Circuitos eléctricos básicos
Cuando hay un corte de luz en Santiago, muchas familias salen con una linterna a buscar las velas. Y si en tu casa apagas la ampolleta de la sala, la de la cocina sigue encendida. ¿Qué hace falta para que una ampolleta luzca, y cómo están conectados los aparatos de tu casa para que uno se apague sin afectar a los demás? Vamos a montar circuitos paso a paso.
Elementos de un circuito
Una ampolleta no se enciende solo con una pila: necesita cables y un camino completo para la corriente. La corriente eléctrica (también se le llama intensidad, y se mide en amperes, A) es el movimiento ordenado de cargas por un material conductor. Lo que las empuja es el voltaje o diferencia de potencial (V, en volts) que da la pila o la batería: mientras mayor es el voltaje, más fuerte es el "empujón".
En los esquemas, cada pieza se dibuja con un símbolo normalizado, igual en todo el mundo.
Une cada elemento de un circuito con su función. Elementos: generador, cable conductor, receptor e interruptor. Funciones: impulsa las cargas, lleva la corriente de un…
Une cada elemento de un circuito con su función. Elementos: generador, cable conductor, receptor e interruptor. Funciones: impulsa las cargas, lleva la corriente de un punto a otro, aprovecha la energía eléctrica y abre o cierra el camino de la corriente.
¿Qué es un receptor eléctrico? Pon tres ejemplos de receptores que haya en tu casa e indica en qué se transforma la energía eléctrica en cada uno (por ejemplo, la…
¿Qué es un receptor eléctrico? Pon tres ejemplos de receptores que haya en tu casa e indica en qué se transforma la energía eléctrica en cada uno (por ejemplo, la ampolleta la transforma en luz).
Indica si cada elemento de esta lista es un generador o un receptor: la pila de un control remoto, el motor de un ventilador, la batería de un scooter, el zumbador de un…
Indica si cada elemento de esta lista es un generador o un receptor: la pila de un control remoto, el motor de un ventilador, la batería de un scooter, el zumbador de un timbre y una ampolleta.
Esquemas y montaje de un circuito simple
Para comunicar un circuito se dibuja su esquema con los símbolos normalizados: la pila son dos trazos paralelos (uno largo y fino, otro corto y grueso), la ampolleta un círculo con una cruz y el interruptor un trazo levantado. Los cables son líneas rectas que unen todo.
En los esquemas, los elementos del circuito se dibujan con símbolos normalizados, iguales en todo el mundo: la pila son dos trazos paralelos, uno largo y fino y otro…
En los esquemas, los elementos del circuito se dibujan con símbolos normalizados, iguales en todo el mundo: la pila son dos trazos paralelos, uno largo y fino y otro corto y grueso; la ampolleta, un círculo con una cruz dentro; el interruptor, un trazo levantado. Estos son los tres símbolos:
Dibuja en tu cuaderno el esquema de un circuito con una pila, un interruptor y una ampolleta.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Quieres armar un circuito para encender una ampolleta con una pila. Haz la lista de todos los materiales que necesitas y explica para qué sirve cada uno.
Quieres armar un circuito para encender una ampolleta con una pila. Haz la lista de todos los materiales que necesitas y explica para qué sirve cada uno.
Dentro de una linterna hay una pila, una ampolleta, un interruptor y un resorte metálico que lo une todo, como en el esquema de la figura. a) ¿Qué elemento impulsa las…
Dentro de una linterna hay una pila, una ampolleta, un interruptor y un resorte metálico que lo une todo, como en el esquema de la figura.
- a) ¿Qué elemento impulsa las cargas?
- b) ¿Qué elemento aprovecha la energía?
- c) ¿Qué hace el interruptor al encender la linterna?
En un circuito de un solo camino hay una pila, un interruptor y una ampolleta. Si cambiamos el orden y colocamos primero la ampolleta y luego el interruptor, ¿seguirá…
En un circuito de un solo camino hay una pila, un interruptor y una ampolleta. Si cambiamos el orden y colocamos primero la ampolleta y luego el interruptor, ¿seguirá funcionando igual? Explica por qué el orden de los elementos no importa cuando hay un único camino.
