Ultima edición el 21 septiembre, 2023
El circuito paralelo RL es uno de los componentes más utilizados en la electrónica moderna. Se utiliza para una amplia variedad de aplicaciones, desde el control de motores hasta la regulación de voltaje en sistemas de iluminación. En este tipo de circuito, los componentes eléctricos se colocan en paralelo entre sí, de modo que la corriente se divide entre ellos. Los componentes principales de un circuito paralelo RL son la resistencia (R) y la inductancia (L). La resistencia se mide en ohmios y es la medida de la oposición al flujo de corriente eléctrica. La inductancia se mide en henrios y es la medida de la capacidad de una bobina para almacenar energía magnética. En este artículo, vamos a explorar en detalle el funcionamiento y las aplicaciones del circuito paralelo RL.
Indice de contenidos
Definición
Un circuito paralelo RL es un circuito eléctrico que consta de dos o más componentes conectados en paralelo, donde uno de ellos es una resistencia (R) y el otro es una bobina (L) que tiene una cierta inductancia. Este tipo de circuito es comúnmente utilizado en la electrónica y en la ingeniería eléctrica para controlar el flujo de corriente en un sistema eléctrico.
Elementos del circuito paralelo RL
El circuito paralelo RL consta de los siguientes elementos:
- Resistencia (R): este componente se utiliza para limitar el flujo de corriente en el circuito. Se mide en ohmios (Ω).
- Bobina (L): también conocida como inductor, se utiliza para almacenar energía magnética en un campo magnético generado por una corriente eléctrica que fluye a través de ella. Se mide en henrios (H).
- Fuente de energía: se utiliza para suministrar energía eléctrica al circuito.
Funcionamiento del circuito paralelo RL
El circuito paralelo RL funciona de la siguiente manera:
- La fuente de energía suministra energía eléctrica al circuito.
- La corriente eléctrica se divide en dos caminos: uno a través de la resistencia y otro a través de la bobina.
- La resistencia limita el flujo de corriente en el circuito.
- La bobina almacena energía magnética en un campo magnético generado por la corriente eléctrica que fluye a través de ella.
- La bobina también crea una resistencia al flujo de corriente debido a su inductancia.
- La corriente eléctrica total que fluye a través del circuito es la suma de la corriente que fluye a través de la resistencia y la corriente que fluye a través de la bobina.
- La tensión en la resistencia y en la bobina es la misma.
Ejemplo de circuito paralelo RL
A continuación se muestra un ejemplo de circuito paralelo RL:
En el ejemplo anterior, la fuente de energía suministra una corriente de 2 amperios. La resistencia tiene un valor de 10 ohmios y la bobina tiene un valor de inductancia de 0.5 henrios. La corriente total que fluye a través del circuito es la suma de la corriente que fluye a través de la resistencia y la corriente que fluye a través de la bobina:
IT = IR + IL
Donde:
- IT: corriente total que fluye a través del circuito
- IR: corriente que fluye a través de la resistencia
- IL: corriente que fluye a través de la bobina
La corriente que fluye a través de la resistencia se puede calcular utilizando la ley de Ohm:
IR = VR / R
Donde:
- VR: tensión en la resistencia
- R: valor de la resistencia
La tensión en la resistencia es igual a la tensión de la fuente de energía:
VR = V0
Donde:
- V0: tensión de la fuente de energía
Por lo tanto, la corriente que fluye a través de la resistencia es:
IR = V0 / R = 2 / 10 = 0.2 A
La corriente que fluye a través de la bobina se puede calcular utilizando la fórmula de la corriente en una bobina:
IL = VL / XL
Donde:
- VL: tensión en la bobina
- XL: reactancia
Características
El circuito paralelo RL es un tipo de circuito eléctrico que consta de un resistor y una bobina conectados en paralelo. A continuación, se describen las características principales de este tipo de circuito:
1. Impedancia
La impedancia del circuito paralelo RL se calcula mediante la fórmula:
ZRL = R + jωL
- R: resistencia del resistor en ohmios.
