01 · Punto de partida
Las mismas piezas, otro calor
En el Tema 10 aprendiste que en una fila el resistor de mayor valor es el que más calienta. En el Tema 12 quedó anotado que en un paralelo pasa lo contrario, y en el Tema 14 la potencia fue lo que decidía si una falla se toleraba. Falta estudiar ese reparto con el mismo detalle que el de la fila.
Una escena típica. Tenés montada la fila del taller del Tema 10: 470 Ω y 1 kΩ con una pila de 9 V. Los dos resistores están fríos; el de 470 Ω, que disipa 17,6 mW, es el más frío de los dos. Para probar el circuito paralelo, movés dos cables y dejás las mismas dos piezas como ramas.
Al minuto, el resistor de 470 Ω está caliente al tacto. Disipa 172 mW, casi diez veces más que antes, y trabaja al 69 % de su potencia nominal. El de 1 kΩ, que en la fila era el más exigido, ahora es el más tranquilo. La pila, que entregaba 55 mW, entrega 253 mW.
No cambió ningún componente: cambió la conexión. Este tema explica ese resultado, lo extiende a los circuitos mixtos y cierra con un taller. Vas a poder responder:
- ¿Cómo se reparte la potencia entre las ramas de un paralelo?
- ¿Por qué la rama de menor resistencia es la que más calienta?
- ¿Qué les pasa a las demás ramas cuando agrego o quito una?
- ¿Cuál es el resistor más chico que puedo conectar directo a una fuente?
- ¿Qué pieza de un circuito mixto conviene revisar primero?
- ¿Cómo verifico las potencias de un paralelo en un montaje real?
02 · Regla
Cómo se reparte la potencia entre ramas
En la fila convenía la forma I² × R, porque la corriente era la misma en todos los resistores. En un paralelo lo que comparten las ramas es la tensión, y la forma hecha a medida es la tercera del Tema 4:
El factor V² es el mismo para todas las ramas. Lo único que cambia de una a otra es R, que ahora está dividiendo. Entonces la potencia de cada rama es inversamente proporcional a su resistencia: el doble de ohmios, la mitad de miliwatts.
| Rama | Parte de la conductancia | Corriente | Potencia | Parte de la potencia | Uso de 1/4 W |
|---|---|---|---|---|---|
| 470 Ω | 68 % | 19,1 mA | 172 mW | 68 % | 69 % |
| 1 kΩ | 32 % | 9,0 mA | 81 mW | 32 % | 32 % |
| Total | 100 % | 28,1 mA | 253 mW | 100 % | — |
En el Tema 12 viste que en un paralelo lo que se suma es la conductancia, la inversa de la resistencia. La potencia sigue esa misma proporción: la rama que aporta el 68 % de la conductancia toma el 68 % de la corriente y disipa el 68 % de la potencia. Escrito con la resistencia equivalente:
- La menor es la que más calienta
- La rama de menor resistencia toma la mayor parte de la corriente y de la potencia.
- Iguales, partes iguales
- Ramas del mismo valor disipan lo mismo: es el reparto parejo del Tema 12.
- La suma es el total
- Las potencias de todas las ramas suman lo que entrega la fuente: 172 + 81 = 253 mW = 9 V × 28,1 mA.
- Cualquier forma da lo mismo
- También sirve V × I con la corriente de cada rama: 9 V × 19,1 mA = 172 mW. Es la que se usa al medir.
03 · Comparación
Serie y paralelo, lado a lado
Las dos reglas son la misma física vista desde magnitudes distintas. En la fila, la corriente es común y cada resistor se queda con una parte de la tensión. En el paralelo, la tensión es común y cada resistor toma su propia corriente.
| Aspecto | En serie | En paralelo |
|---|---|---|
| Lo que comparten | La corriente: 6,12 mA | La tensión: 9 V |
| Forma más cómoda | P = I² × R | P = V² ÷ R |
| La potencia es proporcional a | La resistencia | La conductancia |
| Potencia en 470 Ω | 17,6 mW · 7 % | 172 mW · 69 % |
| Potencia en 1 kΩ | 37,5 mW · 15 % | 81 mW · 32 % |
| Pieza más exigida | La de mayor valor | La de menor valor |
| Potencia total | 55,1 mW | 253 mW |
Al pasar de la fila al paralelo, cada resistor deja de recibir una fracción de los 9 V y pasa a recibirlos completos. El de 470 Ω tenía 2,88 V y ahora tiene 9 V: 3,1 veces más tensión, que al cuadrado son 9,8 veces más potencia. El de 1 kΩ tenía 6,12 V: su tensión sube 1,47 veces y su potencia, 2,2 veces.
04 · Criterio
Cada rama suma, y el total no dimensiona
En una fila, agregar un resistor baja la corriente y alivia a todos los demás. En un paralelo no pasa nada parecido: cada rama depende solo de la tensión de la fuente y de su propia resistencia. Es la independencia de las ramas del Tema 11, ahora en miliwatts.
| Ramas conectadas | En 470 Ω | En 1 kΩ | Corriente de la pila | Potencia total |
|---|---|---|---|---|
| 470 Ω | 172 mW | — | 19,1 mA | 172 mW |
| 470 Ω ∥ 1 kΩ | 172 mW | 81 mW | 28,1 mA | 253 mW |
| Se agrega 2,2 kΩ (36,8 mW) | 172 mW | 81 mW | 32,2 mA | 290 mW |
| Se agrega 10 kΩ (8,1 mW) | 172 mW | 81 mW | 33,1 mA | 298 mW |
Las columnas de cada rama no cambian nunca. Lo que crece es lo que se le pide a la fuente: una pila de 500 mAh que con la fila duraba unas 80 horas, con el paralelo de dos ramas dura menos de 18. El total sirve para eso, para la fuente y la autonomía. No sirve para elegir resistores.
