Conexion de fuentes de voltaje en paralelo, en un circuito.

[Al2000]

Re: Conexion de fuentes de voltaje en paralelo, en un circuito.

Hola Al,

Tengo varias preguntas:

Responderé lo que pueda

He leído que en conectar en serie dos o más fems entonces la fem resultante es la suma algebraica, considerando como positivas las que realizan trabajo en un sentido y negativas en el inverso. Estas fems pueden tener cualquier valor pero para sumar su capacidad de realizar trabajo (energía) todas deben tener la misma "capacidad de corriente". Supongo que este término se refiere a que la estructura de cada batería permite un paso de corriente determinado. Como si fuese un conductor con resistencia pero con la capacidad de realizar trabajo.
Si conecto varias fems en serie con diferentes capacidades de corrientes lo más lógico es que circule una intensidad de corriente con el valor de la mínima de todas ellas, pero ¿Qué contribución de energía haría cada una de ellas? Se agradecería una ecuación también.

Si conecto varias fems en paralelo de igual magnitud pero diferentes capacidades de corriente ¿Qué sucedería?

Aquí paso. No conozco el término capacidad de corriente. Una búsqueda en la Wikipedia tampoco me aclaró nada. Lo mejor que puedo hacer es especular que te/se estás/están refiriendo a la máxima corriente que puede suministrar la fuente en función de su estructura interna y que si una fuente alcanza su máxima corriente pasa a comportarse como una fuente de corriente, en cuyo caso la discusión sobre voltajes de la conexión en paralelo no tiene sentido pues la corriente estaría fijada.

Tengo entendido que al conectar varias fems en paralelo de igual magnitud (y supongo que igual capacidad de corriente, esto es nuevo para mí) el resultado como habías dicho es una fem igual a cada una de ellas (no la suma), y en consecuencia su duración se multiplicaría. Suponiendo que cada fem durase un tiempo t y tuviese n conectadas en paralelo, la resultante sería una nueva con la misma capadidad de realizar trabajo y que dura t·n.
A pesar que este es el resultado experimental me gustaría una explicación física a esto, porque sigo viendo lógico pensar que los trabajos se suman.

Es así como lo estás describiendo. Los trabajos se suman pero cada fuente realiza menos trabajo por unidad de tiempo. En el caso de pilas/baterías que tienen un suministro de energía química limitado el efecto resultante es una mayor duración de las pilas/baterías. Podrías preguntarte por qué no se hace así en la práctica. Hay muchos casos (laptops, celulares, etc) en los cuales es deseable una duración tan grande como sea posible de las baterías. La respuesta es precisamente los inconvenientes de conectar fuentes de diferente voltaje en paralelo y la imposibilidad de garantizar que un grupo de pilas/baterías en paralelo tengan todas exactamente la misma fem. Es preferible extender la duración de las pilas conectándolas en serie (baterías) para aumentar el voltaje con lo cual necesitas menos corriente para suministrar la misma potencia. Al suministrar una menor corriente las pilas duran mas.

Si yo tuviera dos baterías con la misma capacidad de corriente y la misma fem enfrentadas, es decir para realizar trabajo en sentidos opuestos, de manera que las conecto mediante un cable para cerrar circuito ¿Consumirían o no energía (está claro que no circulará corriente)?
Por una parte creo que no porque es como hacer un circuito en donde hayan resistencias que necesiten consumir una energía superior a la proporcionada y por tanto no circula ninguna intesidad de corriente, y es como si el circuito estuviese abierto, ¿Por qué abierto? Porque si esa resistencia la cambio por un trozo de madera, está claro que el circuito estaría abierto, sin embargo como el aislante perfecto no existe podemos pensar como si fuese un muy mal conductor. Porque ésta está formada por átomos y por tanto contiene electrones a los cuales se necesita aplicar un trabajo enorme para poder moverlos de sus órbitas.
Bueno, siguiendo con lo que iba: pero por otra parte me puedo imaginar que yo soy una batería, tengo energía química almacenada debido a mi desayuno y soy capaz de realizar trabajo (sinó no me podríais estar leyendo), si me empeño en empujar la pared ésta responderá con una fuerza igual y opuesta a la mía de manera que ninguno de los dos realiza trabajo, sin embargo después de un tiempo de intentarlo quedaría agotado, mi energía se ha estado consumiendo.
¿Cómo sería en el caso de las pilas? Y ¿Por qué el otro punto de vista no es el adecuado?