- ω: frecuencia angular en radianes por segundo.
- L: inductancia de la bobina en henrios.
La impedancia del circuito varía con la frecuencia y puede ser tanto resistiva como inductiva.
2. Corriente
La corriente en el circuito paralelo RL se divide entre el resistor y la bobina en función de sus respectivas impedancias. La corriente total se calcula mediante la ley de corriente de Kirchhoff:
Itotal = IR + IL
- IR: corriente que fluye a través del resistor.
- IL: corriente que fluye a través de la bobina.
La corriente en la bobina puede ser mayor que la corriente en el resistor a frecuencias bajas, debido a la impedancia inductiva.
3. Voltaje
El voltaje en cada componente del circuito se calcula mediante la ley de Ohm:
- VR = IR * R
- VL = IL * jωL
El voltaje total del circuito se mantiene constante a lo largo del circuito paralelo RL y es igual al voltaje de la fuente de alimentación.
4. Respuesta en frecuencia
El circuito paralelo RL tiene una respuesta en frecuencia que depende de la impedancia total del circuito. A frecuencias bajas, la impedancia inductiva de la bobina domina, lo que significa que la corriente en la bobina es mayor que la corriente en el resistor. A frecuencias más altas, la impedancia resistiva del resistor domina y la corriente en la bobina se vuelve insignificante en comparación.
5. Fase
La fase del circuito paralelo RL depende de la relación entre la resistencia y la inductancia. A frecuencias bajas, la fase es cercana a cero, lo que significa que el voltaje y la corriente están en fase. A frecuencias más altas, la fase se acerca a 90 grados, lo que significa que el voltaje está adelantado con respecto a la corriente.
Análisis matemático
Cuando hablamos de análisis matemático en un circuito eléctrico, nos referimos a la aplicación de fórmulas y ecuaciones para entender el comportamiento de los componentes del circuito. En el caso de un circuito paralelo RL, es importante conocer los siguientes conceptos:
Resistencia
La resistencia eléctrica se mide en ohmios y se representa con la letra R. Es la oposición que presenta un material al paso de la corriente eléctrica. En un circuito paralelo RL, la resistencia está representada por una resistencia en paralelo con un inductor.
Inductor
Un inductor es un componente que almacena energía en un campo magnético. Se mide en henrios y se representa con la letra L. En un circuito paralelo RL, el inductor está representado por una bobina.
Impedancia
La impedancia eléctrica se mide en ohmios y se representa con la letra Z. Es una medida de la oposición total que presenta un circuito al paso de la corriente alterna. En un circuito paralelo RL, la impedancia está dada por la fórmula:
Z = R // (jωL)
Donde j es la unidad imaginaria y ω es la frecuencia angular de la corriente alterna.
Corriente
La corriente eléctrica se mide en amperios y se representa con la letra I. Es el flujo de electrones a través de un conductor. En un circuito paralelo RL, la corriente se divide entre la resistencia y el inductor.
Voltaje
El voltaje eléctrico se mide en voltios y se representa con la letra V. Es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito. En un circuito paralelo RL, el voltaje es el mismo en la resistencia y en el inductor.
Conociendo estos conceptos, podemos aplicar las leyes de Kirchhoff y las ecuaciones de la corriente y el voltaje para analizar un circuito paralelo RL. Por ejemplo, para calcular la corriente total del circuito, podemos utilizar la fórmula:
I = V / Z
Donde V es el voltaje total del circuito y Z es la impedancia total del circuito.
En un circuito paralelo RL, es importante conocer la resistencia, el inductor, la impedancia, la corriente y el voltaje para poder aplicar las fórmulas y ecuaciones necesarias para su análisis.
Ecuaciones de corriente y voltaje
En un circuito paralelo RL, los componentes eléctricos están conectados en paralelo, lo que significa que la corriente se divide en dos o más caminos diferentes. En este tipo de circuito, la corriente total es igual a la suma de las corrientes que fluyen a través de cada rama del circuito.
