2.6: Resumen

Una conexión en serie es cualquier conexión en la que la corriente a través de un componente debe ser idéntica a la corriente que fluye a través de cualquier otro componente en esa conexión. Esto sigue siendo cierto para los circuitos de CA que emplean resistencias, capacitores e inductores. La impedancia equivalente de un conjunto de resistencias, inductores y condensadores colocados en serie es la suma vectorial de sus valores de resistencia y reactancia. La reactancia inductiva y capacitiva tienen signos opuestos y se cancelarán parcialmente entre sí. Si bien la resistencia permanece constante a través de la frecuencia, la reactancia no. La reactancia capacitiva disminuye con la frecuencia mientras que la reactancia inductiva aumenta. Por lo tanto, el valor de impedancia preciso variará con la frecuencia. Si el ángulo de impedancia es positivo, se dice que el circuito es inductivo. Si el ángulo de impedancia es negativo, se dice que el circuito es capacitivo.

Una vez que los valores de inductancia y capacitancia se han convertido en sus correspondientes reactancias a la frecuencia de interés, la ley de Ohm se puede utilizar para encontrar el voltaje en cualquier componente. El voltaje será igual al producto de la resistencia o reactancia y la corriente que fluye a través de ella. Se trata de un cálculo vectorial. La corriente a través de una resistencia estará en fase con el voltaje a través de ella. Por el contrario, el voltaje del inductor conducirá la corriente y el voltaje de la resistencia 90 grados. Además, el voltaje del condensador rezagará la corriente y el voltaje de la resistencia 90 grados. A partir de estas observaciones es evidente que los voltajes del inductor y del condensador en una conexión en serie deben estar 180 grados desfasados.

La ley de voltaje de Kirchhoff (KVL) establece que la suma de aumentos de voltaje alrededor de cualquier bucle en serie debe ser igual a la suma de caídas de voltaje alrededor de ese bucle. Esto sigue siendo cierto para el análisis AC, sin embargo, es imperativo que se realice una suma vectorial y no solo una simple suma de las magnitudes. Si se ignoran los ángulos de fase, es posible que las magnitudes de voltaje sumen considerablemente más que la tensión de la fuente. La regla del divisor de voltaje (VDR) sigue siendo cierta para el análisis de CA, pero nuevamente, es un cálculo vectorial. Por lo tanto, un renderizado que use solo magnitudes no producirá un resultado correcto. Por ejemplo, un divisor entre una resistencia y una reactancia inductiva de igual valor no producirá la división del voltaje de la fuente por la mitad a través de cada componente.

Para mayor precisión, no se debe ignorar la resistencia de la bobina\(R_{coil}\), o, de los inductores. Se trata como una pequeña resistencia en serie con e integral al inductor. La resistencia de la bobina se calcula a partir del\(Q\) inductor o factor de calidad. \(Q\)se define como la relación de\(X_L\) a\(R_{coil}\).

Preguntas de revisión

1. ¿Cómo se calcula la impedancia equivalente para una cadena de resistencias, capacitores e inductores conectados en serie?

2. ¿La impedancia de un circuito RLC será la misma en todas las frecuencias? ¿Por qué/ por qué no?

3. ¿Cómo se combinan las fuentes de voltaje de CA conectadas en serie?

4. ¿Cambia la ley de voltaje de Kirchhoff para el análisis de circuitos de CA?

5. ¿Es posible que las magnitudes de voltaje de un circuito RLC de CA sumen a más que la tensión de la fuente? ¿Por qué/ por qué no?

6. ¿Cómo se relaciona una gráfica de impedancia de fasores para una red en serie con su gráfica de voltaje fasor?