Dos razonamientos equivocados
Mirar el total
«Dos resistores de 250 mW soportan 500 mW y el circuito disipa 253 mW: sobra.» O el opuesto: «253 mW es más que 250 mW, van los dos de 1/2 W». Los dos suponen un reparto que no existe.
Razonamiento correcto
Mirar cada rama
172 mW en el de 470 Ω: al 69 %, exigido. 81 mW en el de 1 kΩ: al 32 %, cómodo. Hace falta un resistor de 1/2 W, y es solamente el de 470 Ω.
05 · Cambios
Qué pasa cuando el circuito cambia
Como cada rama solo depende de la tensión, hay un único cambio que afecta a todas a la vez: el de la fuente. Y las afecta con el cuadrado. Sobre el paralelo de 470 Ω y 1 kΩ:
| Cambio | En 470 Ω | En 1 kΩ | Total | Lectura |
|---|---|---|---|---|
| Circuito original, 9 V | 172 mW | 81 mW | 253 mW | — |
| Fuente de 5 V | 53,2 mW | 25,0 mW | 78,2 mW | Poco más de la mitad de tensión, menos de un tercio de potencia |
| Fuente de 12 V | 306 mW | 144 mW | 450 mW | Un tercio más de tensión, 78 % más de potencia |
| Se abre la rama de 1 kΩ | 172 mW | 0 mW | 172 mW | La otra rama no se entera |
| Se agrega una rama de 2,2 kΩ | 172 mW | 81 mW | 290 mW | Solo cambia el total |
Con 12 V, el resistor de 470 Ω pasa a disipar 306 mW: el 123 % de 1/4 W. Estaba exigido y quedó sobrecargado por cambiar una pila de 9 V por una fuente de 12 V. Y el de 1 kΩ, que estaba cómodo, pasa al 58 %.
Las fallas del Tema 14 se leen distinto que en una fila. Allá, puentear un resistor castigaba a los que quedaban. Acá, una rama que se abre no le cambia nada a las demás, y una rama en corto las deja a todas sin tensión: disipan cero, y lo que se calienta es la fuente. En un paralelo, el peligro para un resistor no viene de sus vecinos. Viene de dos lugares:
- Una tensión mayor que la prevista
- Todas las ramas la reciben completa, y cada potencia crece con el cuadrado.
- Un valor menor que el previsto
- Montar 100 Ω en lugar de 1 kΩ, por leer mal una banda, lleva esa rama de 81 mW a 810 mW con 9 V. En una fila el resto de los resistores habría limitado la corriente; en un paralelo no hay nada que la limite.
06 · Límites
La resistencia mínima y la tensión máxima
Si una rama conectada a la fuente disipa V² ÷ R, para cada tensión existe un valor de resistencia por debajo del cual el resistor supera su potencia nominal. Sale de despejar R:
| Tensión | Mínimo absoluto (100 %) | Mínimo de diseño (50 %) | Primer valor comercial cómodo |
|---|---|---|---|
| 3,3 V | 44 Ω | 87 Ω | 100 Ω |
| 5 V | 100 Ω | 200 Ω | 220 Ω |
| 9 V | 324 Ω | 648 Ω | 680 Ω |
| 12 V | 576 Ω | 1152 Ω | 1,2 kΩ |
| 24 V | 2304 Ω | 4608 Ω | 4,7 kΩ |
La tabla explica por qué el resistor de 470 Ω queda exigido con 9 V: está por encima del mínimo absoluto y por debajo del mínimo de diseño. Y vale la pena recordarla: con una pila de 9 V, cualquier resistor de 1/4 W menor que 680 Ω, puesto directo entre los bornes, trabaja fuera de la zona cómoda.
La misma cuenta, mirada desde el otro lado, da la tensión máxima que soporta un conjunto de ramas. La fija la rama que primero llega a su límite, que entre resistores de la misma potencia nominal es la de menor valor:
- 1Tensión máxima de la rama más exigida.
Del Tema 4: V = √(P × R). Para el de 470 Ω y 1/4 W: √(0,25 × 470) = 10,8 V.
- 2Esa es la tensión máxima de todo el paralelo.
La tensión es una sola: si pasa de 10,8 V, el de 470 Ω supera su límite, aunque el de 1 kΩ soportaría hasta 15,8 V.
- 3Con margen.
Para no pasar del 50 %: √(0,125 × 470) = 7,7 V. La pila de 9 V ya está por encima.
Con las mismas dos piezas, la fila del Tema 10 soportaba 23,2 V. El paralelo soporta 10,8 V. No es que los resistores sean más frágiles: es que en el paralelo ninguno se reparte la tensión con otro.
