¿Por qué no aumenta la corriente cuando las baterías se conectan en paralelo?

Question

Construí un circuito sencillo que consistía en dos portapilas que incluían cada una x2 pilas de 1,5 V, un interruptor deslizante, un LED y una resistencia de 100 ohmios. La corriente que medí con un multímetro cuando los dos portapilas estaban conectados en serie (y el interruptor en ON) fue de 25,9 mA:

Luego conecté los portapilas en paralelo conectando los contactos positivos de los portapilas con el cable de puente rojo y los contactos negativos de los portapilas con el cable de puente negro:

Esta vez la corriente medida es de 6,72 mA. ¿No debería ser mayor que cuando los portapilas están conectados en paralelo?

Answer 1

En primer lugar, quiero advertirte un poco sobre la colocación de sistemas de baterías en paralelo. No suele ser una buena idea porque a menudo las dos baterías (o sistemas de baterías) no tienen exactamente el mismo voltaje. Si son diferentes, entonces la que tiene el voltaje más alto suministrará algo de corriente a la batería con el voltaje más bajo y esto a menudo no es algo bueno. Además, estropea un poco tu experimento, porque le añade otra complicación.

En este caso, eres curioso e imaginas que dos baterías en paralelo pueden suministrar más corriente. Así que no te sirve usar sólo una en tu experimento porque no comprueba tus suposiciones. Así que tienes que hacerlo como lo has hecho. Pero también quiero que te des cuenta de que hay otro factor desconocido (para ti) que no estás teniendo en cuenta en tu diseño experimental. Pero no es suficiente para preocuparse, por ahora.

Así que deja eso de lado...

Permítame sugerirle una nueva idea para que la considere. Supongamos que el LED verde que tiene requiere exactamente \$1.9\:\text{V}\$ para "encenderse" y que además tiene, sin saberlo, una resistencia interna de exactamente \$50\:\Omega\$ . No se puede entrar en el LED para ver estas cosas. Pero digamos, como un experimento de pensamiento, que esta es la forma en que este LED en particular funciona.

Además, supongamos que sus sistemas de baterías proporcionan exactamente \$2.9\:\text{V}\$ cada uno. Si los pones en serie entonces estás aplicando \$5.8\:\text{V}\$ al circuito. Si los pones en paralelo estás aplicando \$2.9\:\text{V}\$ al circuito. La única diferencia en este caso puede ser el cumplimiento de la corriente (la capacidad de suministrar más o menos corriente a una carga, si es necesario).

Tu suposición es que si la conformidad de la corriente es mayor, entonces la corriente es mayor. Pero eso puede ser cierto a veces y otras no. Así que, por ahora, vamos a utilizar mi idea anterior sobre el LED y ver dónde nos lleva.

Su circuito en serie incluye también un \$100\:\Omega\$ resistencia. Junto con mi hipotética interna \$50\:\Omega\$ resistencia dentro del LED, hay una resistencia total en serie en el circuito de \$150\:\Omega\$ (vamos a suponer que estoy en lo cierto por ahora.) Además, el propio LED (el que está dentro del paquete y que no se puede tocar) también requiere (resta) \$1.9\:\text{V}\$ de la tensión aplicada antes de poder calcular la corriente. (Puedes ver que el LED está encendido en ambos casos, así que esto debe ser cierto si mi afirmación es correcta).

Así que en el caso de las pilas en paralelo tienes \$I_\text{parallel}=\frac{2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 6.7\:\text{mA}\$ y en el caso de las baterías en serie tiene \$I_\text{series}=\frac{2\cdot 2.9\:\text{V}-1.9\:\text{V}}{150\:\Omega}\approx 26\:\text{mA}\$ .

Esto parece predecir sus mediciones con un error razonablemente pequeño.

¿Qué idea crees que funciona mejor aquí? ¿Tu idea sobre dos sistemas de baterías en paralelo que duplican la corriente? ¿O mi sugerencia sobre cómo puede comportarse un LED? ¿Tienes alguna otra idea que quieras considerar? ¿Cómo podrías probar o validar mi sugerencia anterior? ¿Se te ocurre otra forma de cambiar tu circuito que pueda poner a prueba mi sugerencia para ver si sigue siendo válida? ¿O puedes pensar en otra medida de tensión o de corriente que podrías probar para comprobarlo?

