¿Cómo calculo la corriente en ramas paralelas?

Bueno, estoy estudiando ingeniería eléctrica en este momento y puedo decirles que los saltos que usted describió llevan aproximadamente dos años de conferencias en mi universidad.

Lo primero que es importante es saber qué elementos son pasivo y cuáles están activos. Entonces necesitas saber qué elementos son linear y cuáles no. El siguiente paso es obtener esquemas equivalentes para los elementos que tiene y ver cómo se comportan.

Por ejemplo, tomemos el interruptor. En estado desactivado, funciona como un circuito abierto , mientras que en el estado activado funciona como cortocircuito . Luego, si tiene equipo sensible, podrá notar que el interruptor no es realmente un cortocircuito porque tiene cierta resistencia, pero es muy bajo. Ahora echemos un vistazo al diodo . El diodo no es un componente lineal, por lo que no tiene resistencia en el sentido clásico en el que, por ejemplo, tienen resistencias. En su lugar está la curva V-I del diodo. En una resistencia, es una función lineal y podemos usar la resistencia como su característica, pero en el diodo, se ve exponencial.

Comopuedeverenlaimagen,senecesitaciertovoltajeparaqueeldiodocomienceafuncionarcorrectamenteycuandoseactivaelinterruptor,esevoltajedesaparece.Esosignificaquela"resistencia" del diodo simplemente se volvió enorme. Para tener una idea de esto, use el cálculo de la resistencia paralela para, por ejemplo, resistencia de 1 mΩ y resistencia de 1MΩ y observe cuánta corriente pasa a través de cada una de ellas. Esta es la forma en que se comporta el circuito que mencionaste.

No puede aplicar directamente E = IR a esto porque el LED es un diodo, que es un dispositivo no lineal.

Simplificado: un diodo no conducirá corriente a menos que haya suficiente voltaje de polaridad correcta en sus terminales para desviarlo hacia adelante.

La resistencia del interruptor que cortocircuita el diodo es muy pequeña, por lo que el voltaje generado a través de él también es muy pequeño, ciertamente muchos órdenes de magnitud demasiado pequeños para desviar el diodo hacia adelante.

Si reemplaza el interruptor con una resistencia, las cosas pueden cambiar. Imagina que el LED está fuera del circuito. Si la resistencia limita la corriente lo suficiente como para desarrollar una caída de voltaje a través de ella que sea igual o mayor que el requisito de polarización directa del LED, una vez que coloque el LED en el circuito verá que el LED estará encendido débilmente a medida que observado. El LED y la resistencia están compartiendo la corriente. Observará que la tensión a través de la resistencia en paralelo con el diodo está "sujeta" por el diodo.

Los diodos no son intrínsecamente resistivos como lo son las resistencias. Su resistencia es extremadamente pequeña, es por eso que un circuito LED requiere una resistencia en serie, para proporcionar resistencia que limite la corriente y proteja al diodo de fallas.

Consulte el artículo Wikipedia sobre diodos.

Las resistencias ordinarias son dispositivos lineales; Si 10V sobre una resistencia da como resultado una corriente de 1mA, entonces 20V le dará 2mA. Eso es bastante fácil, pero pocos componentes son tan simples.
Un LED (o cualquier diodo) no se comporta así.

Sicolocaunvoltajebajo,como100mV,sobreundiodo,casinohabrácorriente.Siaumentalentamenteelvoltaje,veráquealrededorde0.7Vlacorrientecomienzaafluir,paraalcanzarunvaloraltomuypronto,consulteelgráfico.Podemosverquelatensiónsobreeldiodoesmásomenosconstante.El0.7Vesparaundiododesiliciocomún,paralosLED,estevoltajeserámásalto,principalmentedependiendodelcolor,peroelgráficoesbásicamenteelmismo.DebidoaquelacorrienteaumentarátanrepentinamenteaunvalorquedestruiráelLED,tienequeusarunaresistencialimitadoradecorriente.Elaumentodelacorrienteserárepentino,peronoinmediato;Lalíneaenlagráficanoesdeltodovertical.EstosedebeaqueelLEDtambiéntieneunapequeñaresistencia,peroesdemasiadopequeñoparalimitarlacorrienteaunvalorseguro.Entonces,¿quésignificaestoenuncircuito?

