas de tensión, corriente y resistencia en un circuito en serie.

•

Aplicar la ley de Ohm para determinar las cantidades desconocidas.

•

Conocer determina das reglas básicas en la operación de circuitos en serie, paralelos y en

paralelos resulta importante a la hora de desarrollar una facilidad para localizar fallas en los equipos eléctricos. En realidad, comprender los problemas eléctricos es

imposible si no se tiene este conocimiento.

Un circuito en serie es un circuito en el que los dispositivos se conectan de manera que haya un solo camino para la circulación de corriente. La dirección

de la corriente en el cable es igual a la dirección del movimiento de los electrones. La Figura 3-1 grafica tres lámparas conectadas en serie con una fuente de tensión.

TENSIÓN

La tensión total que se aplica a un circuito en serie se distribuye a lo largo de los diferentes componentes

del circuito en una serie de caídas de tensión. Los tres resistores iguales que se muestran en la Figura 3-2 están conectados en serie. La tensión a lo largo de los componentes es igual a un tercio de la tensión total. En la Figura 3-3, la tensión en cada

resistor es proporcional a la resistencia. Cuanto mayor

sea la resistencia, mayor será la caída de tensión en un circuito en serie. A B L I 1 L2 L3 E – + Therefore, 1 1 2 2 3 3 Figura 3-1

Figura 3-1 – Tres lámparas conectadas en serie.

R T= 12

Por lo tanto: IT = 0,5 amperes Figura 3-2

Figura 3-2 – Distribución de la tensión y corriente: resistores de igual valor en serie.

(28)

Unidad 3

Unidad 3► Circuitos en Serie Circuitos en Serie

16 16

Como se muestra en las figuras anteriores, la suma de las tensiones en los dispositivos individuales

es igual a la tensión total aplicada. Esto resulta en la importante regla a continuación para circuitos en serie:

La suma de las caídas de tensión en los resistores de un circuito en serie es igual a la tensión total aplicada. En otras palabras:E_T= E₁ + E₂+ E₃+ … + E_n

SEGUNDA REGLA DE KIRCHHOFF

CORRIENTE

Debido a que existe una sola ruta de corriente, la corriente en todos los componentes del circuito es igual. Esta afirmación puede expresarse de la siguiente manera:

I_T = I₁ = I₂ = I₃ = I_n

En donde _I

T = corriente total

I₁ = corriente a través del componente 1 I2 _{= corriente a través del componente 2}

I₃ = corriente a través del componente 3 I_n = corriente a través del componente n Figura 3-4

Figura 3-4 – Multímetro digital.

(Cortesía de Advanced Test Products)

Figura 3-3

Figura 3-3 – Distribución de la tensión y corriente: resistores de distinto valor, en serie.

Therefore, I = 0.75 ampere 12 4 R1 R2 2 3 V V9 1 16 12 R T= 16Ω Por lo tanto: IT = 0,75 amperes

(29)

Unidad 3

Unidad 3► C C iirrccuuiittoos s een n SSeerriiee 1177

Figura 3-5

Figura 3-5 – Resistencia de alambre devanado

(Cortesía de PowerRohm Resistors, Inc.)

RESISTENCIA

La resistencia total de un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias de todos los resis-tores del circuito. La resistencia total en la Figura 3-1 es la resistencia desde el terminal A al terminal B con la fuente de tensión desconectada.

En forma de ecuación:

R _T = R ₁ + R ₂ + R ₃ + … + R _n

En donde _R

T = resistencia total del circuito

R ₁ = resistencia del resistor 1 R ₂ = resistencia del resistor 2 R ₃ = resistencia del resistor 3 R

n

= resistencia del resistor n Ejemplo: La resistencia total para la Figura 3-3 es R _T= R ₁+ R ₂.

R _T = 4 + 12 = 16Ω

Una ruta alternativa de resistencia muy baja en un circuito se denomina cortocircuito (Figura 3-6).

Por ejemplo, si los dos cables que conducen a una lámpara entran en contacto entre sí, se forma una ruta de resistencia prácticamente nula.

Cuando esto ocurre, hay una corriente muy grande que circula en los cables

hacia el punto de contacto y así los cables se recalentarán.