Ecuación de corriente
La ecuación de corriente en un circuito paralelo RL se puede calcular utilizando la ley de Ohm, que establece que la corriente es igual al voltaje dividido por la resistencia:
I = V / R
En un circuito paralelo, cada rama tiene su propia resistencia, por lo que la corriente total se calcula sumando las corrientes de cada rama:
Itotal = I1 + I2 + … + In
Donde I1, I2, …, In son las corrientes que fluyen a través de cada rama del circuito.
Ecuación de voltaje
La ecuación de voltaje en un circuito paralelo RL se puede calcular utilizando la ley de Kirchhoff de las corrientes, que establece que la suma de las corrientes que entran en un nodo es igual a la suma de las corrientes que salen del nodo:
I1 + I2 + … + In = Itotal
En un circuito paralelo RL, las ramas están conectadas en paralelo, lo que significa que el voltaje es el mismo en todas las ramas. Por lo tanto, la ecuación de voltaje se puede calcular utilizando la ley de Ohm:
V = I1 x R1 = I2 x R2 = … = In x Rn
Donde R1, R2, …, Rn son las resistencias de cada rama del circuito.
Ejemplo
Supongamos que tenemos un circuito paralelo RL con una fuente de alimentación de 12 voltios, una resistencia de 4 ohmios y una bobina de 2 henrios. La corriente total del circuito es de 2 amperios.
Para calcular la corriente que fluye a través de cada rama, podemos utilizar la ecuación de corriente:
- I1 = V / R1 = 12 / 4 = 3 amperios
- I2 = V / (2 pi f L) = 12 / (2 x pi x 60 x 2) = 1 amperio
Por lo tanto, la corriente total es:
Itotal = I1 + I2 = 3 + 1 = 4 amperios
Para calcular el voltaje en cada rama, podemos utilizar la ecuación de voltaje:
- V1 = I1 x R1 = 3 x 4 = 12 voltios
- V2 = I2 x (2 pi f L) = 1 x (2 x pi x 60 x 2) = 12 voltios
Por lo tanto, el voltaje en cada rama es de 12 voltios y es el mismo que el voltaje de la fuente de alimentación.
Con estas ecuaciones, podemos determinar la corriente que fluye a través de cada rama y el voltaje en cada componente del circuito.
Análisis de circuitos
El análisis de circuitos es una tarea fundamental en la electrónica, ya que permite conocer el comportamiento de los componentes y su interacción en un circuito eléctrico. En este artículo, aprenderemos sobre el análisis de circuitos paralelos RL.
Circuito paralelo RL
Un circuito paralelo RL es aquel que está compuesto por una resistencia (R) y una bobina (L) conectadas en paralelo. En este tipo de circuitos, la corriente se divide en dos ramas: una que circula a través de la resistencia y otra que circula a través de la bobina.
Análisis del circuito paralelo RL
Para analizar un circuito paralelo RL, se deben conocer los valores de la resistencia y la inductancia de la bobina. Además, se debe tener en cuenta la frecuencia de la fuente de alimentación, ya que esto afectará la impedancia de la bobina.
La impedancia total del circuito se calcula mediante la suma de la impedancia de la resistencia y la impedancia de la bobina. La impedancia de la resistencia es igual a su valor en ohmios, mientras que la impedancia de la bobina se calcula mediante la fórmula:
ZL = jωL
Donde ZL es la impedancia de la bobina, j es la unidad imaginaria y ω es la frecuencia en radianes por segundo.
Una vez que se conoce la impedancia total del circuito, se puede calcular la corriente total mediante la Ley de Ohm:
I = V/Z
Donde I es la corriente total, V es la tensión de alimentación y Z es la impedancia total del circuito.
Para calcular la corriente que circula por la resistencia, se utiliza la Ley de Ohm nuevamente:
IR = V/R
Donde IR es la corriente que circula por la resistencia y R es el valor de la resistencia en ohmios.