07 · Rediseño
Cuando una rama queda exigida
Las salidas son las mismas del Tema 10, con una diferencia: como las ramas son independientes, lo que se cambia en una no altera a las demás. Aplicadas a la rama de 470 Ω con 9 V, que trabaja al 69 %:
| Opción | Cómo queda la rama | Corriente de la rama | Pieza más exigida | Costo |
|---|---|---|---|---|
| Subir la potencia nominal | 470 Ω de 1/2 W | 19,1 mA | 172 mW, 34 % | Ninguno: el circuito no cambia |
| Repartir en una fila | Dos de 220 Ω en serie | 20,5 mA | 92 mW, 37 % | Una pieza más; la corriente sube un 7 % |
| Repartir en dos ramas | Dos de 1 kΩ en paralelo | 18,0 mA | 81 mW, 32 % | Una pieza más; la corriente baja un 6 % |
| Aumentar la resistencia | 1 kΩ en lugar de 470 Ω | 9,0 mA | 81 mW, 32 % | La rama toma menos de la mitad de la corriente |
| Bajar la tensión | Fuente de 5 V | 10,6 mA | 53 mW, 21 % | Todas las ramas reciben menos |
- Subir la potencia nominal
- Sigue siendo la primera opción cuando la rama funciona como se quiere y lo único que sobra es calor.
- Repartir, de dos maneras
- Dos resistores de la mitad del valor en serie, o dos del doble en paralelo: en los dos casos cada pieza disipa cerca de la mitad. Es el reparto parejo entre iguales de los Temas 8 y 12.
- Aumentar la resistencia
- En un paralelo baja la potencia de esa rama sin vueltas, porque la tensión no cambia. Solo vale si la rama puede funcionar con menos corriente.
- Bajar la tensión
- Es la única opción que afecta a todas las ramas. Hay que rehacer las cuentas de todo el circuito.
08 · Circuitos mixtos
La potencia en un circuito mixto
En un circuito mixto no hay una regla única, porque no hay una magnitud común a todas las piezas. Lo que hay es el método del Tema 13: reducir, resolver y expandir. Cuando la vuelta termina, cada resistor tiene su tensión y su corriente, y su potencia es el producto de las dos.
| Resistor | (R1 + R2) ∥ R3 | Uso de 1/4 W | R1 + (R2 ∥ R3) | Uso de 1/4 W |
|---|---|---|---|---|
| R1 · 470 Ω | 2,88 V × 6,12 mA = 17,6 mW | 7 % | 3,65 V × 7,78 mA = 28,4 mW | 11 % |
| R2 · 1 kΩ | 6,12 V × 6,12 mA = 37,5 mW | 15 % | 5,35 V × 5,35 mA = 28,6 mW | 11 % |
| R3 · 2,2 kΩ | 9,00 V × 4,09 mA = 36,8 mW | 15 % | 5,35 V × 2,43 mA = 13,0 mW | 5 % |
| Fuente | 9 V × 10,2 mA = 91,9 mW | — | 9 V × 7,78 mA = 70,0 mW | — |
Ninguno de los dos atajos sirve. En el primer circuito, el resistor de mayor valor y el del medio disipan casi lo mismo. En el segundo, el de menor valor empata con el del medio y el mayor queda último. En un circuito mixto, el valor de un resistor no alcanza para saber cuánto calienta: hay que saber dónde está.
Las dos reglas siguen valiendo, pero cada una dentro de su grupo. En el segundo circuito, con Ra = R2 ∥ R3 = 687,5 Ω:
| Nivel | Qué se reparte | Regla | Resultado |
|---|---|---|---|
| La fila R1 + Ra | 70,0 mW | En proporción a la resistencia: 470 Ω y 687,5 Ω | 28,4 mW en R1 y 41,6 mW en Ra |
| El paralelo Ra = R2 ∥ R3 | 41,6 mW | En proporción a la conductancia: 1 kΩ y 2,2 kΩ | 28,6 mW en R2 y 13,0 mW en R3 |
Un equivalente disipa exactamente lo que disipaba el grupo que reemplaza. Por eso el reparto se puede hacer con el mismo recorrido de la vuelta: de afuera hacia adentro, cambiando de regla cada vez que se abre un grupo.
Por dónde empezar a mirar
Aunque no haya un atajo general, en un circuito mixto hay tres lugares donde suele estar la pieza más exigida:
- El resistor por el que pasa toda la corriente
- En R1 + (R2 ∥ R3), R1 lleva la suma de las dos ramas. Con tres resistores de 1 kΩ, R1 disipa cuatro veces más que cada uno de los otros.
- La rama de menor resistencia conectada a la fuente
- Recibe toda la tensión, como en un paralelo puro. En (R1 + R2) ∥ R3, si R3 fuera de 470 Ω disiparía 172 mW.
- Dentro de cada fila, el resistor mayor
- Es la regla del Tema 10, que sigue valiendo entre los resistores que comparten la corriente.
El circuito escalera del Tema 13, con 12 V, completa el cuadro: R1 disipa 32,7 mW; R2, 18,0 mW; R3, 8,2 mW y R4, 9,8 mW. El más exigido es el del tronco, con el 13 % de 1/4 W, y las cuatro potencias suman los 68,6 mW de la fuente. Ese balance es el control que cierra cualquier circuito, se haya resuelto por el camino que sea.
09 · Caso particular
Ramas con LED
El caso más común de paralelo en este curso es el del Tema 11: varias ramas, cada una con un LED y su resistor. Cada rama es una pequeña fila, así que adentro vale lo dicho en el Tema 10: el LED disipa su tensión por la corriente, y el resistor, lo que queda.
| Rama | Tensión sobre el resistor | Corriente | Potencia del resistor | Potencia del LED | Potencia de la rama |
|---|---|---|---|---|---|
| Rojo · 2,0 V | 7,0 V | 14,9 mA | 104 mW · 42 % | 29,8 mW | 134 mW |
| Amarillo · 2,1 V | 6,9 V | 14,7 mA | 101 mW · 41 % | 30,8 mW | 132 mW |
| Verde · 2,2 V | 6,8 V | 14,5 mA | 98,4 mW · 39 % | 31,8 mW | 130 mW |
| Total | — | 44,0 mA | 304 mW | 92,4 mW | 396 mW |
- El resistor no recibe la tensión de la fuente
- Recibe lo que deja el LED. La cuenta es 7² ÷ 470 = 104 mW, no 9² ÷ 470 = 172 mW. Usar los 9 V sobredimensiona; el error contrario, olvidar que la rama está directa a la fuente, es el peligroso.