Uncircuito abiertose forma

cuando alguna parte del circuito está

abierta, como ser un inter ruptor, o

funciona mal, por ejemplo un fusible

quemado o un cable roto. _{Short Circuit}_{Short Circuit}

E E Lamp Short Open Circuit Open Circuit Lamp Open Lámpara Lámpara Abierto Corto Circuito abierto Cortocircuito Figura 3-6

(30)

Unidad 3

18 18

No hay corriente en ninguna parte del circuito. Sin embargo, se debe representar la tensión de la fuente. Si se utiliza un voltímetro en un punto abierto de un circuito, indicará la tensión de fuente.

Ejemplo: Obtenga la resistencia total, la corriente total y las caídas de tensión del circuito de la Figura 3-7. RT = R1+ R2+ R3 = 2Ω+ 3Ω+ 7Ω= 12Ω IT = I1= I2= I3 El = ITR1= (20)(2) = 40 volts E2 = ITR2= (20)(3) = 60 volts E3 = ITR3= (20)(7) = 140 volts = ET RT I = = 20 amperes 240 V 12Ω T R R R ET = 240 V 2 2 1 1 3 3 7 3 2 Figure

Figure 3-7 _{Figura 3-7}_{Figura 3-7}3-7 Sample _{– Mismo problema.}Sample problem.problem.

40 volts

60 volts

140 volts

Observe que la suma de las caídas de tensión es igual a la tensión total.

El+ E2+ E3= ET

40 + 60 + 140 = 240 volts

240 volts

Ejemplo: Obtenga la corriente total del circuito de la Figura 3-8.

RT= R1+ R2+ R3 = 2 + 6 + 2 = 10Ω =ET RT IT =120 V= 12 amperes 10Ω E 2 2 6 3 R I 120 V 2 1 Figure

Figure 3-8 Figura 3-8Figura 3-83-8 Sample Sample problem. – Mismo problema.problem.

RESUMEN

En un circuito en serie las cargas resistivas estén conectadas una tras otra. En este tipo de circuitos, la corriente es igual en todas las partes del circuito. Para determinar la corriente, se debe calcular primero

la resistencia total. La resistencia total es la suma de todas las resistencias del circuito. La corriente es entonces la tensión suministrada dividido la resistencia total.

(31)

Unidad 3

Reglas de un circuito en serie:

ET= El+ E2+ E3+. . .+ En

IT= Il= I2= I3= In

RT= Rl+ R2+ R3+. . .+ Rn

REV

REVISIÓN DE LOGR

ISIÓN DE LOGROS

OS

1. _{Se conectan cuat ro cargas en ser ie a una f uente de 110 volts de CC. Las cargas fallan. En}

un voltímetro conectado en forma consecutiva a lo largo de cada dispositivo se lee 0 en las primeras tres cargas y 110 volts en la cuarta carga. ¿Qué falla del circuito se encuentra en la

cuarta carga?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

2.

2. Se conectan cuatro cargas en serie a una de 120 volts y hay presente una corriente de 3 amperes.

Una de las cargas falla. La tensión a lo largo de los dispositivos restantes es de 40 volts. ¿De qué falla del circuito se trata?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

3.

3. Enumere tres características de un circuito en serie.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

4.

4. Obtenga la caída de tensión en un resistor de 10 ohms, si la corriente que circula por el resistor

es de 1,7 amperes.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

5.

5. Obtenga la resistencia de un resistor si la caída de tensión es de 51 volts y la corriente circulante

es de 3 amperes.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

(32)

Unidad 3

20 20

6.

6. Resuelva los valores desconocidos en el circuito de la Figura 3-9. R_T= ________________ I_T = ________________ E1 = ________________ E2 = ________________ E3 = ________________ E1 = ___ R1= 5 R2 = 10 R3 = 15 E3 = ___ E2 = ___ 150 V Figure

Figure 3-9 3-9 Series Series circuit.circuit.

Figura 3-9

Figura 3-9 – Circuito en serie.

77.. Resuelva los valores desconocidos si I_T= 10 amperes en la Figura 3-10.

E1= ________________ E_G= ________________ RT= ________________ R2 = ________________ E R₁ = 4 R₂ = ___ E₁= E₂= 80 volts G Total Voltage Figure

Figure 3-10 3-10 Series cSeries circuit.ircuit.

