Caso práctico: Resistencia equivalente en serie y paralelo

Resumen del caso

• Escenario: Caso práctico: Resistencia equivalente en serie y paralelo
• Objetivo: calcular la resistencia equivalente (Req) de dos redes de resistores, una en serie y otra en paralelo, verificando con mediciones.
• Topología (resumen): red 1 con R1+R2 en serie; red 2 con R3||R4. En cada red se añade un resistor sensor RS para medir corriente por caída de tensión.
• Mediciones (resumen): medir VT (tensión total entre +V y GND) y VRs (caída en RS). Calcular I = VRs/RS y luego Req = (VT − VRs)/I.

Materiales

• 1 × Fuente DC regulada de +5 V (o banco de alimentación USB confiable)
• 1 × Protoboard (placa de pruebas)
• 1 × Multímetro digital (VDC y Ω)
• 1 × Resistor R1 = 1 kΩ, 1/4 W
• 1 × Resistor R2 = 2.2 kΩ, 1/4 W
• 1 × Resistor R3 = 1 kΩ, 1/4 W
• 1 × Resistor R4 = 1 kΩ, 1/4 W
• 2 × Resistores RS1 y RS2 = 10 Ω, 1/4 W (sensores de corriente)
• 8–10 × Cables de puente (macho-macho)

Guía de conexionado

• Preparación general:
• Desconecta la fuente mientras cableas.
• Se montan DOS circuitos independientes en la misma protoboard: uno para serie (arriba) y otro para paralelo (abajo).
• Coloca las líneas de alimentación de la protoboard: +5 V arriba (+V) y GND abajo.
• Circuito “Serie” (R1 y R2):
• Conecta R1 y R2 en columna, formando una cadena vertical: +V → R1 → R2 → RS1 → GND.
• RS1 (10 Ω) va al final de la cadena, antes de GND; es el sensor de corriente.
• Circuito “Paralelo” (R3 y R4):
• Desde +V crea un nodo que alimente dos ramas: rama1 con R3 y rama2 con R4, ambas bajan al mismo nodo inferior.
• Desde ese nodo inferior baja RS2 (10 Ω) hasta GND; RS2 es el sensor de corriente de la red en paralelo.
• Abreviaturas de puntos de medida del esquema:
• VT1+, VT1−: tensión total del circuito en serie entre +V (VT1+) y GND (VT1−). Medición: multímetro en VDC; punta roja en VT1+, punta negra en VT1−.
• VR1+, VR1−: caída de tensión en RS1 (serie). Medición: VDC; punta roja en VR1+, punta negra en VR1−.
• VT2+, VT2−: tensión total del circuito en paralelo entre +V (VT2+) y GND (VT2−). Medición: VDC; punta roja en VT2+, punta negra en VT2−.
• VR2+, VR2−: caída de tensión en RS2 (paralelo). Medición: VDC; punta roja en VR2+, punta negra en VR2−.

Esquemático

      Circuito 1: Serie (R1 + R2)                         Circuito 2: Paralelo (R3 || R4)

      +5 V ────────────────┐                              +5 V ────────────────┬───────────────┐
                            │─●VT1+                                             │               │
                            │                                                  ┌┴┐             ┌┴┐
                          ┌┴┐   R1 = 1 kΩ (M: R1)                              │ │  R3 = 1 kΩ  │ │  R4 = 1 kΩ
                          │ │                                                  │ │  (M: R3)    │ │  (M: R4)
                          │ │                                                  └┬┘             └┬┘
                          └┬┘                                                    │               │
                            │                                                  ──┴───────┬───────┴──
                          ┌┴┐   R2 = 2.2 kΩ (M: R2)                              │       │
                          │ │                                                    │       │
                          │ │                                                    │       │
                          └┬┘                                                    │       │
                            │─●VR1+                                              │       │
                          ┌┴┐   RS1 = 10 Ω (M: RS1, sensor)                    ┌┴┐
                          │ │                                                  │ │  RS2 = 10 Ω (M: RS2, sensor)
                          │ │                                                  │ │
                          └┬┘                                                  └┬┘
                            │─●VR1−                                              │─●VR2+ 
                            │                                                    │
      GND ──────────────────┘─●VT1−                       GND ──────────────────┘─●VT2−   ●VR2−

