Tensión en circuitos en serie
Que son as Voltaxes en Serie?
Un circuíto en serie ou conexión en serie refírese a cando dous ou máis compoñentes eléctricos están ligados en cadea dentro dun circuíto. Neste tipo de circuíto, só hai unha única forma para que a carga pase polo circuíto. A variación de potencial da carga entre dous puntos nun circuíto eléctrico coñécese como voltaxe. Neste artigo, discutiremos en detalle as voltaxes nun circuíto en serie.
A batería do circuíto proporciona enerxía para que a carga pase pola batería e cree unha diferenza de potencial entre os extremos do circuíto externo. Agora, se supomos unha célula de 2 volts, creará unha diferenza de potencial de 2 volts no circuíto externo.
O valor do potencial eléctrico no terminal positivo é 2 volts maior que o terminal negativo. Así, cando a carga flúe do terminal positivo ao negativo, causa unha perda de 2 volts no potencial eléctrico.
Isto denomínase caída de voltaxe. Isto ocorre cando a enerxía eléctrica da carga convértese en outras formas (mecánica, calor, luz, etc.) mentres pasa polos compoñentes (resistores ou carga) no circuíto.
Se consideramos un circuíto con máis dun resistor conectado en serie e alimentado con unha célula de 2V, a perda total de potencial eléctrico é de 2V. Isto é, haxa unha caída de voltaxe determinada en cada resistor conectado. Pero podemos ver que a suma das caídas de voltaxe de todos os compoñentes será de 2V, que é equivalente á voltaxe de calificación da fonte de enerxía.
Matematicamente, podemos expresalo como
Usando a lei de Ohm, as caídas de voltaxe individuais poden calcularse como
Agora, podemos supor un circuíto en serie que comprende 3 resistores e alimentado por unha fonte de enerxía de 9V. Aquí, vamos a atopar a diferenza de potencial en diferentes lugares durante o paso da corrente a lo largo do circuíto en serie.
As localizacións están marcadas en cor vermella no circuíto a seguir. Sabemos que a corrente pasa na dirección do terminal positivo cara ao terminal negativo da fonte. O signo negativo da voltaxe ou diferenza de potencial representa a perda de potencial debido ao resistor.
A diferenza de potencial eléctrico de diferentes puntos no circuíto pode representarse coa axuda dun diagrama chamado diagrama de potencial eléctrico que se amosa a seguir.
Neste exemplo, o potencial eléctrico en A = 9V xa que é o terminal de maior potencial. O potencial eléctrico en H = 0V xa que é o terminal negativo. Cando a corrente pasa a través da fonte de enerxía de 9V, a carga gaña 9V de potencial eléctrico, que vai de H a A. Mentres a corrente pasa a través do circuíto externo, a carga perde completamente esta 9V.
Aquí, isto ocurre en tres pasos. Haberá unha caída de voltaxe cando a corrente pasa a través dos resistores, pero non ocorre caída de voltaxe cando o paso é a través do simple fío. Así, podemos ver que entre os puntos AB, CD, EF e GH; non hai caída de voltaxe. Pero entre os puntos B e C, a caída de voltaxe é de 2V.
Isto é, a voltaxe da fonte de 9V convértese en 7V. Seguidamente, entre os puntos D e E, a caída de voltaxe é de 4V. Neste punto, a voltaxe de 7V convértese en 3V. Finalmente, entre os puntos F e G, a caída de voltaxe é de 3V. Neste punto, a voltaxe de 3V convértese en 0V.
Na parte do circuíto entre os puntos G e H, non hai enerxía para a carga. Polo tanto, necesita un impulso de enerxía para pasar de novo polo circuíto externo. Isto proporciona a fonte de enerxía mentres a carga pasa de H a A.
As varias fontes de voltaxe en serie poden substituírse por unha soa fonte de voltaxe tomando a suma total de todas as fontes de voltaxe. Pero temos que ter en conta a polaridade como se amosa a seguir.
Fontes de Voltaxe AC en Serie
No caso de fontes de voltaxe AC en serie, as fontes de voltaxe poden sumarse ou combinarse para formar unha soa fonte sempre que a frecuencia angular (ω) das fontes conectadas sexan idénticas. Se as fontes de voltaxe AC conectadas en serie teñen diferentes frecuencias angulares, poden sumarse xuntas sempre que a corrente a través das fontes conectadas sexa a mesma.
Aplicación da Voltaxe en Circuítos en Serie
A aplicación de voltaxes en circuítos en serie inclúe:
