¿Qué Bombilla Brilla Más: Serie vs Paralelo? Entienda la Física y Por Qué Ocurre

Dos Bombillas de 80W y 100W Conectadas en Serie y Paralelo – ¿Cuál Brillará Más?

Una de las preguntas más confusas que recibimos es: si se conectan dos bombillas en serie y luego en paralelo, cuál brillará más y cuáles son las razones exactas. Hay mucha información en la web, pero aquí iremos paso a paso con cálculos exactos para disipar la confusión.

Primero, tenga en cuenta que la bombilla que tiene mayor resistencia y disipa más potencia en el circuito (sea serie o paralelo) brillará más. En otras palabras, el brillo de la bombilla depende de tensión, corriente (V x I = Potencia) y resistencia.

También recuerde que la potencia disipada en vatios no es la unidad de brillo. La unidad de brillo son los lúmenes (lm) (unidad derivada del SI de flujo luminoso), también conocida como candela (cd) (unidad base de intensidad luminosa). Pero el brillo de la luz es directamente proporcional a la potencia de la bombilla. Por eso, cuanta más potencia consume una bombilla, más brillará.

Cuando las Bombillas se Conectan en Serie

Potencias nominales diferentes y conectadas en un circuito en serie:

Supongamos que tenemos dos bombillas de 80W (Bombilla 1) y 100W (Bombilla 2), tensión nominal de ambas 220V y conectadas en serie con una tensión de alimentación de 220V CA. En ese caso, la bombilla con mayor resistencia y mayor disipación de potencia brillará más que la otra. Es decir, la Bombilla de 80W (1) brillará más y la bombilla (2) de 100W será más tenue en conexión en serie. En resumen, en serie, ambas bombillas tienen la misma corriente. La bombilla con mayor resistencia tendrá mayor caída de tensión y, por tanto, mayor disipación de potencia y brillo. ¿Cómo? Veamos los cálculos.

Potencia

P = V x I o P = I²R o P = V²/R

Ahora, la resistencia de la Bombilla 1 (80W);

Sabemos que la corriente es la misma y las tensiones son aditivas en un circuito en serie, pero la tensión nominal de las bombillas es 220V.

Tensión en serie: V_T = V₁ + V₂ + V₃ …+ V_n

Corriente en serie: I_T = I₁ = I₂ = I₃ …I_n

Por lo tanto,

R = V² / P₈₀

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605 Ω

Y, la resistencia de la Bombilla 2 (100W);

R = V² / P₁₀₀

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484 Ω

Ahora, Corriente;

I = V/R

= V / (R_80W + R_100W)

= 220V / (605 Ω + 484 Ω)

I = 0,202 A

Ahora,

Potencia disipada por Bombilla 1 (80W)

P = I²R

P_80W = (0,202 A)² x 605 Ω

P_80W = 24,68 W

Potencia disipada por Bombilla 2 (100W)

P = I²R₁₀₀

P_100W = (0,202 A)² x 484 Ω

P_100W = 19,74 W

Por tanto, se demuestra que la potencia disipada P_80W > P_100W, es decir, la Bombilla 1 (80W) disipa más potencia que la bombilla 2 (100W). Por lo tanto, la bombilla de 80W es más brillante que la de 100W cuando se conectan en serie.

También puede hallar la caída de tensión en cada bombilla y luego la disipación de potencia por P = V x I para verificar:

V = I x R o I = V/R o R = V/I … (Ley de Ohm básica)

Para Bombilla 1 (80W)

V₈₀ = I x R₈₀ = 0,202 x 605 Ω = 122,3 V

V₈₀ = 122,3 V

Para Bombilla 2 (100W)

V₁₀₀ = I x R₁₀₀ = 0,202 x 484 Ω = 97,7 V

V₁₀₀ = 97,7 V

Ahora,

Potencia disipada por Bombilla 1 (80W)

P = V²₈₀/R₈₀

P_80W = 122,3² V / 605 Ω

P_80W = 24,7 W

Potencia disipada por Bombilla 2 (100W)

P = V²₁₀₀/R₁₀₀

P_100W = 97,7² V / 484 Ω

P_100W = 19,74 W

Tensión total en el circuito en serie

V_T = V₈₀ + V₁₀₀ = 122,3 + 97,7 = 220 V

De nuevo se demuestra que la bombilla de 80W disipa más potencia que la de 100W cuando están conectadas en serie. Por tanto, la bombilla de 80W brillará más que la de 100W en serie.

Cuando las Bombillas se Conectan en Paralelo

Potencias nominales diferentes y conectadas en circuito en paralelo:

Ahora tenemos las mismas dos bombillas de 80W (Bombilla 1) y 100W (Bombilla 2) conectadas en paralelo a una tensión de alimentación de 220V CA. Ocurrirá lo mismo: la bombilla con más corriente y mayor disipación de potencia brillará más. Esta vez, la Bombilla de 100W (2) brillará más y la bombilla 1 de 80W será más tenue. En resumen, en paralelo, ambas bombillas tienen la misma tensión. La bombilla con menor resistencia conducirá más corriente y, por tanto, mayor disipación de potencia y brillo. ¿Confundido? El caso se ha invertido. Veamos los cálculos.

Potencia

P = V x I o P = I²R o P = V²/R

Ahora, la resistencia de la Bombilla 1 (80W);

Sabemos que las tensiones son iguales en el circuito en paralelo y la tensión nominal es 220V.