Mediciones y pruebas

• Comprobación previa:
  • Verifica con el multímetro en modo Ω (sin alimentación) los valores de R1, R2, R3, R4 y RS (deberían estar cercanos a sus nominales).
  • Revisa que no haya puentes que cortocircuiten +V con GND.
• Medidas en la red en serie (R1 + R2):
  • Alimenta la red (enciende +5 V).
  • Mide VT1: VDC entre VT1+ (roja) y VT1− (negra). Anota VT1.
  • Mide VR1: VDC entre VR1+ (roja) y VR1− (negra). Anota VR1.
  • Calcula la corriente I1 por la red: I1 = VR1 / RS1. Explicación: VR1 es la caída en el resistor sensor RS1, por lo que I1 es la corriente total.
  • Calcula la resistencia equivalente de la red (solo R1+R2): Req_serie = (VT1 − VR1) / I1.
  • Valor teórico: R1 + R2 = 1 kΩ + 2.2 kΩ = 3.2 kΩ. Compara con la medida.
• Medidas en la red en paralelo (R3 || R4):
  • Alimenta la red (misma fuente +5 V).
  • Mide VT2: VDC entre VT2+ (roja) y VT2− (negra). Anota VT2.
  • Mide VR2: VDC entre VR2+ (roja) y VR2− (negra). Anota VR2.
  • Calcula la corriente I2 por la red: I2 = VR2 / RS2.
  • Calcula la resistencia equivalente de la red (solo R3||R4): Req_paralelo = (VT2 − VR2) / I2.
  • Valor teórico: Req = 1 / (1/R3 + 1/R4). Con R3 = R4 = 1 kΩ, Req_teórica = 500 Ω. Compara con la medida.
• Cálculo de error y validación:
  • Error % = |Req_medida − Req_teórica| / Req_teórica × 100%.
  • Si el error > 5%, revisa conexiones, mide de nuevo los valores reales de los resistores y repite.

Errores comunes

• Colocar RS (sensor) en paralelo en vez de en serie: así no medirás la corriente total; siempre debe ir en serie con la red bajo prueba.
• Medir VRs al revés de polaridad: obtendrás un valor negativo; intercambia puntas o toma el valor absoluto.
• Confundir las masas (GND) de ambos circuitos: cada circuito tiene su propia conexión a GND en la protoboard; no los mezcles con otros montajes externos.
• Usar una fuente USB inestable: la tensión VT puede variar y afectar el cálculo. Mejor una fuente regulada.

Seguridad

• Trabaja a 5 V DC; evita tensiones mayores en nivel básico.
• No toques ni muevas cables con la fuente encendida; apaga antes de reconfigurar.
• Verifica que RS sea de 1/4 W; con 5 V, la corriente típica en estos montajes es baja y no debería calentar de forma apreciable.

Mejoras y extensiones

• Sustituye R3 y/o R4 por otros valores y comprueba cómo cambia Req_paralelo.
• Mide la caída de tensión en R1 y R2 por separado y valida la ley de tensiones de Kirchhoff.
• Reduce RS (p. ej., 1 Ω) para minimizar su influencia; necesitarás un multímetro con buena resolución de mV. Ajusta el cálculo con I = VRs/RS.

Más Casos Prácticos en Prometeo.blog

Carlos Núñez Zorrilla

Electronics & Computer Engineer

Ingeniero Superior en Electrónica de Telecomunicaciones e Ingeniero en Informática (titulaciones oficiales en España).

Sígueme:

¿Quiénes somos?