Dibuja en tu cuaderno, con símbolos normalizados, un circuito con una pila, un interruptor, una ampolleta y un timbre, todos en el mismo camino. Si el interruptor se…
Dibuja en tu cuaderno, con símbolos normalizados, un circuito con una pila, un interruptor, una ampolleta y un timbre, todos en el mismo camino. Si el interruptor se deja abierto, ¿qué elementos funcionan? Explícalo.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Circuito abierto y circuito cerrado
Hay interruptores que se quedan en la posición en que los dejas (el de la luz de tu pieza) y pulsadores, que cierran el circuito solo mientras los mantienes presionados y lo abren al soltarlos, porque un resorte separa los contactos. El botón del timbre de una casa es un pulsador: al pulsar, el circuito se cierra y el timbre suena; al soltar, se abre y deja de sonar. El botón y el timbre están en serie, en el mismo camino.
Explica con tus palabras la diferencia entre un circuito abierto y un circuito cerrado. Observa los dos montajes de la figura: ¿En cuál de los dos se enciende la…
Explica con tus palabras la diferencia entre un circuito abierto y un circuito cerrado. Observa los dos montajes de la figura:
¿En cuál de los dos se enciende la ampolleta? ¿Por qué?
¿Qué hace un interruptor dentro de un circuito? Relaciónalo con los circuitos abierto y cerrado: ¿en qué estado deja el circuito cada posición del interruptor?
¿Qué hace un interruptor dentro de un circuito? Relaciónalo con los circuitos abierto y cerrado: ¿en qué estado deja el circuito cada posición del interruptor?
Lucía monta su circuito con una pila, cables y una ampolleta, pero no se enciende. Indica tres causas posibles del fallo y explica cómo comprobaría cada una para…
Lucía monta su circuito con una pila, cables y una ampolleta, pero no se enciende. Indica tres causas posibles del fallo y explica cómo comprobaría cada una para encontrar el problema.
El timbre de la casa solo suena mientras se mantiene presionado el botón de la entrada. a) ¿Qué tipo de elemento de control es ese botón y qué hace con el circuito al…
El timbre de la casa solo suena mientras se mantiene presionado el botón de la entrada.
- a) ¿Qué tipo de elemento de control es ese botón y qué hace con el circuito al presionarlo y al soltarlo?
- b) Describe el circuito completo del timbre cuando un visitante presiona y cuando suelta.
- c) ¿Están el botón y el timbre en serie o en paralelo? Razona la respuesta.
Circuitos en serie
En las guirnaldas de Navidad antiguas, en cuanto una sola ampolleta se afloja o se quema, se apagan todas las demás. ¿Cómo están conectados para que el fallo de uno impida funcionar al resto?
Y si añades ampolletas en serie a la misma pila, cada una luce menos. Cada ampolleta es un obstáculo más en el mismo camino: la corriente encuentra más dificultad para pasar, así que es menor y el brillo de cada ampolleta baja. Con más voltaje (por ejemplo, dos pilas de 1,5 V una detrás de la otra, que suman 3 V) el empujón es mayor y el brillo aumenta.
Dos ampolletas están conectadas una detrás de otra, en serie, a la misma pila, como en la figura. a) Si una de las ampolletas se quema, ¿qué le pasa a la otra? b)…
Dos ampolletas están conectadas una detrás de otra, en serie, a la misma pila, como en la figura.
- a) Si una de las ampolletas se quema, ¿qué le pasa a la otra?
- b) Explícalo pensando en el camino que sigue la corriente.
Con una pila de $1,5\ \text{V}$, la ampolleta del montaje brilla poco. La figura muestra el montaje con dos pilas colocadas una detrás de la otra: a) ¿Qué voltaje darán…
Con una pila de $1,5\ \text{V}$, la ampolleta del montaje brilla poco. La figura muestra el montaje con dos pilas colocadas una detrás de la otra:
- a) ¿Qué voltaje darán dos pilas de $1,5\ \text{V}$ colocadas una detrás de la otra?
