Hasta ahora, hemos estado analizando circuitos de resistencia simple de batería única sin tener en cuenta los cables de conexión entre los componentes, siempre que se forme un circuito completo. ¿La longitud del cable o la “forma” del circuito son importantes para nuestros cálculos? Veamos un par de diagramas de circuitos y descubramos:
Cuando dibujamos cables que conectan puntos en un circuito eléctrico, generalmente asumimos que esos cables tienen una resistencia insignificante. Como tal, no contribuyen a un efecto apreciable en la resistencia general del circuito, por lo que la única resistencia con la que tenemos que lidiar es la resistencia en los componentes. En los circuitos anteriores, la única resistencia proviene de las resistencias de 5 Ω, así que eso es todo lo que consideraremos en nuestros cálculos. En la vida real, los cables de metal en realidad tienen tienen resistencia (¡y también las fuentes de energía!), Pero esas resistencias son generalmente mucho más pequeñas que la resistencia presente en los otros componentes del circuito que pueden ignorarse con seguridad. Existen excepciones a esta regla en el cableado del sistema de alimentación, donde incluso cantidades muy pequeñas de resistencia del conductor pueden crear caídas de voltaje significativas dados los niveles normales (altos) de corriente.
Puntos eléctricamente comunes en un circuito
Si la resistencia del cable de conexión es muy pequeña o nula, podemos considerar que los puntos conectados en un circuito son eléctricamente comunes . Es decir, los puntos 1 y 2 en los circuitos anteriores se pueden unir físicamente muy juntos o muy separados, y no importa ninguna medición de voltaje o resistencia en relación con esos puntos. Lo mismo ocurre con los puntos 3 y 4. Es como si los extremos de la resistencia estuvieran unidos directamente a través de los terminales de la batería, en lo que respecta a nuestros cálculos Ley de Ohm y mediciones de voltaje. Es útil saber esto, porque significa que puede volver a dibujar un diagrama de circuito o volver a cablear un circuito, acortando o alargando los cables como desee sin afectar de manera apreciable la función del circuito. Lo único que importa es que los componentes se unen entre sí en la misma secuencia.
También significa que las mediciones de voltaje entre conjuntos de puntos “eléctricamente comunes” serán las mismas. Es decir, el voltaje entre los puntos 1 y 4 (directamente a través de la batería) será el mismo que el voltaje entre los puntos 2 y 3 (directamente a través de la resistencia). Observe de cerca el siguiente circuito e intente determinar qué puntos son comunes entre sí:
Aquí, solo tenemos 2 componentes, excluyendo los cables: la batería y la resistencia. Aunque los cables de conexión toman una ruta enrevesada para formar un circuito completo, hay varios puntos eléctricamente comunes en la ruta actual. Los puntos 1, 2 y 3 son comunes entre sí, ya que están conectados directamente por cable. Lo mismo aplica para los puntos 4, 5 y 6.
El voltaje entre los puntos 1 y 6 es de 10 voltios, que proviene directamente de la batería. Sin embargo, dado que los puntos 5 y 4 son comunes a 6, y los puntos 2 y 3 comunes a 1, esos mismos 10 voltios también existen entre estos otros pares de puntos:
Entre los puntos 1 y 4 = 10 voltios Entre los puntos 2 y 4 = 10 voltios Entre los puntos 3 y 4 = 10 voltios (directamente a través de la resistencia) Entre los puntos 1 y 5 = 10 voltios Entre los puntos 2 y 5 = 10 voltios Entre los puntos 3 y 5 = 10 voltios Entre los puntos 1 y 6 = 10 voltios (directamente a través de la batería) Entre los puntos 2 y 6 = 10 voltios Entre los puntos 3 y 6 = 10 voltios
Dado que los puntos eléctricamente comunes están conectados entre sí por un cable (resistencia cero), no hay una caída de voltaje significativa entre ellos, independientemente de la cantidad de corriente conducida de uno a otro a través de ese cable de conexión. Por lo tanto, si tuviéramos que leer los voltajes entre puntos comunes, deberíamos mostrar (prácticamente) cero:
Entre los puntos 1 y 2 = 0 voltios Los puntos 1, 2 y 3 son entre los puntos 2 y 3 = 0 voltios eléctricamente comunes Entre los puntos 1 y 3 = 0 voltios Entre los puntos 4 y 5 = 0 voltios Los puntos 4, 5 y 6 están entre los puntos 5 y 6 = 0 voltios eléctricamente comunes Entre los puntos 4 y 6 = 0 voltios
