2.3: Un circuito muy simple

Partes y Materiales

• Batería de 6 voltios
• Lámpara incandescente de 6 voltios
• Alambres puente
• Tabla de cortar el pan
• Regleta de terminales

A partir de este experimento, se supone que es necesario un multímetro y no se incluirá en la lista requerida de piezas y materiales. En todas las ilustraciones posteriores, se mostrará un multímetro digital en lugar de un medidor analógico a menos que haya alguna razón particular para usar un medidor analógico. Se le anima a utilizar ambos tipos de medidores para familiarizarse con el funcionamiento de cada uno en estos experimentos.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 1: “Conceptos Básicos de Electricidad”

Objetivos de aprendizaje

• Configuración esencial necesaria para hacer un circuito
• Caída de voltaje normal en un circuito operativo
• Importancia de la continuidad a un circuito
• Definiciones de trabajo de circuitos “abiertos” y “cortocircuitos”
• Uso de la tabla de pruebas
• Uso de regletas terminales

Diagrama esquemático

Ilustración

Creación de un circuito simple

Este es el circuito completo más simple en esta colección de experimentos: una batería y una lámpara incandescente. Conecte la lámpara a la batería como se muestra en la ilustración, y la lámpara debe encenderse, asumiendo que la batería y la lámpara están ambas en buenas condiciones y están emparejadas entre sí en términos de voltaje.

Si hay un “break” (discontinuidad) en cualquier parte del circuito, la lámpara no se encenderá. ¡No importa donde ocurra tal ruptura! Muchos estudiantes asumen que debido a que los electrones salen del lado negativo (-) de la batería y continúan a través del circuito hacia el lado positivo (+), que el cable que conecta el terminal negativo de la batería a la lámpara es más importante para el funcionamiento del circuito que el otro cable que proporciona una ruta de retorno para electrones de vuelta a la batería. ¡Esto no es cierto!

Usando su multímetro establecido en el rango apropiado de “voltios de CC”, mida el voltaje a través de la batería, a través de la lámpara y a través de cada cable de puente. Familiarízate con los voltajes normales en un circuito en funcionamiento.

Ahora, “rompa” el circuito en un punto y vuelva a medir el voltaje entre los mismos conjuntos de puntos, midiendo adicionalmente el voltaje a través de la interrupción así:

¿Qué voltajes miden lo mismo que antes? ¿Qué voltajes son diferentes desde la introducción del break? ¿Cuánto voltaje se manifiesta, o se cae a través de la rotura? ¿Cuál es la polaridad de la caída de voltaje a través de la rotura, como indica el medidor?

Vuelva a conectar el cable puente a la lámpara y rompa el circuito en otro lugar. Mida de nuevo todas las “caídas” de voltaje, familiarizándose con las tensiones de un circuito “abierto”.

Construya el mismo circuito en una placa de pruebas, teniendo cuidado de colocar la lámpara y los cables en la placa de manera que se mantenga la continuidad. El ejemplo que se muestra aquí es solo eso: un ejemplo, no la única manera de construir un circuito en una placa de pruebas:

Experimente con diferentes configuraciones en la placa de pruebas, enchufando la lámpara en diferentes orificios. Si encuentra una situación en la que la lámpara se niega a encenderse y los cables de conexión se están calentando, probablemente tenga una situación conocida como cortocircuito, en la que una trayectoria de menor resistencia que la lámpara evita la corriente alrededor de la lámpara, evitando que se baje suficiente voltaje a través del lámpara para encenderla. Aquí hay un ejemplo de un cortocircuito realizado en una placa de pruebas:

Un ejemplo de un cortocircuito accidental

Aquí hay un ejemplo de un cortocircuito accidental del tipo típicamente hecho por estudiantes que no están familiarizados con el uso de la placa de prueba:

Aquí no hay ningún cable de “cortocircuito” presente en la placa de pruebas, sin embargo, hay un cortocircuito, y la lámpara se niega a encenderse. Con base en su comprensión de las conexiones de orificios de placa de prueba, ¿puede determinar dónde está el “corto” en este circuito?

Consejos para evitar cortocircuitos

Los cortocircuitos generalmente se deben evitar, ya que resultan en tasas muy altas de flujo de electrones, lo que hace que los cables se calienten y las fuentes de energía de la batería se agoten. Si la fuente de energía es lo suficientemente sustancial, un cortocircuito puede provocar que se manifieste calor de proporciones explosivas, causando daños en el equipo y peligros para el personal cercano. Esto es lo que sucede cuando una rama de árbol “se corta” a través de cables en una línea eléctrica: la extremidad, que está compuesta de madera húmeda, actúa como un camino de baja resistencia a la corriente eléctrica, lo que resulta en calor y chispas.

También puede construir el circuito de la batería/lámpara en una regleta de terminales: una longitud de material aislante con barras metálicas y tornillos para unir cables y terminales de componentes a. Aquí hay un ejemplo de cómo este circuito podría construirse en una regleta de terminales: