¿Encontrar el voltaje de un circuito compuesto de una serie y un paralelo?

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Estaba viendo un tutorial de YouTube para comprender los cálculos utilizando la ley de Ohm y pensé que lo había perdido cuando me encontré con este problema:

MepidieronquebuscaralatensiónenlospuntosAyB.Tambiénmepidieronquebuscaralacorrientequecorreatravésdeambasresistenciasenlasecciónparaleladelcircuito:

Asíquehicelosiguienteparaencontraresasrespuestas:

Primeroquiseencontrarlacaídadevoltajeenlaseccióndelaseriedelproblema,asíqueusélaleydeohm:

$$V=IR=(6A)(5Ω)=30V$$

Asíquemiprimerarespuestafuecorrecta,elpuntoAteníaunvoltajede30V.Ahorapenséquepodríausarestevoltajepararesolverlaparteparaleladelproblema,peroantesdeesopensé:

  

Ok,entonces30Ventrandoenelcircuitoparalelo,¡genial!¡esosignificaque,dadoquenohaycaídadetensiónenelpuntoparaleloB,tambiéndebeserde30V!

Luegocontinuéconmianálisis.Queríaencontrarlacorrienteenlaresistencia3Ω,asíqueutilicé:

$$I=V/R=30V/3Ω=10A$$

Usandoesemismoanálisis,obtuvelacorrientepasandoporel6Ω,quefue5A.Noteníasentidoparamí,porqueestaríadiciendoquehayunacorrientede15Ω,mayorquelacorrienteinicial.¿Porquémianálisisesincorrecto?¿PorquéobtengovaloresactualesincorrectosparaelcircuitoparaleloutilizandolaleydeOhms?

Estaeslasolucióndelproblemaalvideo:

    
pregunta Pablo

3 respuestas

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Como lo hiciste correctamente, comienzas con el nodo que tiene \ $ 60 \: \ textrm {V} \ $ en él y luego observas que especifican la corriente exacta que sale de ese nodo (\ $ 6 \: \ textrm {A} \ $) y por qué ruta (el \ $ 5 \: \ Omega \ $ resistor). Como toda esta corriente debe "atravesar" ese resistor, se deduce que debe haber \ $ 6 \: \ textrm {A} \ cdot 5 \: \ Omega = 30 \: \ textrm {V} \ $ a través de la resistencia. El único problema en este punto es preguntarse si esto significa que el punto A es \ $ V_A = 60 \: \ textrm {V} +30 \: \ textrm { V} = 90 \: \ textrm {V} \ $ o si está en \ $ V_A = 60 \: \ textrm {V} -30 \: \ textrm {V} = 30 \: \ textrm {V} \ $ . Por convención, la corriente se considera "positiva", por lo que la corriente fluye desde el extremo más positivo al extremo más negativo. La flecha muestra esto y significa que \ $ V_A = 60 \: \ textrm {V} -30 \: \ textrm {V} = 30 \: \ textrm {V} \ $.

¡Buen trabajo allí!

Está bien. Así que ahora te enfrentas con un par de resistencias paralelas dispuestas. ¿Qué pasa aquí? Bueno, la corriente se divide. Algunos van en una dirección y otros van en otra dirección. La suma, por supuesto, sigue siendo \ $ 6 \: \ textrm {A} \ $. Para resolver este problema, debe reconocer que la tensión entre estos dos resistores debe ser idéntica, ya que están conectados en ambos extremos. El nodo A puede tener algo de voltaje \ $ V_A \ $ y el nodo B puede tener algo de voltaje \ $ V_B \ PS Pero el nodo B no puede tener dos voltajes diferentes. El nodo tampoco puede A . Un nodo solo puede tener un voltaje. Por lo tanto, el voltaje en la resistencia \ $ 3 \: \ Omega \ $ debe ser exactamente el mismo voltaje que en la resistencia \ $ 6 \: \ Omega \ $. Sin embargo, es que la corriente se divide a sí misma (y por ahora, lo único que sabe es que la suma debe ser \ $ 6 \: \ textrm {A} \ $), debe ser el caso de que el voltaje se haya desarrollado en la resistencia superior. debe ser el mismo que el voltaje desarrollado a través de la resistencia inferior. Este voltaje será de \ $ V_B - V_A \ $. Eso es un hecho simple.

