Principios de análisis instrumental

Esto significa que, en una trayectoria cerrada, la suma de los incrementos de voltaje tiene que ser igual a la suma de las caídas de voltaje. Estas leyes son resultado de la ley de la conservación de la energía en los circuitos eléctricos. Las aplicaciones de las leyes de Kirchhoff y Ohm a los circui– tos básicos de cd se tratan en la sección 2A.2. Ley de potencia La potencia P en watts disipada en un elemento resistivo es el pro– ducto de la corriente a través del elemento en amperes por la dife– rencia de potencial a través del elemento en volts: P= IV Sustituyendo la ley de Ohm se obtiene P = I 2 R = V 2 /R 2A.2 Circuitos de corriente directa (2.2) (2.3) En esta sección se describen dos tipos de circuitos básicos de corriente directa (cd) que tienen gran uso en los dispositivos eléctricos: los circuitos resistivos en serie y circuitos resistivos en paralelo. Se analizarán sus propiedades con la ayuda de las leyes descritas en la sección anterior. Circuitos en serie En la figura 2.1 se ilustra un circuito en serie que consta de una batería, un interruptor y tres resistores en serie. Los componentes están en serie si solo tienen un punto de contacto en común. Cuando el interruptor se cierra, hay una corriente en el circuito. Al aplicar la ley de corriente de Kirchhoff al punto D en este circuito se tiene IT'G[1 Simulación: Aprenda más acerca de la ley de Ohm en ~ www.tinyurl.comjskoogpia 7* *Este material se encuentra disponible en inglés. Interruptor A ! 1 t > R 1 B + /2 t < R2 e ~ /3 t; R3 D 1 = 1¡ = /2 = /3 = /4 v = V 1 + v 2 + V 3 R=R 1 +R2 +R3 + V 1 = IR 1 FIGURA 2.1 Resistores en serie; un divisor de voltaje. Los elemen– tos están en serie si tienen un solo punto de contacto en común . La intensidad en cualquier punto de un circuito en serie es la misma. En otras palabras, I 1 = I 2 = I 3 = 1 4 • }}) 2A Circuitos de corriente directa y mediciones 25 o Observe que la corriente que sale en el punto D debe tener signo contrario a la corriente que entra en el punto D. De igual manera, la aplicación de la ley en el punto e da JJ = Iz Por consiguiente, la corriente o intensidad es la misma en todos los puntos en un circuito en serie; es decir, solo hay una corriente I, dada por (2.4) Aplicando la ley del voltaje de Kirchhoff al circuito de la figura 2.1 se obtiene o (2.5) Observe que si se inicia en el interruptor y se recorre el circuito en sentido contrario al de las manecillas del reloj, hay un voltaje que se incrementa (V) y tres voltajes que disminuyen (V 3 , V 2 y V 1 ). Observe también que a través de un elemento resistivo hay una caída de voltaje en la dirección de la corriente. Al sustituir la ley de Ohm en la ecuación 2.5 se tiene (2.6) La ecuación 2.6 muestra que la resistencia total R, de un circuito en serie es igual a la suma de las resistencias de cada uno de los componentes. Es decir, en el caso de los tres resistores de la figura 2.1, (2.7) Para n resistores en serie, se puede generalizar la ecuación 2. 7 para obtener 11 R, = R 1 + R 2 + · · · + R, = 2: R¡ (2.8) i = l El divisor de voltaje Los resistores en serie forman un divisor de voltaje porque una fracción del voltaje total aparece a través de cada resistor. En la figura 2.1, si se aplica la ley de Ohm a la parte del circuito que va del punto B a! A, se obtiene (2.9) La fracción del voltaje total V que aparece a través de R 1 es V 1 /V. Al dividir la ecuación 2.9 entre la ecuación 2.6, se obtiene V¡ IR 1 R¡ R¡ V I(R 1 + R 2 + R3) R 1 + R 2 + R 3 R, (2.10) De manera similar, es posible escribir también Vz Rz V R, y v 3 RJ V R,