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NO ME SALEN
(APUNTES TEORICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
ELECTRICIDAD
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26) Compare el brillo de cada una de las lámparas con el brillo de la lamparita de la figura,
teniendo en cuenta que todas las lamparitas y las baterías del esquema son idénticas. |
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Vamos a comparar no solamente el brillo de cada lamparita de los circuitos sin también el brillo total del circuito. En general las lamparitas se fabrican y venden para funcionar brindando el máximo brillo que pueden entregar, el brillo normal, y que está fuertemente relacionado con la potencia que indica la grabación en el cristal o la caja del envoltorio. Podrían brillar un poco más, no mucho, pero seguramente se acortaría muchísimo su duración, o sea, se quemaría demasiado pronto. |
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Le voy a poner color a las lamparitas para indicar los brillos, pero por si fueras daltónico, también voy a indicar los brillos con signos más (+). Acá, en el circuito original tenemos la lamparita encendiendo en su brillo normal +++, y como hay una sola lamparita, el circuito brilla igual: +++. La fuente tiene una tensión ΔV, La lamparita una resistencia R, y al conectarse de esa manera (la única posible) circula una intensidad de corriente i. |
| fig 1 |
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Dos lamparitas en serie hacen más resistencia que una sola, exactamente 2R. De modo que la corriente que circula por este circuito vale i/2. Al pasar esa corriente por las lamparitas no alcanza a calentar el filamento lo suficiente, y prenden menos. Las dos prenden menos que el original, y las dos prenden por igual, ya que son lamparitas idénticas que son atravesadas por la misma corriente. |
| circuito a |
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| El brillo de las lamparitas no es una función lineal de la corriente, de modo que al ser atravesadas por una corriente mitad no es que brillen la mitad. Brillan menos, y en general menos de la mitad del brillo original. De modo que el circuito (las dos lamparitas juntas, así) brillan menos que una sola dispuesta conectada como en el original. |
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Dos lamparitas en paralelo hacen menos resistencia que una sola, exactamente R/2. De modo que la corriente que circula por este circuito vale 2 i, el doble que en el original. Esa corriente doble se divide equitativamente entre las dos lamparitas (debido a que tienen la misma resistencia).
El resultado es que cada lamparita esta atravesada por la misma corriente que la atravesaría en el circuito original. Brillarán con su brillo normal. El conjunto, lógicamente tendrá un brillo doble. |
| circuito b |
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| De modo que si querés iluminar más un ambiente, tenés que conectar todas las lamparitas que puedas en paralelo. Los artefactos e instalaciones domiciliarias ya lo resolvieron como para que vos no tengas que pensarlo. |
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Dos fuentes asociadas en serie elevan la tensión al doble, 2 ΔV, por lo tanto la corriente que circula valdrá 2 i, y la lamparita deberá brillar más que en el arreglo original, pero no el doble... Ya te dije que la corriente y el brillo no tienen una relación lineal. De todos modos, lo que tiene que saltarte a la vista es que si las lamparitas (acordate que son todas iguales) fueron fabricadas para funcionar con una tensión ΔV, al conectarlas a una tensión 2 ΔV es probable que se quemen en poco tiempo y las tengas que tirar al tacho de basura. |
| circuito c |
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| El arreglo de baterías colocadas en serie, como muestra este circuito (también 3 en serie, o más) es muy común en las linternas y otros artefactos. Pero están montados con lamparitas frabricadas para funcionar con esas tensiones mayores que la que provee una batería sola. |
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Fijate qué curioso lo que ocurre en este circuito. La tensión que lo alimenta vale 2 ΔV. Y la resistencia del circuito es 2 R (dos lamparitas en serie). De modo que, Ley de Ohm mediante... la intensidad de corriente nos da i, la corriente normal para estas lamparitas. Que al pasar por cada una de ellas producirá el brillo normal para el que están construídas.
El brillo total del circuito será el doble del original de una sola lamparita. |
| circuito d |
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| Sin embargo, no es recomendable armar un circuito como éste, ya que si fallara una de las lamparitas, haría apagarse a la otra. Un bajón. |
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Dos fuentes (dos pilas, dos baterías) conectadas en serie pero con la polaridad enfrentada produce una diferencia de potencial nula. Las lamparitas no prenden (tampoco se queman, ni les pasa nada)... pero no brillan.
Las "subidas" de tensión que producen cada una de pilas por separado se cancelan entre sí. Hacé vos la prueba con cualquier linternita de dos pilas que tengas. |
| circuito e |
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| También podrías suponer que la corriente que produce una de las fuentes es igual y contraria a la corriente que produce la otra. La suma de esas dos corriente, ahora, vuelve a ser nula. Lo pienses como lo pienses... el resultado es el mismo. |
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Parece que al autor del ejercicio se le acabó la imaginación... ¿qué agrega este circuito a lo que se podía discutir en el anterior? Es más que obvio que en éste tampoco va a haber corriente ni brillo.
Lo único que se me ocurre para discutir es esa creencia de que en una serie de resistencias la corriente sea diferente, porque se gasta al atravesar la primera resistencia que encuentra, y ya esta gastada cuando quiere atravesar la otra. No es así. |
| circuito f |
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| Eso es una paparruchada, y ya pasamos por esa disquisición en el circuito a. Conviene que lo vuelvas a pensar y meditar por qué brillan idéntico. |
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Dos fuentes (pilas, baterías) conectadas en paralelo no aumentan la diferencia de potencial. El potencial resultante es igual al potencial de la de mayor potencial. Como en este caso son fuentes idénticas, la diferencia de potencial que producen ambas en paralelo vuelve a ser ΔV.
Y como la resistencia es R (una sola lamparita) la corriente que la atravesará valdrá i, y el brillo será el normal de estas lamparitas. |
| circuito g |
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No es habitual la conexión de fuentes en paralelo. El beneficio que se obtiene es que tienen que trabajar a una potencia menor y se agotan más tarde. O bien, que trabajando juntas y al máximo la potencia entregada es mayor.
Para el caso, los fabricantes de pilas ya se dieron cuenta de este beneficio, y las fabrican en varios tamaños. Cuanto más gorda sea la pila más potencia puede desarrollar o más tarde se agota y trabajará a la misma potencia que lo hace una flaquita. Y comé perdices. |
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| Desafío: Con los mismos elementos presentes en este ejercicio (dos fuentes idénticas y dos lamparitas idénticas) tenés que armar un circuito en el que una lamparita prenda con un brillo diferente a la otra. |
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Última actualización sep-09. Buenos Aires, Argentina. |
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