Entonces escribamos esto:

$$ \ begin {align *} V_B - V_A & = I_ {3 \: \ Omega} \ cdot 3 \: \ Omega \\\\ V_B - V_A & = I_ {6 \: \ Omega} \ cdot 6 \: \ Omega \\\\ & \ por lo tanto ~~~~~ I_ {3 \: \ Omega} \ cdot 3 \: \ Omega = I_ {6 \: \ Omega} \ cdot 6 \: \ Omega \ end {align *} $$

Pero, por supuesto, también sabes:

$$ I_ {3 \: \ Omega} + I_ {6 \: \ Omega} = 6 \: \ textrm {A} $$

Puedes resolver estas dos ecuaciones para encontrar que:

$$ \ begin {align *} I_ {3 \: \ Omega} & = 4 \: \ textrm {A} \\\\ I_ {6 \: \ Omega} & = 2 \: \ textrm {A} \ end {align *} $$

Y de eso se sabe que la caída de voltaje debe ser \ $ 12 \: \ textrm {V} \ $ para que \ $ V_B = V_A-12 \: \ textrm {V} = 18 \: \ textrm {V} \ $.

Ahora, como todo, hay atajos desarrollados cuando se hace lo mismo una y otra vez. A nadie le gusta ir a resolver dos ecuaciones simultáneas cada vez que se encuentran con un par de resistencias paralelas como esta. Así que vienen con reglas útiles para seguir. (Esto es lo mismo que aprender las tablas de multiplicar y la multiplicación de mano larga; te ahorra MUCHA suma cuando te enfrentas a un problema de multiplicación).

Una regla que debes aprender es que puedes reemplazar un par de resistencias paralelas con una resistencia equivalente única convirtiéndolas en conductancias (cuánto alientan actual en lugar de desalentar eso, supongo), agregando las conductancias en la rama paralela, y luego volviendo a la resistencia, de nuevo. Es fácil convertir cada forma: \ $ G_R = \ frac {1} {R} \ $ y \ $ R = \ frac {1} {G_R} \ $. Así que aquí harías lo siguiente:

$$ \ begin {align *} R_ {equiv.} & = \ frac {1} {G_ {equiv}} \\\\ & = \ frac {1} {G_ {3 \: \ Omega} + G_ {6 \: \ Omega}} \\\\ & = \ frac {1} {\ frac {1} {3 \: \ Omega} + \ frac {1} {6 \: \ Omega}} \\\\ & = 2 \: \ Omega \ end {align *} $$

Ahora, puede calcular la caída de voltaje fácilmente, tal como lo hizo en su primer paso, de hecho, como \ $ 6 \: \ textrm {A} \ cdot 2 \: \ Omega = 12 \: \ textrm {V} PS Y sabiendo eso, puede volver fácilmente y averiguar las corrientes en cada una de las dos resistencias, ya que ahora sabe que la tensión cae a través de ellas.

Incluso puede simplificar el proceso anterior en el caso para solo dos resistencias paralelas como:

$$ R_ {equiv} = \ frac {R_1 \ cdot R_2} {R_1 + R_2} $$

El proceso anterior de búsqueda de conductancias es más general y manejará tres, cuatro y más resistencias en paralelo. Pero dos resistencias se producen con la frecuencia suficiente para que valga la pena guardar la fórmula anterior en la memoria.

    
respondido por el jonk
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En tu segunda ecuación, estás asumiendo que B es 0V ... no lo es. Necesitas calcular qué es eso.

Hay dos formas de hacerlo, ya sea combinando las resistencias 3R y 6R para determinar el equivalente en paralelo y luego use la primera fórmula que utilizó.

Eso funciona para \ $ 2 \: \ Omega \ $. Por lo tanto, la caída de voltaje en la sección paralela es \ $ \: 2 * 6 = 12V \ $

Por lo tanto, el voltaje en B = 60 - 30 - 12 = 18V

La otra forma de hacerlo es averiguar la proporción de corriente que pasa a través de la ruta de 3 o 6 ohmios

por ejemplo. Relación actual para \ $ R1 = \ huge \ frac {\ frac {1} {R1}} {\ frac {1} {R1} + \ frac {1} {R2}} \ $

ruta 3R = 2/3, 6R es 2/3

Por lo tanto, Corriente hasta 3R = 4A, Corriente hasta 6R = 2A

Entonces, para la ruta 3R, 2/3 de 6A = 4A, así que de nuevo, el voltaje en 3R es 4 x 3 = 12V.

    
respondido por el Trevor_G
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Los valores de circuito dados son inconsistentes.

La resistencia equivalente de los 3 ohmios y 6 ohmios en paralelo es de 2 ohmios, por lo que la resistencia total del circuito es de 7 ohmios.

60 voltios sobre 7 ohmios = 8.57 amperios, no 6 amperios.

Con 8.57 amperios, tendrá 8.57 X 5 = 42.8 voltios a través de la resistencia de 5 ohmios, dejando 17.14 voltios para la sección paralela.

    
respondido por el Peter Bennett

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