Análisis de circuitos resistivos en serie

Cuando se conectan en serie, los resistores forman una “hilera” en la cual existe sólo una trayectoria para la corriente.

El diagrama de la figura 1(a) muestra dos resistores conectados en serie entre el punto A y el punto B. La parte (b) muestra tres resistores en serie y la parte (c) cuatro. Desde luego, puede haber cualquier número de resistores en un circuito en serie.

Fig. 1- Resistores en serie.

Cuando se conecta una fuente de voltaje entre el punto A y el punto B, el único camino para que la corriente llegue de un punto al otro en cualesquiera de las conexiones de la figura 1 es a través de cada uno de los resistores. El siguiente enunciado describe un circuito en serie.

Un circuito en serie proporciona sólo una trayectoria para el paso de la corriente entre dos puntos, de modo que la corriente es la misma a través de cada resistor en serie.

En un diagrama de circuito real, un circuito en serie no siempre es tan fácil de identificar visualmente como los circuitos de la figura 1. Por ejemplo, la figura 2 muestra resistores en serie dibujados de otras maneras con voltaje aplicado. Recuerde que si entre dos puntos existe sólo una trayectoria para la corriente, los resistores ubicados entre esos dos puntos están en serie, no importa cómo aparezcan en un diagrama. 

Fig. 2- Algunos ejemplos de circuitos en serie.

Corriente en el circuito serie

Cuando se conecta una fuente de voltaje entre el punto A y el punto B, el único camino para que la corriente llegue de un punto al otro en cualesquiera de las conexiones de la figura 1 es a través de cada uno de los resistores. El siguiente enunciado describe un circuito en serie.Observe también que la corriente que sale de cada resistor debe ser igual a la que entra porque no hay un lugar por donde pueda escaparse o dirigirse a otro lugar. Por consiguiente, en cada sección del circuito la corriente es la misma que hay en todas las demás secciones. Tiene sólo una trayectoria que va desde el lado positivo (+
) de la fuente hasta el lado negativo (-).

Fig. 3- En un circuito en serie, la corriente que entra a cualquier punto es la misma corriente que sale de dicho punto.

Fig. 4- En un circuito en serie, la corriente es la misma en todos los puntos.

Resistencia total en serie

Cuando los resistores se conectan en serie, sus valores se suman porque cada resistor ofrece oposición a la corriente en proporción directa a su resistencia. Un mayor número de resistores conectados se opone más a la corriente. Más oposición a la corriente implica un valor más alto de resistencia. Por tanto, cada vez que un resistor se agrega en serie, la resistencia total aumenta.

Fig. 5- La resistencia total se incrementa con cada resistor adicional puesto en serie.

Para cualquier número de resistores individuales conectados en serie, la resistencia total es la suma de cada uno de los valores individuales.

Fig. 6- Ejemplo de calculo de la resistencia total en el circuito serie.

Aplicando la Ley de Ohm al circuito serie

Los siguientes son puntos clave a recordar cuando se analiza un circuito en serie:

1. La corriente a través de cualesquiera resistores dispuestos en serie es la misma que la corriente total.

2. Cuando se conoce el voltaje total aplicado y la resistencia total, es posible determinar la corriente total por medio de la ley de Ohm.

3. Cuando se conoce la caída de voltaje entre los extremos de uno de los resistores en serie (Rx), es posible determinar la corriente total por medio de la ley de Ohm.

4. Cuando se conoce la corriente total, es posible encontrar la caída de voltaje entre los extremos de cualquiera de los resistores en serie mediante la ley de Ohm.

5. La polaridad de una caída de voltaje entre los extremos de un resistor es positiva en el extremo del resistor que está más cercano a la terminal positiva de la fuente de voltaje.

6. Se define que la corriente a través de un resistor circula en la dirección que va del extremo positivo del resistor al extremo negativo.

7. En un circuito en serie, una abertura impide el paso de la corriente; y, por consiguiente, existe una caída de voltaje igual a cero entre los extremos de cada resistor en serie. El voltaje total aparece entre los puntos donde está la abertura.

En un circuito, la suma de todas las caídas de voltaje localizadas en una trayectoria cerrada única es igual al voltaje de fuente total encontrado en dicha espira.

Fig. 7-La suma de los voltajes que cae en cada resistor es igual a de la fuente Vs.

Cuando los voltajes de los resistores se suman, el resultado es el voltaje de la fuente. Se puede sumar cualquier cantidad de resistores.

Fig. 8-La suma de los voltajes que cae en cada resistor es igual a de la fuente Vs.