Potencia en serie + taller

01 · Punto de partida

El que más frena, más sufre

Con la misma corriente cruzando todo, la potencia P = I²R es proporcional a R: el resistor grande no solo se queda con más tensión (Tema 9), también disipa más calor. En un serie de 470 + 1k, el de 1k sufre el doble. Dimensionar el tamaño (Tema 5) exige saber esto pieza por pieza, no solo el total.

Este tema cierra el bloque serie (7–10) con el taller: calcular, montar, medir y dictaminar un serie real de dos resistores.

• ¿Cómo se reparte la potencia en serie?
• ¿Alcanza con verificar la potencia total?
• ¿Cómo es el taller completo, del cálculo al veredicto?
• ¿Qué hago si una pieza queda exigida?

02 · Regla del reparto

I²R con I común

El total (55 mW) parece “nada” pero esconde 37 mW en una sola pieza: si el total diera 0,3 W, una pieza podría estar al límite aunque “el circuito” parezca sano. Por eso el total no dimensiona piezas.

03 · Taller medido

Del cálculo al veredicto, en mesa real

1. 1
   Calcular y predecir.

   I, caídas y P por pieza con taller_serie() (sección 05). Anotar la tabla predicha.

2. 2
   Montar y auditar en frío.

   Dos resistores en serie en protoboard, continuidad y valores (Temas 21–22, curso 1).

3. 3
   Medir V por nodo.

   Negra en GND, roja en cada unión: caídas reales. Inferir I = V_R/R por pieza (deben coincidir).

4. 4
   Dictaminar por pieza.

   Error % por magnitud y margen % del nominal por pieza (Tema 6). Tocar con cuidado: lo calculado debe sentirse.

5. 5
   Documentar.

   Tabla predicho/medido/error + veredicto por pieza en el cuaderno (Tema 28, curso 1).

04 · Rediseño

Cuando una pieza queda exigida

Opción 1: subir el nominal

Misma R en 1/2 W o 1 W. Rápido si el valor es el correcto y solo el calor sobra.

Opción 2: repartir en dos

Dividir esa R en dos serie (ej. 1k → 2× 510 Ω): cada una disipa la mitad. Más piezas, menos estrés.

Opción 3: subir la R total

Aumentar la serie completa baja I para todos (y cambia caídas: recalcular reparto, Tema 9).

Opción 4: bajar la fuente

Menos Vs = menos todo cuadráticamente. Si el diseño lo permite, es la más efectiva.

05 · Taller en código

Función taller completa

Predice I, caídas, potencias y margen por pieza contra el nominal que le pases:

def taller_serie(vs, resistencias, nominal=0.25):
    req = sum(resistencias)
    i = vs / req
    print(f"Req={req:.0f} ohm  I={i*1000:.2f} mA  Ptot={vs*i*1000:.0f} mW")
    for n, r in enumerate(resistencias, 1):
        v, p = i * r, i**2 * r
        marca = "OK" if p < nominal / 2 else "EXIGIDO" if p < nominal else "PASADO!"
        print(f"  R{n}={r}: V={v:.2f} V P={p*1000:.0f} mW ({p/nominal*100:.0f}% de {nominal}W) [{marca}]")


taller_serie(9, [470, 1000])
taller_serie(12, [1000, 2200], nominal=0.25)

Probá taller_serie(12, [1000, 1000]): ¿qué margen da cada uno?

Qué pasa si cambio una

Barrer el valor de R2 con el resto fijo muestra el reparto de calor en movimiento:

def barrer_r2(vs, r1, valores):
    for r2 in valores:
        i = vs / (r1 + r2)
        print(f"R2={r2}: I={i*1000:.1f} mA  P1={i*i*r1*1000:.0f} mW  P2={i*i*r2*1000:.0f} mW")


barrer_r2(9, 470, [100, 470, 1000, 4700])

06 · Analogía programador

Perfilar por función

1. 1
   P total = tiempo total.

   El request tarda 55 ms; cada middleware aporta lo suyo. El total no dice quién es lento.

2. 2
   P por pieza = flame graph.

   El de 1k con 37 mW es la barra ancha: ahí se optimiza (repartir, subir nominal).

3. 3
   Taller = benchmark + prod.

   Predecir (benchmark) y medir en mesa (prod): si difieren > 10 %, hay bug de modelo o de montaje.

07 · Exploración

Laboratorio: quién calienta

Mové R1 y R2: el laboratorio muestra P por pieza con su % del nominal, el total y quién domina el calor. Cambiá el nominal para ver el veredicto moverse.

Preguntas para explorar

1. Subí a 12 V. ¿Qué pieza se exige primero y con qué %?
2. Igualá R1 = R2 = 1k a 9 V. ¿P por pieza y total? ¿Y si son 100 Ω?
3. ¿Por qué el total “sano” puede esconder una pieza pasada?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de calor en serie

Ejercicio 1: taller completo en papel

12 V con [1k, 2k2]. Con taller_serie(): I, caídas, P por pieza y margen en 1/4 W. ¿Alguna exigida?

Ejercicio 2: el que calienta de más

9 V con [100, 100]. Calculá P por pieza y margen 1/4 W. ¿Qué opciones de rediseño tenés (sección 04)?

Ejercicio 3: barrer y decidir

Con barrer_r2(9, 470, ...) elegí R2 para que P2 ≈ 30 mW. ¿Qué valor? Verificá margen y notá qué pasa si pedís 60 mW.

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Bloque serie completo y verificado. Ahora, el otro cableado fundamental: en el próximo tema, el circuito paralelo, misma V e I repartida.