Answer 2

En el caso inicial tienes 6V aplicados a través de tu circuito LED. En el segundo caso es sólo 3V.

La ley de Ohm establece que la corriente que atraviesa un conductor entre dos puntos es directamente proporcional a la tensión entre los dos puntos.

Cuando el las baterías están dispuestas en serie, el voltaje se suma . Cuanto mayor sea la tensión, mayor será la corriente consumida por el circuito.

Cuando el las baterías están conectadas en paralelo, el voltaje seguirá siendo el mismo . (La capacidad de suministro actual aumentará, pero dejémoslo a un lado).

Hay algunas pequeñas desviaciones que se producen pero creo que se aprenderá un poco más tarde.

Por favor, poned vuestras dudas en la misma pregunta o en los comentarios y estaré encantado de responder en la medida de lo posible.

Answer 3

Lo que has descubierto es Leyes de tensión y corriente de Kirchhoff y la ley de Ohm.

En pocas palabras, aplicando la ley de la corriente de Kirchhoff se obtiene que cuando las fuentes de tensión, como las pilas, se conectan en serie, sus tensiones se suman.

Olvidemos el LED por un momento; ya volveremos a él.

En el diagrama siguiente, la carga (la resistencia de 100 ohmios) ve 6 V a través de ella.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

En este circuito (abajo), la ley de voltaje de Kirchhoff le dirá que los voltajes no se suman, porque las fuentes de voltaje están en paralelo. Sin embargo, la corriente consumida por la carga de 100 ohmios se divide entre las dos.

simular este circuito

No nos olvidemos del LED;

Un LED (diodo emisor de luz) es, como su nombre indica, un "diodo". Estos dispositivos son complicados de describir de forma satisfactoria en una respuesta corta como ésta, pero para el propósito de esta explicación sólo piense que tiene un voltaje constante a través de él, independientemente de cuál sea la corriente que lo atraviesa. Con esta simplificación, la tensión a través del diodo puede restarse simplemente de la tensión causada por las fuentes de tensión (baterías) que están en serie (6 V) o en paralelo (3 V). La tensión a través de un LED depende de qué LED sea, pero suele estar entre 1,8 V y 2,1 V según el color.

El siguiente circuito muestra el efecto del LED:

simular este circuito

Ahora la ley de Ohm;

V = R*I

I = V/R

R = V/I

donde

V = Tensión

I = Corriente

R = Resistencia

Aplicando la ley de Ohm;

4 V / 100 ohmios = 40 mA

1 V / 100 ohmios = 10 mA

Sólo he utilizado los valores típicos para este ejemplo, pero puedes utilizar la ley de Ohm para retroceder y calcular cuál es la tensión a través del LED, o puedes medirla y calcular otros valores. ¡Diviértete!

Por cierto, está muy bien que hagas tus propios experimentos así, pero la próxima vez no conectes las pilas en paralelo de esa manera. No les gusta ;) (No voy a entrar en detalles ahora).

Answer 4

Intento explicar la electricidad comparándola con un fluido. El voltaje, o la presión, es el causa de corriente o flujo, que es el efecto . Generalmente El aumento de la presión aumentará el flujo. Cuando se conectan baterías en serie se está aumentando el voltaje o la presión, por lo que para un circuito resistivo simple, que es el suyo similar a, producirá más corriente o flujo. Cuando las baterías se conectan en paralelo, no estás aumentando la presión, pero estás dando a las baterías la posibilidad de suministrar más corriente si las condiciones del circuito lo permiten.

Answer 5

Todo tiene cierta resistencia.

Pila AA ~1 Ohm ~1,5 a 1,6 V fuente.
LED blanco ~ 15 Ohms @~3,1 V @20 mA, 2,8 V apagado.
Resistencia de 100 ohmios.
Cable ~ x mOhm

Así, el banco paralelo = 3,1 V (nuevo) - 2,8 V LED = (est.) 300 mV dividido por la resistencia del bucle = 116 ohmios sería < 3 mA cerca de su resultado.

Entonces cuando 2 bancos en serie 6,2V(Vbat)-2,8V (Umbral del LED Wh.) = 3,4V / 116 Ohms (resistencia del bucle) = 29 mA que también está cerca de su lectura debido a la tolerancia en las estimaciones.