Figura 3

Figura 3-1-100 – Circuito en serie. Tensión total

80 volts

8.

8. Obtenga E₁y E₂en el circuito de la Figura 3-11.

E = 128 V 10 30 2 2 1 1 Figure 3-11 Figure 3-11 Finding voltages. Finding voltages. Figura

Figura 3-13-111 – Obtener tensiones.

9.

9. Obtenga el valor de E_T en la Figu ra 3-12

E I = 3A 8 12 6 3 R 2 1 Figura 3

(33)

Unidad 3

10.

10. Si E₂ = 54 volts, ¿cuál es el valor de E₁en la Figura 3-13?

2 2 R 1 3 9 3 ET 1 R R 11.

11. Usando el circuito del problema 10, obtener el valor de E₂si E₁= 6 V. 12. 12. Obtenga E₁y E₃en la Figura 3-14. I = 4A R R₁ E₁ E₃ R₂ 2 2 R₃ 5 E T Figura 3

Figura 3 -1-144 – Obtener tensiones.

13.

13. Para el circuito del problema 12, obtener E_Tsi R ₂= 4 Ω

14.

14. Para el circuito del problema 12, I_R2cambia a 6A y R ₂ no se conoce, ¿cuál es el valor de E₃? 15.

15. En la Figura 3-14, obtener la corriente a través de R ₃ si E₁= 18 volts e I_R2no se conoce. 16.

16. En la Figura 3-14, si I_R2no se conoce y E₃es de 15 volts, ¿cuál es el valor de E₁? Figura 3

(34)

(35)

23 23

U

_•

N

_•

I

_•

D

_•

A

_•

D

4

CIRCUITOS PARALELOS

OBJETIVOS

Al concluir el estudio de esta unidad, el estudiante podrá: Describir las características de los circuitos paralelos.

•

Obtener un procedimiento para la resolución de problemas en circuitos paralelos.

•

Debido a sus características únicas, los circuitos paralelos se usan con mayor frecuencia que otros

tipos de circuitos. La distribución de la energía en una gran ciudad se logra mediante un laberinto de líneas

de alimentación todas conectadas en paralelo. Un circuito paralelo posee más de una ruta de corriente.

TENSIÓN

El circuito que se muestra en la Figura 4-1 es un ejemplo de un ci rcuito paralelo simple. Observe que cada resistor está ubicado directamente a lo largo de la

principal fuente de tensión. Esto hace que cada resistor

funcione a la misma tensión que la fuente. Un compo-nente eléctrico nunca debería ubicarse en un circuito paralelo si posee una tensión nominal menor a la de la

fuente de tensión.

El hecho de que todos los componentes en un

circuito paralelo funcionen a la misma tensión se expresa en la siguiente ecuación: E_T = E₁ = E₂ = E₃ = E_n En donde _E T = tensión total E₁ = tensión en el componente 1 E₂ = tensión en el componente 2 E 3 = tensión en el componente 3 E_n = tensión en el componente n T R₁ 6 8 R2 R3 3 E Figura 4-1

Figura 4-1 – Resistores desiguales conectados en paralelo.

(36)

Unidad 4

Unidad 4► Circuitos Paralelos Circuitos Paralelos

24 24

CORRIENTE

Los componentes de un circuito paralelo funcionan independ ientemente unos de otros. Cada componente toma la corriente de acuerdo con su resistencia. El número de trayectos separados por donde circula corriente es igual al número de componentes en paralelo. La corriente total de un circuito paralelo es igual a la suma de las corrientes en los componentes separados. La ecuación que expresa esta

afirmación se presenta a continuación:

I_T = I₁ + I₂ + I₃ + … + I_n

PRIMERA REGLA DE KIRCHHOFF

En donde

_I

T = corriente total

I₁ = corriente a lo largo del componente 1 I₂ = corriente a lo largo del componente 2 I₃ = corriente a lo largo del componente 3 I_n = corriente a lo largo de nº de componentes

RESISTENCIA

A partir del estudio de la ecuación anterior resulta evidente que agregar más ramificaciones paralelas al circuito aumentará la

corriente total. La ley de Ohm (R _T = E_T/I_T) muestra que la resistencia

total del circuito disminuye a medida que aumenta la corriente en

los circuitos paralelos. Por lo tanto, agregar ramif icaciones paralelas

resulta en ladisminuciónde la resistencia total.

