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?
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