Toda fuente de fem produce una acumulación de cargas de signos diferentes entre sus bornes gracias a los fenómenos químicos/electromagnéticos que se generan en su interior. En una fuente desconectada la polarización aumentará hasta que se establezca un equilibrio. Cuando conectamos la fuente al circuito lo que hacemos es despolarizar la fuente y permitir que sus procesos internos sigan su curso.

El conflicto del concepto físico de trabajo y el concepto cotidiano es de lo mas común. Cuando a uno le dicen que sostener un peso sin subirlo ni bajarlo no es hacer trabajo, no puede uno menos que desear tirarle el peso en la cabeza a quien dice semejante cosa. El asunto es que nuestro cuerpo se encuentra en una posición (postura, músculos tensos) que no es una posición de mínimo energético y la tendencia a regresar al mínimo (en cama bajo una sábana viendo televisión) tiene que ser contrarrestada consumiendo nuestras reservas de energía química. Entonces mientras la tendencia natural de la batería es generar la diferencia de potencial, la nuestra es meternos en cama

Por último, de tu último mensaje he entendido que al conectar en paralelo varias fems el resultado sería la diferencia de ellas.... No puedo generalizarlo porque no lo entiendo. Es decir, si tengo dos baterías realizando trabajo en el mismo sentido pero sus aportaciones son diferentes ¿Por qué la aportación total sería la diferencia? Creo que debería ser la aportación de la mínima, porque ¿Qué pasa cuando conecto más de dos en paralelo? Y si conectara dos de la misma magnitud pero realizando trabajo en sentidos opuestos ¿Cuál sería el resultado?

Cuando hablé de una diferencia me refería al minicircuito formado por las dos fuentes. En esa puja entre ambas ganará la que tenga mayor fem y producirá en ese minicircuito una corriente en función de la diferencia de los voltajes. En el circuito externo la corriente resultante será la que corresponde a algún voltaje intermedio entre los dos valores de las fuentes.

Mira este circuito:



La solución es -4.29 A, 5.71 A y 1.43 A, respectivamente para cada rama y tomadas positivas de izquierda a derecha. Nota la gran diferencia entre la corriente en la resistencia de carga y las fuentes. En un caso mas realista suponte un par de baterías de automóvil. La literatura reporta una resistencia interna en el rango de 0.006 a 0.009 ohmios. Digamos que primera batería tiene 11 V, la segunda 12 V, ambas resistencias internas sean 0.007 ohmios y la resistencia de carga vamos a cambiarla por una de 100 ohms. Las corrientes resultantes son ¡ -71.37 A, 71.49 A y 0.12 A ! Si, para una diferencia de sólo 1 V.

Si volteas la segunda fuente, de modo que ambas están en sentido opuesto (respecto de la resistencia de carga) las corrientes son 1643 A, -1643 A y 5 mA. O sea prácticamente se anulan respecto al circuito externo pero se electrocutan entre éllas.

Unas palabras de advertencia. No podemos llevar muy lejos las analogías porque muchos sistemas no son lineales. En el laboratorio de mi universidad teníamos unas fuentes electrónicas que simplemente aborrecen que les apliquen un voltaje en sentido opuesto. Cualquier cálculo con una tal fuente tendría que contemplar el caracter no lineal del sistema.

Siento ser abrumador, pero gracias!

No lo sientas, es un gusto (si no, no lo haría . Mi hija, que es un tanto cínica, dice que los motivos de uno siempre son egoístas je je je razón tendrá)

Saludos,

Al

[GNzcuber]

Re: Conexion de fuentes de voltaje en paralelo, en un circuito.

Hola Al,

Tengo varias preguntas:

He leído que en conectar en serie dos o más fems entonces la fem resultante es la suma algebraica, considerando como positivas las que realizan trabajo en un sentido y negativas en el inverso. Estas fems pueden tener cualquier valor pero para sumar su capacidad de realizar trabajo (energía) todas deben tener la misma "capacidad de corriente". Supongo que este término se refiere a que la estructura de cada batería permite un paso de corriente determinado. Como si fuese un conductor con resistencia pero con la capacidad de realizar trabajo.
Si conecto varias fems en serie con diferentes capacidades de corrientes lo más lógico es que circule una intensidad de corriente con el valor de la mínima de todas ellas, pero ¿Qué contribución de energía haría cada una de ellas? Se agradecería una ecuación también.