Dos de las cosas básicas en los circuitos (aparte de la Ley de Ohm) son las Leyes de Kirchhoff, hay una Ley de Voltaje de Kirchhoff, también conocida como KVL, y una Ley Actual de Kirchhoff (KCL). Olvidamos KCL por un momento y echamos un vistazo a KVL, la ley de voltaje. Esto dice que la suma de los voltajes en cualquier circuito cerrado es cero. Eliges una dirección en la que pasas por el bucle. Elegimos en el sentido de las agujas del reloj. El voltaje de la fuente de alimentación generalmente se elige como positivo, yendo en el sentido de las agujas del reloj pasamos de negativo a positivo. Entonces los voltajes sobre la resistencia y el LED son negativos, porque primero encontramos positivo. Luego Kirchhoff dice: \ $ V_ {BAT} - V_ {R} - V_ {LED} = 0 \ $, o \ $ V_ {BAT} = V_ {R} + V_ {LED} \ $. Supongamos que el LED tiene una tensión de 2V. Luego podemos calcular \ $ V_ {R} = V_ {BAT} - V_ {LED} = 6V - 2V = 4V \ $, y la corriente a través del circuito \ $ I = \ frac {V_ {R}} {R} = \ frac {4V} {330 \ Omega} = 12mA \ $.

¿Qué sucede si colocamos un interruptor paralelo al LED? Si el interruptor está cerrado, tiene resistencia cero y, de acuerdo con la Ley de Ohm, tendrá un voltaje cero sobre él. Y aún de acuerdo con la tensión cero de Ohm sobre cualquier resistencia, significa corriente cero, por lo que, dada la resistencia del LED, no fluirá corriente a través de ella.

Un diodo no se caracteriza por una impedancia, mientras que las resistencias, los condensadores y los inductores pueden fundirse en el mismo molde eléctrico, cada uno con una "resistencia" (que potencialmente varía con respecto a la "frecuencia" de la señal de voltaje aplicada ).

Un diodo, por otro lado, dibuja una cantidad de corriente que depende no linealmente del voltaje aplicado a través de sus terminales. Un interruptor en paralelo con él, cuando está cerrado, hace que la caída de voltaje sea cero, y por lo tanto no conduce la corriente.

Incidentalmente, y por una razón diferente, observaría un fenómeno similar si reemplaza el LED con una resistencia. Presionar el interruptor es como poner en paralelo una resistencia de 0 ohmios (o muy pequeña). Casi toda la corriente fluirá a través del cortocircuito.

Editar

En respuesta a la pregunta del anexo en el comentario de mi respuesta. Hay muchas formas de mostrar esto, pero digamos que tienes:

                        R_1
                   +---^v^v^----+
          R_x      |            |      R_y
   Vcc---^v^v^-----+            +-----^v^v^----GND
               V_x |    R_2     | V_y
                   +---^v^v^----+

Let Delta_V = V_x - V_y

Sabemos que Delta_V es la caída en R_1 y R_2 (es decir, la caída en R_1 es la misma que la caída en R_2 es igual a Delta_V). Esa caída de voltaje implica una corriente a través de ambas resistencias. A saber:

                        R_1
                   +---^v^v^----+
          R_x      |    -->     |      R_y
   Vcc---^v^v^-----+    i_1     +-----^v^v^----GND
          -->      |    R_2     | 
        i_total    +---^v^v^----+
                        -->
                        i_2

Delta_V = i_1 * R_1
Delta_V = i_2 * R_2

therefore:    i_1 * R_1 = i_2 * R_2
equivalently: i_2 = i_1 * R_1 / R_2
equivalently: i_1 = i_2 * R_2 / R_1
equivalently: i_1 / i_2 = R_2 / R_1

Es decir, la corriente se distribuye entre las resistencias paralelas en proporción inversa a su resistencia relativa. Entonces, si una resistencia es R_1 tres veces más pequeña que la R_2, fue dibujada tres veces más actual que R_2. Puede reducir aún más el circuito total mostrado en una sola resistencia mediante el colapso de las resistencias en paralelo y en serie para calcular la corriente total consumida por el circuito, i_total. Usando la fórmula adicional:

i_total = i_1 + i_2

therefore:    i_total = i_1 + i_1 * R_1 / R_2
equivalently: i_total = i_1 * ( 1 + R_1 / R_2 ) = i_1 * (R_1 + R_2) / R_2
equivalently: i_1 = i_total * (R_2 / R_1 + R_2)
equivalently: i_2 = i_total * (R_1 / R_1 + R_2)

Tenga en cuenta que no es importante lo que Delta_V en realidad es entender cómo se distribuye la corriente total entre las rutas paralelas.