R T siempre será menor que la R más pe queña del circuito

cuando dos o más resistores estén presentes. Resistore

Resistores s igualesiguales

Como se puede observar en la Figura 4-3, en un circuito

para-lelo compuesto por dispositivos de igual resistencia, la resistencia total del circuito es numéricamente igual a l valor de resistencia de un dispositivo dividido el número de dispositivos conectados en paralelo. Expr esada en forma de ecuación, la af irmación se convierte en:

E 15 15 15

T

Figura 4-2

Figura 4-2 – Pinza amperométrica CC-CA.(Cortesía de Advanced Test Products)

Figura 4-3

(37)

Unidad 4

Unidad 4► C C iirrccuuiittoos s PPaarraalleellooss 2255

= RT N R₌15 3 = 5 ohms

En donde R _T = resistencia total en ohms

R = resistencia de uno de los resistores de igual valor en ohms N = número de resistores paralelos

Resistenc

Resistencia ia desigualdesigual

En la práctica, los circuitos paralelos con resistores que poseen valores desiguales se utilizan con

mayor frecuencia que los circuitos paralelos con resistores de igual valor. No se aplica ninguna regla simple

en este caso pero cada resistor lleva un valor diferente de corriente para la misma tensión aplicada. Para obtener la resistencia total de un circuito paralelo, aplicar una fuente de tensión conocida al circuito y determinar la corriente total. La ley de Ohm se utiliza entonces para descubrir la resistencia total.

R =T ET

IT

En donde R _T = resistencia total del circuito en ohms E_T = tensión total en volts

I

T

= corriente total en amperes

La resistencia total del circuito también puede obtenerse mediante la siguiente fórmula. Esta fór-mula puede aplicarse a cualquier circuito paralelo con cualquier número de ramificaciones paralelas. Conocida como la fórmula “recíproca”, se expresa como:

= + 1 RT 1 R1 1 R2 + 1 R3 . . . + 1 Rn En donde _R T = resistencia total

R ₁ = resistencia del resistor 1 R ₂ = resistencia del resistor 2 R 3 _{= resistencia del resistor 3}

(38)

Unidad 4

26 26

Ejemplo: Obtener la resistencia total del circuito de la Figura 4-1.

15RT= 24 = R_T 24 15 = = 1.6 ohms 8 5 = (cross multiply) 1 RT 1524 = 1 RT 8 24 4 + + 3_{= 15} 24 = + 1 RT 8 24 4 24+ 3 24 = + 1 RT 1 3 1 6 + 1 8

Una solución alternativa a este problema es:

RT= 1.6 ohms = R_T 1 0.625 = RT 1 0.333 + 0.167 + 0.125 = R_T 1 1/3 + 1/6 + 1/8

El método simple para la resolución de circuitos compuestos por sólodosresistores conectados en paralelo (ya sea con valores iguales o diferentes) se denomina método de “producto sobre la suma”.

Ejemplo: Un resistor de 3 ohms y un resistor de 6 ohms están conectados en paralelo. Determinar

la resistencia combinada. = R1 ×R2 R1 R2 RT + = 3×6 3+6= = 2 ohms 18 9

Ejemplo: Para el circuito de la Figura 4-4, obtener la corriente total y la corriente en R ₂. El mínimo común denominador es 24 Resolver R _T (multiplicación cruzada) , ,

(39)

Unidad 4

E 2 I 4_Ω 2 R 24 V T I 1 I 6_Ω 1 R Figura 4-4

Figura 4-4 – Problema de ejemplo.

ET = E1= E2 = E2 R2 I2 = 24= 6 amperes 4 = ET RT IT = 24 = 10 amperes 2.4 = R1 × R2 R1 R2 RT + = 6 ×4 6+ 4 = = 2.4 Ω 24 10

Nota: I_T también puede obtenerse sumando las corrientes I₁ e I₂. Obtener I₁: = E1

R2

I1 = 24= 4 amperes

6

Por lo tanto, I_T = I₁ + I₂ + = 4 + 6 = 10 amperes.

Ejemplo: Obtener el valor de I_T en el circuito que se muest ra en la Figura 4-5.

E I 6 Ω 1 R 12 Ω 2 R 16 Ω 3 R 120 V Figura 4-5

Figura 4-5 – Problema de ejemplo.