- Los tres resistores quedan cómodos
- Al 42 % como máximo. El total de casi 400 mW no cambia esa conclusión: ninguna pieza disipa más de 104 mW.
- La mayor parte de la energía calienta resistores
- De los 396 mW, 304 mW se van en los resistores y 92 mW llegan a los LED. Con 5 V y resistores de 220 Ω, cada resistor disipa 41 mW y cada LED 27 mW: casi la misma luz con la mitad del gasto.
10 · Taller
Calcular, montar, medir
El taller tiene dos partes: un paralelo puro y un circuito mixto. Si tenés el kit del curso 1, hacelo sobre la protoboard; si no, el simulador de la sección 12 reproduce cada paso con componentes simulados.
| Elemento | Detalle |
|---|---|
| Fuente | Pila de 9 V con su conector |
| Resistores | 470 Ω, 1 kΩ y 2,2 kΩ, de 1/4 W |
| Montaje | Protoboard y cuatro cables |
| Instrumento | Multímetro, en tensión continua, en resistencia y, si querés, en corriente |
- 1Predecir, por escrito.
Tensión de las ramas, corriente de cada una y de la fuente, potencia y uso de la potencia nominal de cada pieza. Es la columna «predicho» de la ficha.
- 2Medir los resistores sueltos.
En un paralelo, un valor diez veces menor que el previsto es la diferencia entre 81 mW y 810 mW. Esta medición no es una formalidad.
- 3Montar sin alimentación y medir entre los rieles.
Para 470 Ω ∥ 1 kΩ tienen que leerse cerca de 320 Ω. Es el control del Tema 14: si da 0 Ω, hay un cortocircuito y la pila no se conecta.
- 4Conectar la pila y medir la tensión.
Entre los rieles y, además, directamente sobre las patas de cada resistor. Las tres lecturas tienen que ser iguales.
- 5Deducir corrientes y potencias.
La corriente de cada rama es la tensión dividida por su resistencia. La de la fuente, la suma. La potencia de cada rama, tensión por corriente.
- 6Si querés, medir la corriente de la fuente.
Con el multímetro en serie con el cable positivo de la pila, como en el Tema 6. Tiene que coincidir con la suma del paso anterior.
- 7Comparar y dictaminar.
Error de cada magnitud y uso de cada pieza. Y desconectar: este montaje le pide 28 mA a la pila.
Primera ficha: el paralelo
T15-A · Paralelo de 470 Ω y 1 kΩ con pila de 9 V
- Predicción
- V = 9,00 V · I1 = 19,1 mA · I2 = 9,00 mA · total = 28,1 mA · P1 = 172 mW · P2 = 81,0 mW
- Resistores
- R1 = 465 Ω · R2 = 995 Ω · entre rieles = 317 Ω (esperado: 320 Ω)
- Tensiones
- Rieles = 8,80 V · sobre R1 = 8,80 V · sobre R2 = 8,80 V
- Corrientes
- 8,80 ÷ 465 = 18,9 mA · 8,80 ÷ 995 = 8,84 mA · suma = 27,8 mA
- Corriente medida
- 27,6 mA en el cable de la pila → coincide con la suma
- Potencias
- P1 = 8,80 V × 18,9 mA = 167 mW · P2 = 8,80 V × 8,84 mA = 77,8 mW
- Errores
- Tensión −2,2 % · potencias −3,4 % y −3,9 %
- Conclusión
- Acuerdo. R1 usa el 67 % de 1/4 W: caliente. R2, el 31 %: tibio. Para dejarlo armado, R1 de 1/2 W.
Segunda ficha: el circuito mixto
Con los mismos resistores y el de 2,2 kΩ se arma R1 + (R2 ∥ R3). Las tensiones son las que mediste en el Tema 13; ahora se les agregan las potencias.
T15-B · 470 Ω en serie con 1 kΩ ∥ 2,2 kΩ, pila de 9 V
- Predicción
- I = 7,78 mA · B = 5,35 V · P1 = 28,4 mW · P2 = 28,6 mW · P3 = 13,0 mW
- Tensiones
- A = 8,82 V · B = 5,24 V
- Caídas
- R1: 8,82 − 5,24 = 3,58 V · R2 y R3: 5,24 V
- Corrientes
- 3,58 ÷ 470 = 7,62 mA · 5,24 ÷ 1000 = 5,24 mA · 5,24 ÷ 2200 = 2,38 mA → 5,24 + 2,38 = 7,62
- Potencias
- P1 = 27,3 mW · P2 = 27,5 mW · P3 = 12,5 mW · suma = 67,3 mW
- Balance
- Fuente: 8,82 V × 7,62 mA = 67,2 mW → cierra
- Errores
- Tensiones −2 % · potencias −4 %
- Conclusión
- Acuerdo. Ninguna pieza supera el 11 % de 1/4 W: todo frío.