- b) ¿Qué le pasará al brillo de la ampolleta al cambiar a las dos pilas?
Un pasillo tiene dos ampolletas conectadas en serie. ¿Dónde hay que colocar el interruptor para apagar las dos a la vez: junto a la primera, junto a la segunda o da lo…
Un pasillo tiene dos ampolletas conectadas en serie. ¿Dónde hay que colocar el interruptor para apagar las dos a la vez: junto a la primera, junto a la segunda o da lo mismo el punto del camino? Justifica tu respuesta.
Una guirnalda de luces de Navidad tiene veinte ampolletas conectadas en serie. a) ¿Por qué se apagan todas cuando se quema una sola? b) ¿Cómo deberían estar conectadas…
Una guirnalda de luces de Navidad tiene veinte ampolletas conectadas en serie.
- a) ¿Por qué se apagan todas cuando se quema una sola?
- b) ¿Cómo deberían estar conectadas para que no pasara?
- c) Propón un método práctico para encontrar la ampolleta quemada entre las veinte.
Agregamos ampolletas en serie a la misma pila: primero una, luego dos y luego tres. a) ¿Qué le pasa al brillo de cada ampolleta al agregar más? b) Explica la causa…
Agregamos ampolletas en serie a la misma pila: primero una, luego dos y luego tres.
- a) ¿Qué le pasa al brillo de cada ampolleta al agregar más?
- b) Explica la causa pensando en la dificultad que encuentra la corriente para pasar.
- c) Predice qué pasaría con el brillo si las agregáramos en paralelo en lugar de en serie.
Circuitos en paralelo
En una casa puedes encender el computador y apagar la ampolleta de la cocina sin que un aparato interfiera con el otro. ¿Cómo se distribuyen los cables para que cada receptor funcione por su cuenta?
Al añadir ampolletas en paralelo, cada una sigue recibiendo el voltaje completo de la pila y mantiene su brillo: hay más caminos para la corriente, no más obstáculos en uno solo. Por eso, para las luces de una casa se usa el paralelo. La pila, eso sí, se gasta más rápido porque entrega más corriente en total.
Ahora las dos ampolletas están conectadas en paralelo: cada una tiene su propio camino para la corriente desde la pila, como en la figura. a) Si una se quema, ¿sigue…
Ahora las dos ampolletas están conectadas en paralelo: cada una tiene su propio camino para la corriente desde la pila, como en la figura.
- a) Si una se quema, ¿sigue luciendo la otra?
- b) ¿Cómo crees que están conectadas las ampolletas de tu casa, en serie o en paralelo? Razona la respuesta.
Dos ampolletas están conectadas en paralelo y queremos apagarlas las dos a la vez con un solo interruptor. ¿Dónde lo colocarías: en una de las ramas o en el camino…
Dos ampolletas están conectadas en paralelo y queremos apagarlas las dos a la vez con un solo interruptor. ¿Dónde lo colocarías: en una de las ramas o en el camino común, antes de que el circuito se divida? Dibuja el esquema en tu cuaderno y justifica la respuesta.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Con la misma pila armamos dos circuitos: uno con dos ampolletas en serie y otro con dos ampolletas en paralelo. a) ¿En cuál de los dos brillan más las ampolletas? Razona…
Con la misma pila armamos dos circuitos: uno con dos ampolletas en serie y otro con dos ampolletas en paralelo.
- a) ¿En cuál de los dos brillan más las ampolletas? Razona la respuesta pensando en lo difícil que es el camino para la corriente.
- b) ¿Qué pasa en cada circuito si se quema una ampolleta?
- c) ¿Cuál de los dos montajes elegirías para las luces de una casa? ¿Por qué?
Quieres montar en tu pieza dos ampolletas que se enciendan y apaguen por separado usando una sola pila. a) ¿Cómo las conectarías, en serie o en paralelo? ¿Por qué? b)…
Quieres montar en tu pieza dos ampolletas que se enciendan y apaguen por separado usando una sola pila.
