Demostración de la fórmula para resistencias en paralelo

Actualmente estoy estudiando The Art of Electronics , tercera edición, de Horowitz y Hill. El ejercicio 1.3 pide probar las fórmulas para resistencias en serie y en paralelo. Me dan la siguiente información relevante anteriormente en el capítulo:

  1. La suma de las corrientes que entran en un punto de un circuito es igual a la suma de las corrientes que salen (conservación de la carga). Esto a veces se llama la ley actual de Kirchhoff (LCK). A los ingenieros les gusta referirse a ese punto como un nodo . De ello se deduce que, para un circuito en serie (un montón de cosas de dos terminales, todas conectadas de extremo a extremo), la corriente es la misma en todas partes.
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  2. Las cosas conectadas en paralelo (Figura 1.1) tienen el mismo voltaje entre ellas. Replanteado, la suma de las "caídas de voltaje" de A a B a través de un camino a través de un circuito es igual a la suma por cualquier otro camino, y es simplemente el voltaje entre A y B. Otra forma de decirlo es que la suma de las caídas de voltaje alrededor de cualquier circuito cerrado es cero. Esta es la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL).

Estoy tratando de usar esta información (y la ley de ohm V = I R , por supuesto) para probar el caso paralelo R = R 1 R 2 R 1 + R 2 . Sin embargo, no entiendo cómo la información proporcionada es suficiente para deducir esto.

Me dijeron que este es un buen libro de texto, así que tal vez sea solo que soy nuevo en electrónica y que no estoy entendiendo algo. O, tal vez sea el caso de que los autores no hayan proporcionado suficiente información para resolver este problema sin conocimiento externo. Agradecería enormemente que la gente se tomara el tiempo de explicar cómo es posible deducir esto con la información proporcionada.

¿Cómo eres nuevo en la electrónica y tienes más de 1k de reputación en ESE?
@HelenaWells Aparentemente hice algunas buenas preguntas durante mis estudios (ver mi historial de publicaciones).
Una pregunta de "premio gordo" puede obtener muchas repeticiones: stackoverflow.com/q/3437059 . Y también responde: stackoverflow.com/a/3437070 .
@HelenaWells Vea mi comentario con enlaces.

Respuestas (3)

AoE no es un libro particularmente inclinado a la teoría, es más una guía práctica con la cantidad mínima de matemáticas que se requiere para hacer el análisis. Si eso es "bueno" o no depende de sus objetivos en el aprendizaje de la electrónica.

En cualquier caso, si queremos reemplazar dos resistencias por una equivalente, podemos calcular la resistencia equivalente a partir de la corriente que fluiría. Se da que el voltaje a través de cada resistencia es el mismo.

Para R1 la corriente es I1 = V/R1, con R2 la corriente es I2 = V/R2, por lo que la corriente total es:

I1 + I2 = V(1/R1+1/R2) y nuestra resistencia "equivalente" Rp = 1/(1/R1+1/R2) = R1R2/(R1+R2).

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Sumando las corrientes al nodo: Ip - I1 - I2 = 0 (KCL) entonces Ip = I1 + I2

Pero lo que no entiendo es cómo se llega a esta conclusión a partir de la información del libro de texto.
¿Qué parte no entiendes? La resistencia equivalente Rp reemplaza a R1 y R2. La corriente Ip debe ser la suma de I1 + I2 por KCL.
Bueno, por un lado, ni siquiera menciona "resistencia equivalente", así que ni siquiera sé qué significa esto. Además, lo único que dice el autor sobre KCL es que "la suma de las corrientes que entran en un punto de un circuito es igual a la suma de las corrientes que salen (conservación de la carga)", y no me queda claro cómo se supone que para leer esto como I = I 1 + I 2 .
Ver editar arriba.

Puede ser más fácil entender cómo funciona si usa el inverso de resistencia- conductancia .

En un circuito paralelo, cada componente tiene el mismo voltaje, por lo que la corriente que fluye a través de él es independiente de los demás. La corriente total es la suma de las corrientes individuales, por lo que la conductancia total es simplemente la suma de las conductancias individuales.

Tome el siguiente ejemplo: -

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

R1 tiene una conductancia de 1/1 Ω = 1 A/V, R2 es 1/2 Ω = 0,5 A/V y R3 es 1/4 Ω = 0,25 A/V. Súmelos todos juntos para obtener una conductancia total de 1,75 A/V, luego invierta el resultado para obtener una resistencia total de 1/1,75 = 0,571 Ω.

Esto da la fórmula general para resistencias paralelas: -

1 R t = 1 R 1 + 1 R 2 + . . . 1 R norte

En el caso especial de solo dos resistencias en paralelo, puede reorganizar la fórmula de

1 R t = 1 R 1 + 1 R 2

a

R t = R 1 R 2 R 1 + R 2

Entonces tenemos una conductancia total de 1.75   AV , y una resistencia total de 1 / 1.75 = 0.571   Ω ; pero si usamos la fórmula de resistencia total directamente, entonces obtenemos ( 1 ) ( 2 ) ( 4 ) 1 + 2 + 4 = 8 7 0.571 ?
Esa fórmula solo funciona con 2 resistencias, no con 3 o más. Si intenta hacerlo 'directamente' con más resistencias, la fórmula se vuelve más compleja, lo que la hace menos útil. Con una calculadora es más fácil hacerlo de la manera 'larga'. Simplemente invierta cada resistencia con el botón '1/x', presione 'MS' para la primera o 'M+' para el resto, luego presione 'MR' y '1/x' para obtener la resistencia total.
Esta bien, gracias por la aclaración.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La corriente total en el circuito será It = V/Rt

Según KCL It = I1+I2 donde I1 es la corriente que fluye a través de la resistencia R1 e I2 es la corriente que fluye a través de la resistencia R2.

Si sustituimos (ley de Ohm):

V/Rt = V1/R1+V2/R2. Pero como las resistencias están en paralelo V1 = V2.

Pero como no hay una resistencia entre la fuente de voltaje y las resistencias V = V1 = V2.

V/Rt = V1/R1+V2/R2 -> V/Rt = V/R1+V/R2 y si dividimos por V obtenemos 1/Rt = 1/R1 + 1/R2.

Gracias por la respuesta. ¿Qué quiere decir con que "no hay una resistencia entre la fuente de voltaje y las resistencias"? Esa afirmación suena un poco absurda, ¿no?
No hay ningún resistor entre el terminal positivo de la batería y A.
Oh, está bien, veo lo que quieres decir