Finalmente, la corriente que circula por la bobina se calcula restando la corriente que circula por la resistencia de la corriente total:
IL = I – IR
Donde IL es la corriente que circula por la bobina.
Ejemplo de análisis de circuito paralelo RL
Supongamos que tenemos un circuito paralelo RL con una resistencia de 100 ohmios y una bobina de 10 mH. La fuente de alimentación tiene una frecuencia de 50 Hz y una tensión de 12 V. Para calcular la corriente total del circuito, seguimos los siguientes pasos:
- Calculamos la impedancia de la bobina:
ZL = jωL = j(2πf)L = j(2π)(50)(0,01) = j3,14 Ω
- Calculamos la impedancia total del circuito:
ZT = R + ZL = 100 + j3,14 = 100 + 3,14j Ω
- Calculamos la corriente total del circuito:
I = V/ZT = 12/(100 + 3,14j) = 0,119 – 0,0038j A
- Calculamos la corriente que circula por la resistencia:
IR = V/R = 12/100 = 0,12 A
- Calculamos la corriente que circula por la bobina:
IL = I – IR = 0,119 – 0,12 = -0,001 A
En este ejemplo, se observa que la corriente que circula por la bobina es negativa, lo que indica que está desfasada en 180 grados con respecto a la corriente que circula por la resistencia.
Conclusión
El análisis de circuitos paralelos RL es una tarea importante en la electrónica, ya que permite conocer el comportamiento de los componentes y su interacción en un circuito eléctrico. Para
Equivalencia en impedancia
En un circuito paralelo RL, la impedancia total se puede calcular utilizando la equivalencia en impedancia. La impedancia es una medida de la oposición que ofrece un circuito al flujo de corriente alterna (AC) y se mide en ohms (Ω).
¿Qué es la equivalencia en impedancia?
La equivalencia en impedancia es un método para calcular la impedancia total de un circuito paralelo RL. Se utiliza para determinar la resistencia total en un circuito paralelo RL, que es la suma de la resistencia y la reactancia.
¿Cómo se calcula la impedancia total en un circuito paralelo RL?
La impedancia total en un circuito paralelo RL se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
ZT = (RP x jXL) / (RP + jXL)
- ZT: impedancia total del circuito
- RP: resistencia del circuito en paralelo
- jXL: reactancia inductiva del circuito en paralelo
En esta fórmula, la reactancia inductiva se representa como jXL, donde j es la unidad imaginaria y XL es la reactancia inductiva.
Ejemplo de cálculo de la impedancia total en un circuito paralelo RL
Supongamos que tenemos un circuito paralelo RL con una resistencia de 100 Ω y una reactancia inductiva de 50 Ω. Podemos calcular la impedancia total del circuito utilizando la fórmula anterior:
ZT = (100 Ω x j50 Ω) / (100 Ω + j50 Ω) = 66.67 – j33.33 Ω
La impedancia total del circuito es de 66.67 – j33.33 Ω. Esto significa que el circuito ofrece una oposición de 66.67 ohms a la corriente alterna en la parte resistiva y una oposición de 33.33 ohms en la parte inductiva.
Conclusión
La equivalencia en impedancia es una herramienta importante para calcular la impedancia total en un circuito paralelo RL. Al comprender cómo se calcula la impedancia total y cómo se utiliza la fórmula, los ingenieros y técnicos pueden diseñar y solucionar problemas en circuitos paralelos RL con mayor eficacia.
Condiciones de estabilidad
Cuando hablamos de un circuito paralelo RL, es importante tener en cuenta las condiciones de estabilidad que deben cumplirse para asegurarnos de que el circuito funcione de manera adecuada y segura. Estas son:
1. La corriente debe ser constante
La corriente que circula por el circuito debe permanecer constante en todo momento. Si la corriente varía, puede afectar negativamente el funcionamiento del circuito y causar daños en los componentes.