Dos cosas para mirar en los resultados
Las tensiones de las ramas
Tienen que ser iguales
Si sobre un resistor se lee menos que entre los rieles, hay resistencia de más en serie con esa rama: un contacto flojo o un cable dañado. Es la «resistencia que nadie puso» del Tema 8.
La corriente de la fuente
Tiene que ser la suma
Si la corriente medida es menor que la suma, una rama no conduce. Si es mayor, hay un camino que no estaba en el plano. La diferencia dice cuánta corriente toma ese camino.
11 · Software
El taller en Python
Python en tu navegador. Hacé clic dentro de un bloque para editarlo y usá «Ejecutar Python». Ejecutá los bloques en orden: los últimos usan funciones de los primeros.
Predicción completa de un paralelo
def taller_paralelo(v_fuente, resistencias, nominal=0.25):
"""Corriente, potencia y uso de la potencia nominal de cada rama."""
g_total = sum(1 / r for r in resistencias)
i_total = v_fuente * g_total
p_total = v_fuente * i_total
print(f"{v_fuente} V sobre {1 / g_total:.1f} ohm: I = {i_total * 1000:.1f} mA, P total = {p_total * 1000:.1f} mW")
resultado = []
for n, r in enumerate(resistencias, 1):
i = v_fuente / r
p = v_fuente ** 2 / r
uso = p / nominal * 100
estado = "comodo" if uso <= 50 else "exigido" if uso <= 100 else "SOBRECARGADO"
print(f" R{n} = {r:>5} ohm {i * 1000:5.2f} mA {p * 1000:6.1f} mW {p / p_total * 100:3.0f} % del total"
f" {uso:5.1f} % de {nominal} W {estado}")
resultado.append((i, p))
assert abs(sum(p for _, p in resultado) - p_total) < 1e-9, "El balance no cierra"
return i_total, resultado
taller_paralelo(9, [470, 1000])
taller_paralelo(12, [470, 1000])
taller_paralelo(9, [470, 1000, 2200, 10000])
En los tres casos, las líneas de 470 Ω y 1 kΩ solo cambian cuando cambia la tensión. Agregar ramas mueve únicamente la primera línea.
Las mismas piezas, en serie y en paralelo
def espejo(v_fuente, resistencias):
i_serie = v_fuente / sum(resistencias)
total_serie = total_paralelo = 0.0
print(f"{v_fuente} V {'en serie':>12} {'en paralelo':>13} {'factor':>8}")
for r in resistencias:
p_serie = i_serie ** 2 * r * 1000
p_paralelo = v_fuente ** 2 / r * 1000
total_serie += p_serie
total_paralelo += p_paralelo
print(f"{r:>6} ohm {p_serie:8.1f} mW {p_paralelo:10.1f} mW {p_paralelo / p_serie:7.1f}x")
print(f"{'total':>10} {total_serie:8.1f} mW {total_paralelo:10.1f} mW {total_paralelo / total_serie:7.1f}x")
espejo(9, [470, 1000])
espejo(9, [470, 1000, 2200])
El factor más grande le toca siempre al resistor más chico: es el que más tensión gana al dejar la fila.
Resistencia mínima y tensión máxima
E12 = [10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82]
def e12_siguiente(ohmios):
"""Primer valor comercial igual o mayor que el pedido."""
decada = 1
while True:
for base in E12:
if base * decada >= ohmios:
return base * decada
decada *= 10
def r_minima(v, nominal=0.25, fraccion=0.5):
return v ** 2 / (nominal * fraccion)
print("Resistor de 1/4 W directo a la fuente:")
for v in [3.3, 5, 9, 12, 24]:
print(f" {v:>4} V minimo {r_minima(v, fraccion=1):6.0f} ohm de diseno {r_minima(v):6.0f} ohm"
f" comercial {e12_siguiente(r_minima(v))} ohm")
def tension_maxima(resistencias, nominal=0.25):
menor = min(resistencias) # la rama que primero llega al límite
for nombre, fraccion in [("maximo", 1.0), ("diseno al 50 %", 0.5)]:
print(f" {nombre:<15} {(nominal * fraccion * menor) ** 0.5:5.1f} V")
print("Paralelo de 470 y 1000 ohm:")
tension_maxima([470, 1000])
Un circuito mixto, pieza por pieza
def serie(*partes):
return ("serie",) + partes
def paralelo(*partes):
return ("paralelo",) + partes
def req(c):
if c[0] not in ("serie", "paralelo"): # un resistor es (nombre, ohmios)
return c[1]
valores = [req(parte) for parte in c[1:]]
return sum(valores) if c[0] == "serie" else 1 / sum(1 / v for v in valores)
def piezas(c, v, i):
"""La vuelta del Tema 13: devuelve (nombre, ohmios, tension, corriente) de cada resistor."""