- a) ¿Cómo las conectarías, en serie o en paralelo? ¿Por qué?
- b) ¿Cuántos interruptores necesitas y en qué punto del circuito?
- c) Dibuja el esquema en tu cuaderno.
Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.
Conservación de la carga y de la energía
Cuando enciendes una ampolleta, ¿se "gastan" las cargas que pasan por él? No. Las cargas no se consumen ni se pierden: por cada carga que sale de un polo de la pila, otra llega al otro polo. Por eso la corriente es la misma en todos los puntos de un camino único. Esto es la conservación de la carga.
Lo que sí cambia es la energía. La pila da energía a las cargas y estas la entregan en el receptor, donde se transforma en luz y calor. Una parte se convierte también en calor en los cables. La energía total no se crea ni se destruye: la que entrega la pila es igual a la que se transforma en el receptor y en los cables. Eso es la conservación de la energía.
En un circuito en paralelo, la corriente que sale de la pila se divide entre las ramas, pero al volver a juntarse suma lo mismo: no se pierde ni se crea carga.
Cortocircuitos, averías y seguridad eléctrica
Si unes sin querer los dos polos de una pila pequeña con un trozo de papel de aluminio, el metal se calienta enseguida y quema los dedos. ¿Por qué se calienta tanto un circuito cuando no hay ampolleta ni motor?
Sin un receptor que dificulte el paso, toda la energía de la pila se convierte en calor en el cable.
El error contrario es dejar el circuito sin camino completo. Hugo conecta un cable de un polo de la pila a la ampolleta, y de ahí vuelve al mismo polo: la corriente nunca llega al otro polo, así que el circuito no está completo y la ampolleta no se enciende. La corriente debe salir de un polo y regresar al otro.
Un último ejemplo cotidiano: la luz del refrigerador se enciende al abrir la puerta y se apaga al cerrarla. Un pequeño pulsador, accionado por la puerta, cierra el circuito al abrir y lo abre al cerrar. Así no se gasta energía de más.
Si unimos los dos polos de una pila directamente con un cable, sin ningún receptor, como se muestra en la figura, se produce un cortocircuito: la pila y el cable se…
Si unimos los dos polos de una pila directamente con un cable, sin ningún receptor, como se muestra en la figura, se produce un cortocircuito: la pila y el cable se calientan mucho y la pila se echa a perder.
- a) Explica qué le pasa a la corriente cuando no encuentra nada que aproveche la energía.
- b) ¿Por qué puede ser peligroso un cortocircuito en la instalación eléctrica de una casa?
Hugo monta su circuito así: sale un cable de un polo de la pila hasta la ampolleta, y de la ampolleta otro cable que vuelve al mismo polo de la pila, como en la figura.…
Hugo monta su circuito así: sale un cable de un polo de la pila hasta la ampolleta, y de la ampolleta otro cable que vuelve al mismo polo de la pila, como en la figura.
- a) ¿Se encenderá la ampolleta?
- b) ¿Qué error ha cometido?
- c) Explica cómo debe quedar el circuito para que la corriente dé la vuelta completa.
La luz del interior del refrigerador se enciende al abrir la puerta y se apaga al cerrarla. a) ¿Qué elemento del circuito acciona la puerta sin que nos demos cuenta? b)…
La luz del interior del refrigerador se enciende al abrir la puerta y se apaga al cerrarla.
- a) ¿Qué elemento del circuito acciona la puerta sin que nos demos cuenta?
- b) Explica qué les pasa a los circuitos de la luz al abrir y al cerrar.
- c) ¿Por qué es importante, pensando en el consumo de la casa, que la luz se apague sola?
Vuelve al principio: la ampolleta luce cuando hay un generador y un camino cerrado. En los hogares los aparatos están en paralelo: cada uno tiene su propia rama y se apaga sin afectar a los demás. En serie, un solo fallo corta el único camino y se apaga todo.