2. La impedancia debe ser menor que la resistencia
La impedancia del circuito paralelo RL debe ser menor que la resistencia del circuito para garantizar su estabilidad. Si la impedancia es mayor que la resistencia, la corriente puede aumentar y causar sobrecalentamiento y daños en los componentes.
3. La frecuencia debe ser constante
La frecuencia de la señal eléctrica que alimenta el circuito debe permanecer constante. Si la frecuencia varía, puede afectar la inductancia del circuito y provocar problemas en el funcionamiento.
4. La fuente de alimentación debe ser estable
La fuente de alimentación que suministra energía al circuito debe ser estable y proporcionar una tensión constante. Si la tensión varía, puede afectar el funcionamiento del circuito y causar daños en los componentes.
Si se cumplen estas condiciones, el circuito funcionará de manera adecuada y segura.
Condiciones de estabilidad
Cuando hablamos de un circuito paralelo RL, es importante tener en cuenta las condiciones de estabilidad que deben cumplirse para asegurarnos de que el circuito funcione de manera adecuada y segura. Estas son:
1. La corriente debe ser constante
La corriente que circula por el circuito debe permanecer constante en todo momento. Si la corriente varía, puede afectar negativamente el funcionamiento del circuito y causar daños en los componentes.
2. La impedancia debe ser menor que la resistencia
La impedancia del circuito paralelo RL debe ser menor que la resistencia del circuito para garantizar su estabilidad. Si la impedancia es mayor que la resistencia, la corriente puede aumentar y causar sobrecalentamiento y daños en los componentes.
3. La frecuencia debe ser constante
La frecuencia de la señal eléctrica que alimenta el circuito debe permanecer constante. Si la frecuencia varía, puede afectar la inductancia del circuito y provocar problemas en el funcionamiento.
4. La fuente de alimentación debe ser estable
La fuente de alimentación que suministra energía al circuito debe ser estable y proporcionar una tensión constante. Si la tensión varía, puede afectar el funcionamiento del circuito y causar daños en los componentes.
Si se cumplen estas condiciones, el circuito funcionará de manera adecuada y segura.
Efecto de la temperatura
El circuito paralelo RL es un tipo de circuito eléctrico que se compone de una resistencia y una bobina conectadas en paralelo. Este tipo de circuito tiene varias propiedades y características, una de las cuales es el efecto de la temperatura.
¿Qué es el efecto de la temperatura?
El efecto de la temperatura es una propiedad de los materiales eléctricos que hace que cambien sus características eléctricas en función de la temperatura a la que se encuentren. Este efecto puede tener un impacto importante en el comportamiento de los circuitos eléctricos, como el circuito paralelo RL.
¿Cómo afecta la temperatura al circuito paralelo RL?
La temperatura puede afectar al circuito paralelo RL de varias maneras:
- Resistencia: La resistencia de la bobina y la resistencia externa pueden cambiar con la temperatura. A medida que la temperatura aumenta, la resistencia de la bobina puede aumentar, lo que a su vez aumenta la resistencia total del circuito.
- Inductancia: La inductancia de la bobina también puede cambiar con la temperatura. A medida que la temperatura aumenta, la inductancia puede disminuir, lo que puede afectar la impedancia total del circuito.
- Frecuencia de resonancia: La frecuencia de resonancia del circuito paralelo RL también puede verse afectada por la temperatura. A medida que la temperatura aumenta, la frecuencia de resonancia puede cambiar, lo que puede afectar la respuesta del circuito a las señales eléctricas.
¿Cómo se puede compensar el efecto de la temperatura en el circuito paralelo RL?
Para compensar el efecto de la temperatura en el circuito paralelo RL, se pueden tomar varias medidas:
- Compensación de la resistencia: Se puede utilizar un material con una menor variación de la resistencia con la temperatura.
- Compensación de la inductancia: Se puede utilizar un material con una menor variación de la inductancia con la temperatura.