if c[0] not in ("serie", "paralelo"):
return [(c[0], c[1], v, i)]
lista = []
for parte in c[1:]:
if c[0] == "serie": # misma corriente; la tension se reparte
lista += piezas(parte, i * req(parte), i)
else: # misma tension; la corriente se reparte
lista += piezas(parte, v, v / req(parte))
return lista
def auditar(c, v_fuente, nominal=0.25):
i = v_fuente / req(c)
lista = piezas(c, v_fuente, i)
for nombre, r, v, i_pieza in sorted(lista, key=lambda pieza: -pieza[2] * pieza[3]):
p = v * i_pieza
print(f" {nombre} = {r:>5} ohm {v:5.2f} V {i_pieza * 1000:5.2f} mA {p * 1000:5.1f} mW {p / nominal * 100:4.0f} %")
total = sum(v * i_pieza for _, _, v, i_pieza in lista)
assert abs(total - v_fuente * i) < 1e-9, "El balance de potencia no cierra"
print(f" fuente: {i * 1000:.2f} mA y {total * 1000:.1f} mW")
R1, R2, R3 = ("R1", 470), ("R2", 1000), ("R3", 2200)
print("(R1 + R2) || R3")
auditar(paralelo(serie(R1, R2), R3), 9)
print("R1 + (R2 || R3)")
auditar(serie(R1, paralelo(R2, R3)), 9)
print("Tres de 1000 ohm: R1 + (R2 || R3)")
auditar(serie(("R1", 1000), paralelo(("R2", 1000), ("R3", 1000))), 9)
Las piezas salen ordenadas de la más exigida a la menos exigida. En el último caso, R1 disipa cuatro veces más que cada rama.
Del cuaderno al veredicto
def verificar_paralelo(v_fuente, resistencias, v_medida, r_medidas, i_total_medida=None):
"""Compara la predicción con las mediciones de un paralelo."""
i_pred, pred = taller_paralelo(v_fuente, resistencias)
print(f"Mediciones: {v_medida:.2f} V en las ramas ({(v_medida - v_fuente) / v_fuente * 100:+.1f} %)")
suma = 0.0
for n, (r, (i_p, p_p)) in enumerate(zip(r_medidas, pred), 1):
i = v_medida / r
p = v_medida * i
suma += i
print(f" R{n}: I = {i * 1000:.2f} mA ({(i - i_p) / i_p * 100:+.1f} %)"
f" P = {p * 1000:.1f} mW ({(p - p_p) / p_p * 100:+.1f} %)")
print(f" suma de corrientes: {suma * 1000:.1f} mA")
if i_total_medida is not None:
diferencia = (i_total_medida - suma * 1000) / (suma * 1000) * 100
print(f" corriente medida: {i_total_medida} mA ({diferencia:+.1f} % respecto de la suma)")
verificar_paralelo(9, [470, 1000], v_medida=8.80, r_medidas=[465, 995], i_total_medida=27.6)
Son los números de la primera ficha. Probá con i_total_medida=18.9: la diferencia con la suma es justo la corriente de la rama de 1 kΩ.
12 · Simulador
Taller virtual
Elegí la conexión, la fuente, los resistores y la potencia nominal de cada uno. El simulador calcula el reparto y muestra una vista térmica: cada resistor toma color según cuánto se calienta. Con «Montar y medir» simula un montaje real y arma la tabla de predicción contra medición.
Quién calienta en cada conexión
R1 ∥ R2 · 9 V
R1:
R2:
R3:
| Magnitud | Predicho | Medido | Error |
|---|
Todavía no mediste este diseño. Anotá tu predicción y usá «Montar y medir».
Desafíos (se marcan solos cuando los lográs):
- Armá un circuito que disipe más de 400 mW en total con todas las piezas en zona cómoda.
- Con 9 V y piezas de 1/4 W, armá un paralelo cómodo que use el menor valor de resistor posible.
- En R1 + (R2 ∥ R3), lográ que R1 sea la pieza más exigida y que quede en zona cómoda.
- Montá y medí un circuito mixto con todas las lecturas a menos del 10 % de lo predicho.
Recorrido guiado (8 minutos)
- 1Mirá el estado inicial y tocá «Montar y medir».
Es la primera parte del taller: R1 al 69 % y con color, R2 al 32 %. En la tabla, el error de cada potencia ronda el doble que el de la tensión.
- 2Cambiá la fuente a 12 V.
R1 pasa a 306 mW, el 123 % de lo que soporta; R2, al 58 %. Volvé a 9 V y pasá solamente R1 a 1/2 W: queda al 34 %, y R2 no necesita nada.
- 3Elegí R1 ∥ R2 ∥ R3 y poné R3 en 10 kΩ. Después, en 100 Ω.
Con 10 kΩ el total sube 8 mW y R1 y R2 no se mueven. Con 100 Ω, R3 recibe 810 mW y se destruye; R1 y R2 siguen exactamente igual.
- 4Reiniciá y elegí (R1 + R2) ∥ R3.
Las mismas piezas: 17,6 mW, 37,5 mW y 36,8 mW. La fila se reparte los 9 V y ninguna pieza pasa del 15 %.
- 5Elegí R1 + (R2 ∥ R3).
28,4 mW, 28,6 mW y 13,0 mW, con el punto B a 5,35 V. El resistor de mayor valor es el que menos disipa.
- 6En ese circuito, bajá R3 a 100 Ω.
El que se calienta no es R3, que disipa 21 mW: es R1, que sube a 121 mW. Bajar una rama aumenta la corriente del tronco.
Preguntas para pensar
- En el paso 3, R3 se destruyó y a R1 y R2 no les pasó nada. ¿Qué habría pasado con los otros dos si el resistor de 100 Ω hubiera estado en una fila con ellos?
- En el paso 6, ¿por qué bajar R3 hace que R1 disipe más, si R1 no cambió?
- En un paralelo puro, «Montar y medir» da el mismo error de potencia en todas las ramas. ¿Por qué? ¿Y por qué la corriente de la fuente tiene un error distinto?
Ver respuestas sugeridas
- Los habría aliviado: con 100 Ω más en la fila, la corriente baja para todos. En serie, un resistor agregado protege a los demás; en paralelo, ni los protege ni los perjudica. El que se quema es él solo, y la fuente es la que entrega la diferencia.