Tensión en Paralelo: V_T = V₁ = V₂ = V₃ …V_n

Corriente en paralelo: I_T = I₁ + I₂ + I₃ …I_n

Por lo tanto,

R = V² / P

R_80W = 220² / 80W

R_80W = 605 Ω

Y, la resistencia de la Bombilla 2 (100W);

R = V² / P

R_100W = 220² / 100W

R_100W = 484 Ω

Ahora,

Potencia disipada por Bombilla 1 (80W) ya que las tensiones son iguales en paralelo.

P = V²/R₁

P_80W = (220 V)² / 605 Ω

P_80W = 80 W

Potencia disipada por Bombilla 2 (100W)

P = V²/R₂

P_100W = (220 V)² / 484 Ω

P_100W = 100 W

Por tanto, se demuestra P_100W > P_80W, es decir, la Bombilla 2 (100W) disipa más potencia que la bombilla 1 (80W). Por lo tanto, la bombilla de 100W es más brillante que la de 80W cuando se conectan en paralelo.

Para verificar, puede hallar la corriente de cada bombilla y luego la potencia por P = V x I. Usamos la tensión nominal de 220V.

I = P / V

Para Bombilla 1 (80W)

I₈₀ = P₈₀ / 220 = 80W / 220 = 0,364 A

I₈₀ = 0,364 A

Para Bombilla 2 (100W)

I₁₀₀ = P₁₀₀ / 220 = 100W / 220 = 0,455 A

I₁₀₀ = 0,455 A

Ahora,

Potencia disipada por Bombilla 1 (80W)

P = I²R₁

P_80W = 0,364² A x 605 Ω

P_80W = 80 W

Potencia disipada por Bombilla 2 (100W)

P = I²R₂

P_100W = 0,455² A x 484 Ω

P_100W = 100 W

Corriente total en el circuito en paralelo

I_T = I₁ + I₂ = 0,364 + 0,455 = 0,818 A

De nuevo se demuestra que la bombilla de 100W disipa más potencia que la de 80W cuando están conectadas en paralelo. Por tanto, la bombilla de 100W brillará más que la de 80W en paralelo.

Sin Cálculos ni Ejemplos

Los cálculos son para principiantes. Para simplificar, recuerde siempre: La bombilla con "alta potencia" tendrá "menor resistencia". El filamento de la bombilla de alta potencia es más grueso que el de menor potencia. En nuestro caso, el filamento de la bombilla de 80W es más fino que el de 100W.

En otras palabras, la bombilla de 100 Vatios tiene menos resistencia y la de 80 Vatios tiene alta resistencia.

Cuando las bombillas se conectan en Serie

Sabemos que la corriente en un circuito en serie es la misma en cada punto, ambas bombillas reciben la misma corriente y las tensiones son distintas. Obviamente, la caída de tensión en la bombilla de mayor resistencia (80W) será mayor. Así, la bombilla de 80W brillará más que la de 100W conectada en serie porque la misma corriente fluye por ambas, donde la de 80W tiene más resistencia por su menor potencia (filamento más fino), disipa más potencia (P=V²/R donde la potencia es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia) y produce más calor y luz que la de 100W.

Cuando las bombillas se conectan en Paralelo

También sabemos que la tensión en un circuito en paralelo es la misma en cada sección, ambas bombillas tienen la misma caída de tensión. Ahora fluirá más corriente en la bombilla con menor resistencia, que es la de 100W, lo que significa que la de 100W disipa más potencia que la de 80W (P=I²R) donde corriente y resistencia son directamente proporcionales a la potencia. Por tanto, la bombilla de 100W brillará más en un circuito en paralelo.

Cómo Saber si las Bombillas están Conectadas en Serie o Paralelo

La mayoría del cableado eléctrico doméstico e instalaciones están cableadas en paralelo o serie-paralelo, no en serie, ya que el cableado en paralelo tiene ventajas sobre el serie. Por eso notamos que la bombilla de mayor potencia brilla más que las de menor potencia. En ese caso, la de 100W brilla más que la de 60W u 80W.

Ahora debe saber que la bombilla con mayor potencia nominal brillará más en paralelo y la de menor potencia brillará más en serie, y viceversa.

Puntos Clave

• En un circuito en serie, la bombilla de 80W brilla más por mayor disipación de potencia que la de 100W.
• En un circuito en paralelo, la bombilla de 100W brilla más por mayor disipación de potencia que la de 80W.
• La bombilla que disipa más potencia brillará más.
• En serie, ambas bombillas tienen la misma corriente. La de mayor resistencia tiene mayor caída de tensión y, por tanto, mayor disipación de potencia y brillo.
• En paralelo, ambas bombillas tienen la misma tensión. La de menor resistencia conduce más corriente y, por tanto, mayor disipación de potencia y brillo.
• La mayoría del cableado doméstico de bombillas está en paralelo.

Nota y Es Bueno Saber

• La temperatura cambia en bombillas reales, por lo que la Ley de Ohm no se aplica estrictamente, ya que es aplicable cuando la resistencia es constante y esta depende de la temperatura.
• El coeficiente de temperatura de las bombillas debe tenerse en cuenta. Lo despreciamos para simplificar usando la Ley de Ohm.
• En lámparas incandescentes y filamentos de tungsteno, la incandescencia es un dispositivo no lineal (resistencia) con coeficiente de temperatura positivo.