Cálculo de la caída de voltaje con la ley de Ohm
Esto también tiene sentido matemáticamente. Con una batería de 10 voltios y una resistencia de 5 Ω, la corriente del circuito será de 2 amperios. Dado que la resistencia del cable es cero, la caída de voltaje en cualquier tramo continuo de cable se puede determinar mediante la Ley de Ohm como tal:
Debería ser obvio que la caída de voltaje calculada a través de cualquier longitud ininterrumpida de cable en un circuito donde se supone que el cable tiene resistencia cero siempre será cero, sin importar la magnitud de la corriente, ya que cero multiplicado por cualquier cosa es igual a cero. Debido a que los puntos comunes en un circuito exhibirán las mismas mediciones relativas de voltaje y resistencia, los cables que conectan puntos comunes a menudo se etiquetan con la misma designación. Esto no quiere decir que los puntos de conexión del terminal estén etiquetados igual, solo los cables de conexión. Tome este circuito como ejemplo:
Los puntos 1, 2 y 3 son comunes entre sí, por lo que el punto de conexión del cable 1 a 2 tiene la misma etiqueta (cable 2) que el punto de conexión del cable 2 a 3 (cable 2). En un circuito real, el cable que se extiende desde el punto 1 al 2 puede que ni siquiera sea del mismo color o tamaño que el punto de conexión del cable 2 a 3, pero deben llevar exactamente la misma etiqueta. Lo mismo ocurre con los cables que conectan los puntos 6, 5 y 4.
La caída de voltaje debe ser igual a cero en puntos comunes
Saber que los puntos eléctricamente comunes tienen una caída de voltaje cero entre ellos es un valioso principio de resolución de problemas . Si mido el voltaje entre puntos en un circuito que se supone que son comunes entre sí, debería leer cero. Sin embargo, si leo un voltaje sustancial entre esos dos puntos, entonces sé con certeza que no pueden conectarse directamente entre sí. Si se supone que son eléctricamente comunes pero se registran de otra manera, entonces sé que hay una “falla abierta” entre esos puntos.
El voltaje cero técnicamente significa voltaje insignificante
Una nota final: para la mayoría de los propósitos prácticos, se puede suponer que los conductores de cable poseen resistencia cero de extremo a extremo. En realidad, sin embargo, siempre se encontrará una pequeña cantidad de resistencia a lo largo de un cable, a menos que sea un cable superconductor . Sabiendo esto, debemos tener en cuenta que los principios aprendidos aquí sobre puntos eléctricamente comunes son válidos en gran medida, pero no en un grado absoluto . Es decir, la regla de que los puntos eléctricamente comunes tienen garantizado un voltaje cero entre ellos se establece con mayor precisión como tal: los puntos eléctricamente comunes tendrán muy poco voltaje caído entre ellos. Ese pequeño rastro de resistencia prácticamente inevitable que se encuentra en cualquier pieza de cable de conexión está destinado a crear un pequeño voltaje a lo largo de la longitud a medida que se conduce la corriente. Siempre y cuando comprenda que estas reglas se basan en las condiciones ideales , no se sentirá perplejo cuando encuentre alguna condición que parezca ser una excepción a la regla.
REVISIÓN:
- Se supone que los cables de conexión en un circuito tienen resistencia cero a menos que se indique lo contrario.
- Los cables en un circuito pueden acortarse o alargarse sin afectar la función del circuito; todo lo que importa es que los componentes están unidos entre sí en la misma secuencia.
- Los puntos conectados directamente entre sí en un circuito por resistencia cero (cable) se consideran eléctricamente comunes .
- Los puntos eléctricamente comunes, con resistencia cero entre ellos, tendrán voltaje cero caído entre ellos, independientemente de la magnitud de la corriente (idealmente).
- Las lecturas de voltaje o resistencia referenciadas entre conjuntos de puntos eléctricamente comunes serán las mismas.
- Estas reglas se aplican a las condiciones ideales , donde se supone que los cables de conexión poseen una resistencia absolutamente nula. En la vida real, este probablemente no sea el caso, pero las resistencias de los cables deben ser lo suficientemente bajas como para que los principios generales establecidos aquí se mantengan.
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