- Porque el paralelo R2 ∥ R3 pasa de 687,5 Ω a 91 Ω, y con eso la resistencia total baja de 1157,5 Ω a 561 Ω. La corriente de la fuente se duplica, de 7,78 mA a 16,0 mA, y esa corriente pasa entera por R1: su potencia se multiplica por más de cuatro.
- Porque todas las ramas tienen la misma tensión, y el simulador calcula cada potencia como esa tensión al cuadrado sobre el valor nominal: el único error que entra es el de la fuente, dos veces. La corriente de la fuente, en cambio, depende de los valores reales de los resistores, que se desvían cada uno por su lado.
13 · Entrenador
Entrenador de potencia en paralelo y mixtos
Ocho preguntas al azar sobre un banco de veinte: el reparto entre ramas, la comparación con la fila, límites, rediseño, circuitos mixtos y taller.
Reparto, límites y verificación
Pregunta 1 de 8
Elegí una respuesta.
- 7 u 8 aciertos
- Sabés dimensionar cada pieza en cualquier conexión. Podés pasar al Tema 16.
- 6 o menos
- Volvé a jugar: las preguntas cambian. Ante cada caso, preguntate primero qué tensión recibe esa pieza.
14 · Mirada de programador
Cada servicio paga su propia cuenta
Un paralelo se parece a un conjunto de servicios independientes que comparten la misma infraestructura. Todos reciben lo mismo de ella, cada uno consume según cómo está hecho, y la factura del mes es la suma.
| En software | En un circuito |
|---|---|
| Cada servicio consume por su cuenta | Cada rama disipa V² ÷ R, sin depender de las otras |
| La factura total es la suma de los servicios | La potencia de la fuente es la suma de las ramas |
| Agregar un servicio no abarata los que ya estaban | Agregar una rama no alivia a las demás |
| El servicio con menos límites es el que más consume | La rama de menor resistencia es la que más disipa |
| El tablero global esconde a la instancia saturada | El total esconde a la rama exigida |
| La cuota se fija por instancia, no por clúster | La potencia nominal es de cada resistor, no del conjunto |
| El componente compartido por el que pasan todos los pedidos | El resistor en serie con todas las ramas, en un circuito mixto |
| Auditar el costo recorriendo el árbol de llamadas | Calcular la potencia recorriendo la vuelta, grupo por grupo |
La función auditar() hace exactamente eso: recorre un árbol, le asigna a cada hoja su parte y verifica al final que la suma coincida con el total. Es el mismo control que usa cualquier sistema que reparte un costo entre componentes: lo asignado tiene que cerrar con lo facturado.
Y se repite la advertencia sobre los costos que crecen con el cuadrado. En un paralelo, la tensión de la fuente es un parámetro global: subirla un tercio le sube la potencia un 78 % a todas las ramas a la vez, sin que ninguna pueda evitarlo.
15 · Comprensión
Confusiones frecuentes
«El resistor más grande siempre es el que más calienta»
Eso vale dentro de una fila, donde la corriente es la misma. Entre ramas con la misma tensión es al revés: disipa más la de menor resistencia.
«Agregar una rama reparte la potencia entre más resistores»
Cada rama recibe toda la tensión, haya las que haya. Una rama nueva agrega su propia potencia al total y no le saca nada a las otras.
«Con 253 mW en total, hacen falta resistores de 1/2 W»
El total no se compara con la potencia nominal de ninguna pieza. Se compara cada rama con la suya: una disipa 172 mW y la otra 81 mW, y solo la primera necesita 1/2 W.
«Si en la fila estaba frío, en paralelo también»
El resistor de 470 Ω pasa de 17,6 mW a 172 mW con la misma pila. Cambiar la conexión cambia la tensión que recibe cada pieza, y la potencia sigue al cuadrado de esa tensión.
«En una rama con LED, el resistor recibe la tensión de la fuente»
Recibe la tensión de la fuente menos la del LED. La potencia se calcula con esa diferencia: 7 V, no 9 V.
«En un circuito mixto, la pieza más exigida es la de menor valor»
Depende de dónde esté. Puede ser el resistor por el que pasa toda la corriente, o el mayor de una fila. Hay que calcular tensión y corriente de cada pieza.
«Dos ramas iguales pueden calentar distinto»
Con la misma tensión y la misma resistencia, la potencia es la misma. Si una calienta más, no son iguales: una tiene otro valor, o hay un contacto con resistencia en serie con la otra.
16 · Práctica guiada
Ejercicios de potencia en paralelo y mixtos
Ejercicio 1: un taller en papel
Una fuente de 12 V alimenta tres ramas de 1 kΩ, todas de 1/4 W. Calculá la potencia de cada rama, el uso de su potencia nominal, la corriente y la potencia totales. ¿Qué cambiarías?
Ver solución razonada
Cada rama: 12² ÷ 1000 = 144 mW, el 58 % de 1/4 W: las tres quedan exigidas. La fuente entrega 36 mA y 432 mW. Con resistores de 1/2 W cada uno queda al 29 % sin cambiar el circuito. Subir a 1,2 kΩ deja 120 mW, el 48 %, con un 17 % menos de corriente por rama.
Ejercicio 2: la misma pareja, dos conexiones
Con 5 V y resistores de 220 Ω y 330 Ω, calculá la potencia de cada uno en serie y en paralelo. ¿Cuál es el más exigido en cada caso? ¿Por cuánto se multiplica la potencia total?
