Un circuito en serie conecta sus componentes uno detrás de otro, formando una única trayectoria de corriente. Por eso la misma corriente atraviesa todos los elementos, las caídas de tensión se suman y las resistencias conectadas en serie pueden sustituirse por una resistencia equivalente igual a su suma.
En esta guía aprenderás a reconocer una conexión en serie y a resolver, paso a paso, un circuito de 12 V con resistencias de 100 Ω y 200 Ω.
Qué es un circuito en serie
Dos o más elementos están en serie cuando se conectan secuencialmente y no existe una bifurcación entre ellos. La corriente que abandona un componente debe atravesar el siguiente. En el ejemplo más sencillo, la trayectoria es:
batería → R1 → R2 → regreso a la batería
Esto amplía la introducción de qué es un circuito eléctrico. La forma del dibujo no determina por sí sola la conexión: lo importante es que entre R1 y R2 no haya un nodo que permita dividir la corriente en otras ramas.
| Magnitud | Comportamiento en serie |
|---|---|
| Trayectoria | Una única trayectoria principal |
| Corriente | La misma en todos los elementos |
| Tensión | Se reparte; las caídas suman la fuente |
| Resistencia equivalente | Es la suma de las resistencias |
Corriente en un circuito en serie
En régimen estacionario, la misma corriente eléctrica atraviesa todos los componentes de una rama en serie:
Itotal = I1 = I2 = I3
El motivo es la conservación de la carga. Como no hay una bifurcación donde la corriente pueda repartirse, la carga que atraviesa una sección por unidad de tiempo debe atravesar también las siguientes. La corriente no se consume ni va disminuyendo al pasar por cada resistor.
Cómo se reparte la tensión
La tensión de la fuente se reparte entre los componentes. En un lazo ideal:
Vtotal = V1 + V2 + V3
Cada caída de tensión representa energía transferida por unidad de carga en ese componente. La suma coincide con la energía por unidad de carga aportada por la fuente. No significa que la tensión «circule»; la tensión es una diferencia entre dos puntos.
Para resistores óhmicos, como todos conducen la misma corriente, el de mayor resistencia presenta una caída de tensión mayor. Esta idea conduce al divisor de tensión, que merece una guía específica.
Resistencia equivalente en serie
Varias resistencias en serie pueden reemplazarse por una sola resistencia eléctrica equivalente:
Req = R1 + R2 + R3 + …
Las resistencias se suman porque la misma corriente debe superar sucesivamente la oposición de cada elemento. Para esa corriente común, las caídas individuales son Vn = I·Rn; al sumarlas, Vtotal = I·(R1 + R2 + …). El término entre paréntesis es la resistencia equivalente.
Ejemplo resuelto: 12 V, 100 Ω y 200 Ω
Paso 1: identificar la conexión
R1 = 100 Ω y R2 = 200 Ω están una detrás de otra y no existe ninguna bifurcación. Por tanto, están en serie.
Paso 2: sumar las resistencias
Req = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω
Paso 3: calcular la corriente total
Aplicamos la ley de Ohm al circuito equivalente:
I = V / Req = 12 V / 300 Ω = 0,04 A = 40 mA
Esos 40 mA atraviesan tanto R1 como R2.
Paso 4: calcular cada caída de tensión
V1 = I·R1 = 0,04 A × 100 Ω = 4 V
V2 = I·R2 = 0,04 A × 200 Ω = 8 V
Paso 5: comprobar el resultado
V1 + V2 = 4 V + 8 V = 12 V
La suma coincide con la tensión de la fuente. El resultado es coherente.
Potencia en cada resistencia
Cada resistor transforma energía eléctrica en calor. Podemos calcular su potencia eléctrica mediante P = V·I o P = I²R:
- P1 = 4 V × 0,04 A = 0,16 W
- P2 = 8 V × 0,04 A = 0,32 W
- Ptotal = 0,48 W
La potencia total también se verifica con 12 V × 0,04 A = 0,48 W. En una aplicación real, la potencia nominal de cada resistor debe ofrecer margen suficiente.
Qué ocurre si el circuito se abre
Un circuito en serie solo tiene una trayectoria. Si se abre un interruptor, se rompe un conductor o un componente falla en circuito abierto, la corriente se interrumpe en todos los elementos. Puede existir tensión entre los extremos de la apertura, pero no una corriente sostenida por el lazo abierto.
Componentes y baterías en serie
Serie describe una conexión, no un tipo de componente. Pueden conectarse en serie resistores, lámparas, LED, interruptores y otros dispositivos. Sin embargo, las fórmulas anteriores presuponen resistores óhmicos ideales; un LED o una lámpara no mantienen una resistencia constante en todas las condiciones.
Celdas compatibles conectadas en serie pueden sumar algebraicamente sus tensiones. Esto es una idea conceptual, no una instrucción para fabricar paquetes: las baterías, especialmente las de litio, requieren compatibilidad, equilibrado, protección y procedimientos adecuados.
Ventajas y limitaciones
| Ventajas | Limitaciones |
|---|---|
| Topología sencilla y fácil de analizar. | Una apertura interrumpe todo el circuito. |
| Corriente común en todos los elementos. | La tensión disponible se reparte. |
| La resistencia equivalente se calcula sumando. | Añadir resistencias reduce la corriente para una tensión fija. |
Serie frente a paralelo
| Serie | Paralelo |
|---|---|
| Una trayectoria principal | Varias ramas entre nodos comunes |
| Corriente igual | La corriente se reparte |
| La tensión se reparte | Las ramas comparten tensión |
| Una apertura afecta a todo el lazo | Una rama abierta no obliga a interrumpir las demás |
El siguiente paso del clúster será estudiar los circuitos en paralelo y, después, aprender a resolver circuitos mixtos mediante resistencias equivalentes. Una aplicación directa del reparto en serie es el divisor de tensión.
Fuentes técnicas
- OpenStax Physics: Series Circuits.
- OpenStax College Physics 2e: Resistors in Series and Parallel.
- OpenStax: Ohm’s Law and Simple Circuits.
Resumen
En un circuito en serie existe una sola trayectoria, de modo que todos los componentes conducen la misma corriente. Las resistencias se suman, la tensión se reparte y las caídas individuales suman la tensión de la fuente. Para 12 V, 100 Ω y 200 Ω, la resistencia equivalente es 300 Ω, la corriente es 40 mA y las caídas son 4 V y 8 V.
