En artículos anteriores, se mencionó que existen dos formas diferentes de conectar dos o más dispositivos eléctricos juntos en un circuito. Pueden conectarse mediante conexiones en serie o mediante conexiones en paralelo. Cuando todos los dispositivos de un circuito están conectados mediante conexiones en serie, el circuito se denomina circuito en serie. Cuando todos los dispositivos de un circuito están conectados mediante conexiones en paralelo, el circuito se denomina circuito en paralelo.
Un tercer tipo de circuito implica el uso dual de conexiones en serie y en paralelo en un circuito; dichos circuitos se denominan circuitos mixtos, circuitos combinados o conexiones mixtas.
Antes de empezar con la definición de circuito mixto, es de vital importancia tener una comprensión sólida de los conceptos que pertenecen tanto a los circuitos en serie como a los circuitos en paralelo. Dado que ambos tipos de conexiones se utilizan en circuitos mixtos o combinados.
¿Qué es un Circuito Mixto?
Si los elementos de un circuito están conectados en serie y otros en paralelo, sería un circuito eléctrico mixto. En otras palabras, esta es una combinación de circuitos en serie y en paralelo.
El circuito que se muestra arriba es un ejemplo del uso de una conexión en mixto dentro de un circuito.
¿Cuáles son las Características de un Circuito Mixto?
Las características del Circuito Mixto son las siguientes:
- Se caracteriza por estar compuesta por la combinación de circuitos en serie y paralelo.
- El voltaje varia dependiendo de la caida de tensión entre cada nodo.
- La intensidad de la corriente varía dependiendo de la conexión.
- Existen dos formulas para calcular la resistencia total del circuito mixto.
¿Cómo resolver un circuito mixto?
El siguiente ejemplo es el caso más fácil: los resistores colocadas en paralelo tienen la misma resistencia. El objetivo del análisis es determinar la corriente y el voltaje en cada resistor.
Calculando la Resistencia Total
Como ya sabemos, el primer paso es simplificar el circuito reemplazando las dos resistencias paralelas con una sola resistencia que tenga una resistencia equivalente. Dos resistencias de 8 Ω en serie son equivalentes a una sola resistencia de 4 Ω. Por lo tanto, las dos resistencias de ramificación (R2 y R3) se pueden reemplazar por una sola resistencia equivalente a 4 Ω. Esta resistencia de 4 Ω está en serie con R1 y R4. Por lo tanto, la resistencia total es:
RTot = R1 + 4 Ω + R4 = 5 Ω + 4 Ω + 6 Ω
RTot = 15 Ω
Calculando la Corriente Total
Ahora se puede usar la ecuación de la Ley de Ohm (ΔV = I • R) para determinar la corriente total en el circuito. Al hacerlo, deberá usarse la resistencia total y el voltaje total (o voltaje de la batería).
ITot = ΔVTot / RTot = (60 V) / (15 Ω)
ITot = 4 Amp
El cálculo de corriente de 4 amperios representa la corriente en la ubicación de la batería. Sin embargo, las resistencias R1 y R4 están en serie y la corriente en resistencias conectadas en serie es igual en todas partes. Así,
ITot = I1 = I4 = 4 Amp
Para ramas paralelas, la suma de la corriente en cada rama individual es igual a la corriente fuera de las ramas. Por lo tanto, I2 + I3 debe ser igual a 4 Amp. Hay un número infinito de valores posibles de I2 e I3 que satisfacen esta ecuación. Como los valores de resistencia son iguales, los valores actuales en estas dos resistencias también son iguales. Por lo tanto, la corriente en las resistencias 2 y 3 es igual a 2 Amp.
I2 = I3 = 2 Amp
Calculando el Voltaje utilizando la Ley de Ohm
Ahora que se conoce la corriente en cada ubicación de resistencia individual, se puede usar la ecuación de la ley de Ohm (ΔV = I • R) para determinar la caída de voltaje en cada resistencia. Estos cálculos se muestran a continuación.
ΔV1 = I1 • R1 = (4 Amp) • (5 Ω)
V1 = 20 V
ΔV2 = I2 • R2 = (2 Amp) • (8 Ω)
V2 = 16 V
ΔV3 = I3 • R3 = (2 Amp) • (8 Ω)
V3 = 16 V
ΔV4 = I4 • R4 = (4 Amp) • (6 Ω)
V4 = 24 V
Ejercicios Resueltos de Circuitos Mixtos
De la siguiente figura calcularemos todas las magnitudes eléctricas del circuito mixto de resistencias
Comenzaremos por calcular la resistencia equivalente de todo el circuito (Req).
Inicialmente sustituiremos, por un lado, R1 y R2 por su equivalente, y por otro, R3 y R4 por la resistencia equivalente de ambas.
Dado que R1 y R2 están en paralelo, su equivalente será:
R1,2 = 1/(1/R1 + 1/R2) = 1/(1/12 + 1/6) = 4Ω
El equivalente de R3 y R4, al estar en serie es el siguiente:
R3,4 = R3 + R4 = 20 + 4 = 24Ω
El circuito queda simplificado de la siguiente forma:
A continuación calculamos la resistencia equivalente de R3,4 , R5 y R6 , y dado que están en paralelo tendremos:
R2a6 = 1/(1/R3,4 + 1/R5 + 1/R6) = 1/(1/24 + 1/8 + 1/6) = 3Ω
el circuito queda de la siguiente forma:
Finalmente calculamos la resistencia equivalente del circuito, para lo cual sumamos el valor de R1,2 y R3a6, puesto que están en serie.
Req = R1,2 + R3a6 = 4 + 3 = 7Ω
El circuito final simplificado es el que se muestra en la siguiente figura:
¿Cómo hacer un circuito mixto?
En el siguiente vídeo veremos a como crear un circuito eléctrico mixto paso a paso.