Por qué dos lámparas en serie brillan más tenue: Corriente, resistencia y división de voltaje

Física de circuito en serie

Cuando dos lámparas idénticas se conectan en serie a una fuente de voltaje fijo, cada lámpara brilla más tenue que una sola lámpara. La causa es la reducción de la corriente debido a la resistencia duplicada.

Análisis paso a paso

1. Una sola lámpara: Resistencia R. Voltaje de fuente V. Corriente I₁ = V / R. Potencia P₁ = I₁² R = V² / R. Brillo ∝ P₁.
2. Dos lámparas en serie: Resistencia total R_total = R + R = 2R. Mismo voltaje de fuente V. Corriente I₂ = V / (2R) = I₁ / 2. La corriente se reduce a la mitad.
3. División de voltaje: Cada lámpara cae V/2 (resistencias idénticas dividen el voltaje equitativamente).
4. Potencia por lámpara: P₂ = I₂² R = (I₁/2)² R = I₁² R / 4 = P₁ / 4. Cada lámpara disipa una cuarta parte de la potencia del caso de una sola lámpara.
5. Potencia total: P_total = 2 × P₂ = P₁ / 2. El circuito consume la mitad de la potencia total.

Relaciones clave

¿Lámparas no idénticas?

Si las resistencias difieren (R₁ ≠ R₂), la lámpara de mayor resistencia recibe más voltaje (V₁ = V × R₁/(R₁+R₂)) y puede brillar más que la de menor R — pero ambas son más tenues que su brillo individual a voltaje completo.

Matices de incandescencia: La resistencia cambia con la temperatura

La resistencia del filamento en frío es 10–15× menor que en caliente. Al encender en serie, ambas están frías → corriente inicial alta → riesgo de choque térmico. A medida que se calientan, la resistencia aumenta, la corriente disminuye aún más. Esta no linealidad hace que la predicción precisa sea más difícil pero no cambia la conclusión: serie = más tenue.

Implicación práctica

Las cadenas en serie se usan para lámparas de bajo voltaje en alta tensión de red (p. ej., 20 × 12 V en 240 V). Cada una recibe su voltaje nominal solo si todas son idénticas y están sanas. Un filamento abierto mata toda la cadena — de ahí los "shunt" de bypass en luces navideñas.