Si conecto varias fems en paralelo de igual magnitud pero diferentes capacidades de corriente ¿Qué sucedería?

Tengo entendido que al conectar varias fems en paralelo de igual magnitud (y supongo que igual capacidad de corriente, esto es nuevo para mí) el resultado como habías dicho es una fem igual a cada una de ellas (no la suma), y en consecuencia su duración se multiplicaría. Suponiendo que cada fem durase un tiempo t y tuviese n conectadas en paralelo, la resultante sería una nueva con la misma capadidad de realizar trabajo y que dura t·n.
A pesar que este es el resultado experimental me gustaría una explicación física a esto, porque sigo viendo lógico pensar que los trabajos se suman.

Si yo tuviera dos baterías con la misma capacidad de corriente y la misma fem enfrentadas, es decir para realizar trabajo en sentidos opuestos, de manera que las conecto mediante un cable para cerrar circuito ¿Consumirían o no energía (está claro que no circulará corriente)?
Por una parte creo que no porque es como hacer un circuito en donde hayan resistencias que necesiten consumir una energía superior a la proporcionada y por tanto no circula ninguna intesidad de corriente, y es como si el circuito estuviese abierto, ¿Por qué abierto? Porque si esa resistencia la cambio por un trozo de madera, está claro que el circuito estaría abierto, sin embargo como el aislante perfecto no existe podemos pensar como si fuese un muy mal conductor. Porque ésta está formada por átomos y por tanto contiene electrones a los cuales se necesita aplicar un trabajo enorme para poder moverlos de sus órbitas.
Bueno, siguiendo con lo que iba: pero por otra parte me puedo imaginar que yo soy una batería, tengo energía química almacenada debido a mi desayuno y soy capaz de realizar trabajo (sinó no me podríais estar leyendo), si me empeño en empujar la pared ésta responderá con una fuerza igual y opuesta a la mía de manera que ninguno de los dos realiza trabajo, sin embargo después de un tiempo de intentarlo quedaría agotado, mi energía se ha estado consumiendo.
¿Cómo sería en el caso de las pilas? Y ¿Por qué el otro punto de vista no es el adecuado?

Por último, de tu último mensaje he entendido que al conectar en paralelo varias fems el resultado sería la diferencia de ellas.... No puedo generalizarlo porque no lo entiendo. Es decir, si tengo dos baterías realizando trabajo en el mismo sentido pero sus aportaciones son diferentes ¿Por qué la aportación total sería la diferencia? Creo que debería ser la aportación de la mínima, porque ¿Qué pasa cuando conecto más de dos en paralelo? Y si conectara dos de la misma magnitud pero realizando trabajo en sentidos opuestos ¿Cuál sería el resultado?

Siento ser abrumador, pero gracias!

[Al2000]

Re: Conexion de fuentes de voltaje en paralelo, en un circuito.

La conexión de fuentes de voltaje en paralelo no tiene sentido a menos que los voltajes sean idénticos. En ese caso la diferencia de potencial es, por supuesto, el valor común de ambas fuentes. Si conectas fuentes de voltajes diferentes en paralelo creas un minúsculo circuito eléctrico de resistencia eléctrica cero (o muy baja en el caso real) que tiene aplicada una fem igual a la diferencia de los valores de las dos fuentes. Esto produce en teoría una corriente de valor infinito (catastróficamente elevada en el caso real) y la diferencia de potencial entre los extremos de la conexión no está definida.

Para entender mejor lo que ocurre, modela un circuito donde conectes en paralelo dos pilas con una pequeña resistencia interna y un resistor de carga y resuelve el circuito. Observa el valor de la corriente que se obtiene en la "malla" formada por las dos fuentes.

Saludos,

Al

[juantv]

Re: Conexion de fuentes de voltaje en paralelo, en un circuito.

''Las fuentes de voltaje se colocan en paralelo sólo si tienen el mismo voltaje nominal. La
principal razón de colocar en paralelo dos o más baterías del mismo voltaje es incrementar
la corriente nominal de la fuente.'' W.H

[franciscobermejillo]

hola, que tal.
Me queria sacar una duda respecto a si conecto dos fuentes de voltaje. Se que si se conectan en serie los voltajes de las mismas se suman, pero que sucede cuando las conecto en paralelo? cual sera el voltaje final? como lo obtengo?