- Control de la temperatura: Se puede controlar la temperatura del circuito para minimizar el efecto de la temperatura.
Ejemplo:
Para entender mejor cómo afecta la temperatura al circuito paralelo RL, podemos tomar el ejemplo de un circuito que utiliza una resistencia de 100 ohmios y una bobina de 10 mH. Si la temperatura aumenta, la resistencia de la bobina puede aumentar a 110 ohmios, lo que aumenta la resistencia total del circuito a 210 ohmios. Además, la inductancia puede disminuir a 9 mH, lo que puede afectar la impedancia total del circuito. Estos cambios pueden tener un impacto en la respuesta del circuito a las señales eléctricas.
Es importante tener en cuenta este efecto al diseñar y utilizar este tipo de circuitos eléctricos.
Aplicaciones
El circuito paralelo RL es ampliamente utilizado en la electrónica y tiene numerosas aplicaciones. A continuación, se detallan algunas de las más comunes:
Filtros de paso bajo
El circuito paralelo RL se utiliza como componente fundamental en los filtros de paso bajo, que permiten el paso de las señales de baja frecuencia y atenúan las señales de alta frecuencia. Estos filtros se utilizan en aplicaciones como la radio, la televisión y la telefonía.
Estabilización de voltaje
Los circuitos paralelos RL también se utilizan para estabilizar el voltaje en una fuente de alimentación. Al agregar un circuito paralelo RL a una fuente de alimentación, se puede reducir el efecto de la fluctuación del voltaje.
Protección contra sobretensiones
Los circuitos paralelos RL se pueden utilizar para proteger los circuitos de los efectos de las sobretensiones. Al colocar un circuito paralelo RL en serie con un circuito electrónico, se puede limitar la corriente que fluye a través del circuito en caso de una sobretensión.
Control de motores
Los circuitos paralelos RL se utilizan en el control de motores eléctricos. Al controlar la cantidad de corriente que fluye a través del motor, se puede controlar su velocidad y su par.
Iluminación
Los circuitos paralelos RL se utilizan en la iluminación de lámparas fluorescentes. Al conectar una lámpara fluorescente a un circuito paralelo RL, se puede controlar la cantidad de corriente que fluye a través de la lámpara y, por lo tanto, su brillo.
Transmisión de señales
Los circuitos paralelos RL se utilizan en la transmisión de señales de radio y televisión. Al agregar un circuito paralelo RL a una antena, se puede mejorar la calidad de la señal recibida.
En conclusión, el circuito paralelo RL es una configuración eléctrica sumamente interesante y útil en diversas aplicaciones, desde la electrónica de consumo hasta la industria. Su capacidad para filtrar señales de alta frecuencia y su resistencia a la sobrecarga son solo algunos de los beneficios que lo hacen una opción atractiva para muchos diseñadores y técnicos. Como hemos visto, su funcionamiento se basa en la interacción de la corriente y el voltaje a través de los elementos pasivos del circuito, y su análisis requiere de conocimientos avanzados de matemáticas y teoría de circuitos. En resumen, el circuito paralelo RL es una herramienta valiosa en el mundo de la electrónica y su estudio puede abrir muchas puertas para aquellos interesados en el campo.
En conclusión, el circuito paralelo RL es un circuito eléctrico que contiene una resistencia y una bobina conectadas en paralelo. Este tipo de circuito es utilizado en muchas aplicaciones, como en filtros de señal, en circuitos de control de motores y en sistemas de iluminación. Al analizar este circuito, es importante considerar la frecuencia de la señal de entrada, ya que esto puede afectar la impedancia total del circuito. Además, es importante tener en cuenta las características de la bobina, como la inductancia y la resistencia, para determinar cómo afectará al circuito. En general, el circuito paralelo RL es una herramienta importante para los ingenieros eléctricos y electrónicos y su estudio ayuda a entender el comportamiento de los circuitos eléctricos en general.
JORGE CABRERA BERRÍOS AdministratorIngeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).email
