Ejercicios: Circuitos electrónicos sencillos

Explica qué es una placa protoboard, por qué no necesita soldadura y cómo están conectados sus agujeros por dentro: qué diferencia hay entre los raíles laterales (largas tiras horizontales) y las tiras cortas verticales de la zona central.

La figura muestra una placa protoboard con sus raíles de alimentación y sus tiras de contactos; una zona de unión está marcada y otra, en duda.

La zona verde marca una tira de cinco agujeros unidos por dentro en vertical. La zona con ? cruza el canal central de la placa. Razona si esos agujeros están unidos o separados, explica para qué existe ese canal (alojar circuitos integrados con patillas a ambos lados) y cómo deben colocarse los componentes para no unir patillas que no deben tocarse.

Un LED nunca se conecta a una pila «a pelo». Explica qué papel hace la resistencia en serie (limitar la corriente que atraviesa el LED) y qué les ocurre al LED y a la pila si se monta sin ella.

Ordena los pasos para montar un LED con su resistencia en la protoboard y explica el motivo del segundo: (a) colocar el LED respetando su polaridad; (b) calcular el valor de la resistencia; (c) conectar la resistencia en serie; (d) alimentar con la pila y comprobar.

Explica la diferencia entre el esquema de un circuito (dibujo con símbolos) y la foto de un montaje real, y razona por qué el mismo esquema puede montarse de muchas formas distintas sobre la protoboard sin cambiar el circuito.

Explica con tus palabras qué hace la LDR en un montaje de «luz que se enciende de noche»: cómo cambia su resistencia al oscurecer y por qué ese cambio puede gobernar un transistor que enciende el LED.

Los simuladores de circuitos permiten montar en pantalla antes de tocar un componente. Cita dos ventajas (no se rompe nada, se puede medir todo sin polímetro) y una limitación frente al montaje real, y explica por qué aun así conviene simular primero.

Explica qué significa que un relé es un «interruptor automático»: quién lo acciona en lugar de un dedo, y describe un ejemplo cotidiano donde un relé permita que una señal pequeña encienda algo potente.

Un LED necesita $2\ \text{V}$ y $20\ \text{mA}$ y va a conectarse a una pila de $9\ \text{V}$. Calcula la resistencia de protección paso a paso: la resistencia debe quedarse la tensión que sobra, $9 - 2 = 7\ \text{V}$, y por ella pasa la misma corriente que por el LED. Aplica la ley de Ohm y comenta qué valor normalizado elegirías ($330\ \Omega$ o $390\ \Omega$).

La figura muestra el circuito de un LED con su resistencia de protección, cuyo valor falta.

La pila es de $6\ \text{V}$ y el LED necesita $2\ \text{V}$ y $20\ \text{mA}$. Calcula el valor que debe tener la resistencia, explica qué tensión soporta y qué intensidad la atraviesa, y elige entre los valores normalizados $180\ \Omega$ y $220\ \Omega$ razonando cuál protege mejor.

Repite el cálculo de la resistencia de protección para una linterna con pila de $4{,}5\ \text{V}$ y un LED de $1{,}8\ \text{V}$ y $15\ \text{mA}$. Muestra los tres pasos (tensión en la resistencia, aplicación de la ley de Ohm, valor en ohmios) y comprueba que el resultado es coherente con el del ejercicio anterior.

Has calculado una resistencia de protección de $200\ \Omega$, pero decides probar. Razona con la ley de Ohm qué pasa si pones una del doble de valor (la corriente baja, el LED luce menos pero está más protegido) y qué pasa si pones una de la mitad (más brillo, riesgo de quemarlo). ¿Cuál probarías primero?

La figura muestra un detector de oscuridad: cuando falta luz, el LED se enciende.

El componente tapado del divisor es el que cambia su valor con la luz. Identifícalo, explica qué le ocurre a su resistencia al anochecer (aumenta mucho) y cómo ese cambio hace que por la base del transistor llegue corriente suficiente para encender el LED.

La luz de cortesía del coche no se apaga de golpe al cerrar la puerta: tarda unos segundos en apagarse. Explica cualitativamente cómo lo consigue un condensador (se carga mientras la puerta está cerrada y mantiene el paso de corriente al transistor un rato) y qué cambiaría con un condensador mayor.

Describe cómo llevarías el esquema de un LED con resistencia a la protoboard, paso a paso: a qué raíl va el positivo de la pila, en qué tiras colocas cada patilla del LED y de la resistencia, y cómo compruebas que ninguna patilla comparte tira por error.

Interpreta este esquema: una pila, un interruptor, una NTC y un zumbador en serie. Predice qué ocurre al cerrar el interruptor en un día caluroso y en uno frío (la NTC cambia su resistencia con la temperatura), y explica qué aplicación doméstica se te ocurre para ese montaje.

Diseña una luz de escalera con dos LED en serie ($2\ \text{V}$ y $20\ \text{mA}$ cada uno) alimentados por una pila de $9\ \text{V}$ con una única resistencia. Calcula su valor paso a paso (suma primero las tensiones de los LED), elige el valor normalizado más próximo ($220\ \Omega$, $270\ \Omega$ o $330\ \Omega$) y razona por qué aquí la serie es más eficiente que dos ramas en paralelo.

La resistencia de protección de un LED soporta $7\ \text{V}$ y por ella pasan $20\ \text{mA}$. Calcula con $P = V \cdot I$ la potencia que disipa y decide si vale una resistencia común de $0{,}25\ \text{W}$ o necesitas una de mayor potencia, explicando qué le ocurriría a una resistencia trabajando por encima de su límite.

En el detector de oscuridad, añadir un potenciómetro en serie con la LDR permite «ajustar» el circuito. Explica qué se ajusta exactamente (a partir de qué nivel de oscuridad se enciende el LED), cómo lo calibrarías para un pasillo y qué problema práctico resuelve ese ajuste.

Tu montaje del LED no enciende y no sabes por qué. Redacta una lista ordenada de comprobaciones, de más probable a menos probable (pila gastada, LED al revés, patillas compartiendo tira, resistencia en corto o tira equivocada) y explica qué te dice cada comprobación sobre el fallo.

En el circuito de retardo con condensador, analiza dos averías: el condensador está en cortocircuito (la luz no se apaga nunca o no enciende, según el montaje) y el condensador se ha quedado sin capacidad (la luz se apaga al instante). Razona cada comportamiento a partir del papel del condensador.

Diseña una alarma de mochila abierta: un interruptor que queda pulsado con la cremallera cerrada y se libera al abrir, activando un zumbador. Describe el circuito con sus componentes, explica la lógica de «cerrado en reposo, abierto en alarma» y razona por qué ese diseño gasta menos pila que el contrario.

Tu circuito funciona perfectamente en el simulador pero falla en la protoboard. Analiza tres diferencias entre el mundo simulado y el real (tolerancia de los componentes, contactos flojos, pila que se descarga) y dos hábitos de montaje ordenado que ayudan a encontrar fallos: colores de cable coherentes y una función por zona de la placa.

En el detector de oscuridad, alguien intercambia la LDR y la resistencia fija del divisor. Predice el nuevo comportamiento razonando sobre el divisor de tensión (ahora la tensión de base sube con la luz) y explica cómo el mismo circuito se ha convertido en un detector de luz: la importancia de dónde va cada componente.