(40)

Unidad 4

28 28 15RT= 48 = 1 RT 15 48 = 8 48 4 48 + 3 48 + = × × 1 RT 1 6 4 4 8 8 + 1 12 × 3 3 + 1 16 = + 1 RT 1 6 1 12 + 116 = + 1 RT 1 R1 1 R2 + 1 R3 =ET R_T I_T =120 = 37.5 A 3.2 = R_T 48 15 = 3.2Ω

RESUMEN

Los circuitos paralelos poseen ramificaciones de resistencia. La tensión es la misma a lo largo de cada ramificación, pero la corriente no puede ser equivalente en cada una de ellas. La corriente se deter-mina por la cantidad de resistencia en la ramificación. Si se suman las corrientes de la ramificación, el resultado de dicha suma corresponde a la corriente total.

Reglas para circuitos paralelos:

ET= E1= E2= E3. . . = En IT= I1+ I2+ I3. . . + In = + 1 RT 1 R1 1 R2 + 1 R3 . . . + 1 R_n

REV

REVISIÓN DE LOGR

ISIÓN DE LOGROS

OS

1. _{Cuatro resistores de 12 ohms están conectados en paralelo. Calcule la resistencia total del}

circuito. __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ Multiplicación cruzada El mínimo común denominador es 48 , ,

(41)

Unidad 4

2.

2. Cuatro resistores están conectados en paralelo. Los valores de resistencia son 4 ohms, 8 ohms,

12 ohms y 16 ohms. Calcule la resistencia total del circuito.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Los resistores mencionados en el problema 2 están conect ados en paralelo a t ravés de un

suministro de 120 volts de CC.

a. Calcular la corriente en cada resistor. b. Obtener la corriente total.

c. Obtener la resistencia total del circuito.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

4.

4. Determine la resistencia total de un circuito compuesto por un resistor de 10 ohms y uno de 30 ohms conectados en paralelo.

__________________________________________________________________________________________________________________________________

5.

5. Si el circuito del problema 4 está conectado a una alimentación de 150 volts, ¿cuál es el valor de corriente en cada resistor?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

6.

6. Obtenga la tensión total, E_T, en el circuito que se muestra en la Figura 4-6.

40 3 A 60 __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ Figura 4-6

(42)

Unidad 4

30 30

77.. Obtener la corriente que circula por R ₃ en el circuito que se muest ra en la Figura 4-7.

E 10 Ω 1 R 5 Ω 2 R 3 R 15 A 3 A A6 ? __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 8.

8. Para el circuito del problema 7, ¿cuál es el valor de R ₃?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

9.

9. Obtener el valor de R ₂ para el circuito que se muestra en la Figura 4-8, si la resistencia total del circuito es 7,5 ohms.

E 75 volts R1 10 R 2 = _ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 10.

10. ¿Cuál es la corriente total en el problema 9?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________ Figura 4-7

Figura 4-7 – Obtener la corriente.

Figura 4-8

(43)

Unidad 4

11.

11. Los amperímetros del circuito de la Figura 4-9 indican 4 amperes y 9 amperes, tal como se muestra en la imagen. Obtener los valores de R ₃ y R _T.

R = = 30 1 R = 60 2 R R₃= 9A 4A E Ω Ω Ω Ω __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 12.

12. Para el problema 11, ¿cuál es la tensión total, E?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

13.

13. Obtener I_T para el cir cuito de la Figura 4-10.

20_Ω 20_Ω 10Ω E_T I_T 100 V __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________ 14.

14. Utilizando el circuito de la Figura 4-10, ¿cuál es la corriente que circula a través del resistor de 10 ohms?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________ Figura 4-9

Figura 4-9 – Obtener la resistencia.

Figura 4

(44)

Unidad 4

32 32

15.

15. En la Figura 4-10, si el resistor de 10 ohms se cambia a 20 ohms, y E_T se cambia a 120 volts, ¿cuál es el valor de I_T?

__________________________________________________________________________________________________________________________________

16.

16. En la Figura 4-10, si hay un corte en el resistor de 10 ohms que produce un “circuito abierto” en la ramificación de 10 ohms, ¿cuál será la corriente total, I_T?

__________________________________________________________________________________________________________________________________