Las 2 LEYES de KIRCHHOFF y los circuitos PARALELOS

Las 2 LEYES de KIRCHHOFF y los circuitos PARALELOS. Llamamos circuito eléctrico a la trayectoria cerrada que recorre una corriente eléctrica. Este recorrido se inicia en una de las terminales de una pila, pasa a través de un conducto eléctrico (cable de cobre), llega a una resistencia (foco), que consume parte de la energía eléctrica; continúa después por  el conducto, llega a un interruptor y regresa a la otra terminal de la pila.

Dependiendo de la manera en que se conectan los componentes de un circuito, estos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos dos últimos.

Características de los circuitos en paralelo

Los circuito en paralelo se caracterizan porque: 

• Los componentes están conectados de modo que se presenta más de un camino para el paso de las cargas eléctricas.
• Cada ampolleta está conectada directamente a la pila, de modo que todas tienen el mismo voltaje.
• Al aumentar la cantidad de ampolletas en paralelo, no aumenta la resistencia, sólo disminuye la corriente, por lo que cada ampolleta brilla con igual intensidad.
• Los circuitos de nuestras casas son en paralelo, de modo de conectar distintos aparatos eléctricos que requieren distinta corriente para funcionar.
• Cada aparato eléctrico presenta a su vez un interruptor y puede prenderse o apagarse independientemente del resto.

Ver también: 2 tipos de circuitos eléctricos

En 1845, mientras aún era estudiante, Gustav Kirchhoff formuló las leyes que llevan su nombre. Actualmente son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el voltaje en cada punto de un circuito eléctrico.

Primera Ley de Kirchhoff

La primera ley de Kirchhoff también es llamada ley de nodos y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que:

"En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero".

Segunda Ley de Kirchhoff

La segunda ley de Kirchhoff, es llamada también ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff (es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley). La ley de lazos de Kirchhoff nos dice que:

"En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero".

¿Y qué relación tienen las 2 leyes de Kirchoff y los circuitos paralelos? En el siguiente vídeo se encuentra la respuesta

Las 2 leyes de Kirchhoff y los circuitos paralelos

Considerando el ejemplo de las tres resistencias visto en la entrada anterior, en un circuito en paralelo la corriente eléctrica se reparte, y la tensión es la misma. La corriente que sale de la fuente por el cable de fase, llega al punto 1, y allí se parte en 2. Sigue su camino hasta llegar al punto 2, en donde vuelve a partirse. Después, viene de regreso por el neutro. Y cuando pasa nuevamente por el punto 2, se suma con el punto 1. Así, se cumple la primera ley: “la corriente que sale de un punto, es la misma que regresa”.

Entonces, el punto donde se divide es el cable de fase, y el regreso es el cable neutro. El valor de la tensión en cada resistencia es de 127 V ± 10 %, debido a que todas las cargas están conectadas en paralelo.

Dando valores al circuito, supongamos una fuente de 100 V, y las tres resistencias en paralelo, con valores R1 = 10 Ω, R2 = 2 Ω y R3 = 5 Ω. Por concepto, la tensión en las tres resistencias es la misma, igual a 100 V. Esto, debido a que en un circuito en paralelo la tensión es la misma, y esto se cumple teóricamente.

Circuito equivalente y resistencia eléctrica

Ahora debemos determinar qué valor tiene la corriente que sale de la fuente, y cómo se va repartiendo en las tres resistencias. Para ello debemos transformar este circuito en un curcuito equivalente, que tenga una resistencia que represente a las tres. Para un circuito en paralelo se obtiene con la siguiente expresión: el inverso de la suma de los inversos.

Sustituimos valores de las resistencias, haciendo las operaciones tenemos 1/0.08 = 1.25 Ω.

Una característica de la resistencia equivalente de un circuito paralelo es que esta siempre es menor que la menor de las resistencias del circuito.

Las 2 leyes de Kirchhoff y el cálculo de la corriente eléctrica

Ya con la resistencia y la tensión, entonces la corriente del circuito será de 100 V / 1.25 Ω = 80 A, que se van a repartir entre las tres resistencias. La corriente en la resistencia 1, aplicando la ley de Ohm, es el valor obtenido al dividir la tensión entre la resistencia: 100 V / 10 Ω = 10 A. La intensidad en la resistencia 2 igualmente se obtiene dividiendo la tensión entre la resistencia: 100 V / 2 Ω = 50 A.

El amperaje en la resistencia 3 también se calcula dividiendo la tensión entre la resistencia: 100 V / 5 Ω = 20 A. Quiere decir que en el tramo de la resistencia 1 circulan 10 A, en el tramo de la resistencia 2 circulan 50 A, y en el tramo de la resistencia 3 circulan 20 A, que al regresar y sumarse, dan los 80 A que salieron de la fuente al principio, cumpliendo la primera ley: “la corriente que sale de un punto, es igual a la suma de las corrientes que llegan a él”.

Podemos observar además que en la resistencia de menor valor pasa mayor cantidad de corriente. Estas son las características del circuito en paralelo, y cómo se da cumplimiento a la primera y segunda ley de Kirchhoff.

¿Tienes alguna duda de las 2 leyes de Kirchhoff y los circuitos paralelos?