Ver solución razonada
En serie: 5 ÷ 550 = 9,09 mA; 18,2 mW en 220 Ω y 27,3 mW en 330 Ω, que es el más exigido. En paralelo: 25 ÷ 220 = 114 mW y 25 ÷ 330 = 75,8 mW; el más exigido es el de 220 Ω, al 45 %. El total pasa de 45,5 mW a 189 mW: se multiplica por 4,2.
Ejercicio 3: el valor mínimo
Vas a conectar un resistor directamente a una fuente de 12 V. ¿Cuál es el menor valor comercial que queda en zona cómoda si es de 1/4 W? ¿Y si es de 1/2 W?
Ver solución
Con 1/4 W, al 50 %: 144 ÷ 0,125 = 1152 Ω, así que el primero es 1,2 kΩ (120 mW, 48 %). Con 1/2 W: 144 ÷ 0,25 = 576 Ω, y el primero es 680 Ω (212 mW, 42 %).
Ejercicio 4: un mixto sin atajos
Con 12 V se arma R1 + (R2 ∥ R3), con R1 de 220 Ω, R2 de 330 Ω y R3 de 10 kΩ, todos de 1/4 W. Calculá la potencia de cada pieza. ¿Cuál es la más exigida? ¿Es la de menor valor?
Ver solución razonada
R2 ∥ R3 = 319,5 Ω; total, 539,5 Ω; corriente, 22,2 mA. El punto de unión queda a 7,11 V. R1: (22,2 mA)² × 220 Ω = 109 mW (44 %). R2: 7,11² ÷ 330 = 153 mW (61 %). R3: 5,0 mW. Suman 267 mW, lo mismo que 12 V × 22,2 mA. La más exigida es R2, que no es ni la menor ni la del tronco: conviene de 1/2 W.
Ejercicio 5: tres indicadores con 12 V
Una fuente de 12 V alimenta tres ramas iguales: un LED rojo de 2 V con un resistor de 680 Ω. Calculá la corriente de cada rama y la potencia de cada resistor. ¿Alcanza con resistores de 1/4 W? ¿Qué potencia entrega la fuente?
Ver solución razonada
Sobre cada resistor hay 10 V: 10 ÷ 680 = 14,7 mA y 10² ÷ 680 = 147 mW, el 59 % de 1/4 W. Funciona, pero exigido: conviene 1/2 W. Cada LED disipa 29 mW. La fuente entrega 44,1 mA y 529 mW. Si se hubiera usado 12 V en la cuenta del resistor, habría dado 212 mW, un valor que no corresponde a ninguna pieza.
Ejercicio 6: la rama que mide menos
En el paralelo de 470 Ω y 1 kΩ medís 8,80 V entre los rieles y 8,80 V sobre el resistor de 470 Ω, pero solo 8,10 V sobre las patas del de 1 kΩ. ¿Qué está pasando? ¿Cuánta corriente toma esa rama y cuánto disipa el resistor?
Ver solución razonada
Faltan 0,70 V, que quedan en algo que está en serie con el resistor: un contacto con resistencia. La rama toma 8,10 ÷ 1000 = 8,1 mA en lugar de 8,8 mA, y el resistor disipa 8,10 V × 8,1 mA = 65,6 mW. El contacto vale 0,70 V ÷ 8,1 mA = 86 Ω y disipa 5,7 mW. La otra rama no se entera.
17 · Síntesis
Ideas para recordar
- En paralelo, P = V² ÷ R con la misma V: la potencia se reparte en proporción a la conductancia.
- La rama de menor resistencia es la que más calienta: al revés que en una fila.
- Cada rama es independiente: agregar o quitar una solo cambia el total.
- El total dimensiona la fuente; cada resistor se dimensiona con su propia potencia.
- Para cada tensión hay una resistencia mínima, V² ÷ P. La rama menor fija la tensión máxima del conjunto.
- En un circuito mixto no hay atajo por valor: la potencia de cada pieza es su tensión por su corriente.
- En el taller, las ramas tienen que medir la misma tensión y la corriente de la fuente tiene que ser la suma.
Cierre del bloque: lo que ya sabés hacer
| Tema | Herramienta |
|---|---|
| 11 · Circuito paralelo | Reconocer un paralelo y aplicar sus dos reglas: una tensión, corrientes que suman |
| 12 · Resistencia equivalente | Reemplazar un conjunto de ramas por un solo resistor, menor que el menor |
| 13 · Circuitos mixtos | Reducir por etapas y volver, repartiendo tensiones y corrientes |
| 14 · Corto y abierto | Calcular cada falla y reconocerla por su firma |
| 15 · Potencia y taller | Dimensionar cada pieza en cualquier conexión y verificar el circuito midiendo |
¿Listo para el Tema 16?
Podés avanzar si sos capaz de hacer esto sin mirar:
- Decir cuál de las ramas de un paralelo disipa más, y por qué.
- Calcular la potencia de cada rama en 9 V con 470 Ω y 1 kΩ.
- Explicar qué les pasa a las demás ramas cuando se agrega una.
- Calcular el menor resistor de 1/4 W que queda cómodo con 9 V.
- Obtener la potencia de cada pieza en R1 + (R2 ∥ R3).
Todo lo que resolviste hasta acá se podía reducir a series y paralelos. En el Tema 13 apareció un circuito, el puente, en el que ese método no tiene por dónde empezar. Para resolverlo hace falta un vocabulario más preciso que «fila» y «rama». En el próximo tema, nodos, ramas y mallas: el lenguaje de las leyes de Kirchhoff.