Física de primaria y secundaria · Grades 1–9
16Un primer circuito eléctrico
Clic — la linterna lanza su haz por la habitación a oscuras. Dentro de ese tubo de plástico viven una pila, una bombilla pequeña y dos tiras de metal, jugando a un juego de reglas estrictas. Hoy vamos a desmontar el juego: con una pila, una bombilla y dos cables fabricaremos luz con nuestras propias manos.
16.1 Una bombilla, una pila, dos cables
Definición 16.1 (La pila)
Una pila es un pequeño almacén de electricidad. Tiene dos extremos distintos, llamados sus bornes: uno marcado con (más) y el otro con (menos). Los dos extremos importan — la electricidad solo juega cuando los dos entran en el juego.
Definición 16.2 (La bombilla)
Una bombilla es una lamparita con un hilo fino dentro del vidrio que se pone al rojo blanco cuando la electricidad pasa por él. Fíjate bien en su casquillo metálico: la bombilla tiene también dos sitios de contacto — la punta del fondo y el lado metálico del casquillo. Dos bornes en la pila, dos contactos en la bombilla: eso no es casualidad.
Método 16.3 (Encender la bombilla)
Con una pila, una bombilla y dos cables:
- une con un cable el borne de la pila con la punta del casquillo de la bombilla;
- une con el otro cable el borne de la pila con el lado metálico del casquillo;
- la bombilla se enciende — ¡has construido un circuito!
Si se queda apagada, revisa a los sospechosos de siempre: un cable que toca el vidrio en vez del contacto metálico, una unión floja o una pila gastada.
16.2 El circuito tiene que cerrarse
Definición 16.4 (Circuito eléctrico)
Un circuito eléctrico es un bucle completo para la electricidad: sale por un borne de la pila, recorre los cables y la bombilla y vuelve a entrar por el otro borne. Cuando el bucle está completo decimos que el circuito está cerrado; si tiene un hueco en algún sitio, está abierto.
Proposición 16.5 (La ley del bucle)
La bombilla se enciende solo cuando el circuito está cerrado — un bucle sin cortes que sale de un borne, atraviesa la bombilla y vuelve al otro borne. Un solo hueco, en cualquier punto del bucle, y la bombilla se apaga: la electricidad no salta huecos y no corre por callejones sin salida.
Ejemplo 16.6 (¿Por qué los dos extremos?)
Une dos cables desde el borne de la pila hasta los dos contactos de la bombilla, dejando el en paz: nada. Un cable desde el y otro desde el , pero los dos a la punta de la bombilla: nada otra vez. La bombilla se enciende solo cuando el bucle visita los dos bornes distintos de la pila y los dos contactos distintos de la bombilla — un viaje de ida y vuelta completo.
Ejemplo 16.7 (El interruptor)
Un interruptor es una puerta en el circuito: un puentecito de metal que el clic deja caer (cerrado — el bucle está completo, ¡luz!) o levanta (un hueco — oscuridad). El botón de la linterna, el interruptor de la luz de la pared, el pulsador de un timbre: todos ellos son puertas en un bucle. Puedes construir uno con una pinza de la ropa y una tira de papel de aluminio doblada sobre sus mordazas.
Observación 16.8 (Dibujos ordenados)
En vez de dibujar cada bulto de la pila y cada rosca de la bombilla, los electricistas usan símbolos: dos barras desiguales para la pila (la larga es el ), un círculo con una cruz para la lámpara, un puentecito levadizo para el interruptor y líneas rectas para los cables. Un dibujo con símbolos se hace más deprisa y lo puede leer cualquier persona del mundo — usaremos estos dibujos durante muchos años.
Observación 16.9 (Pilas sí, enchufe de la pared jamás)
Todo lo de este capítulo se juega con pilas pequeñas, redondas o planas: su empuje es diminuto y no tiene peligro para los experimentos. El enchufe de la pared es otro mundo — su empuje es cientos de veces más tremendo, suficiente para hacer daño o matar. No metas nunca cables, dedos ni ninguna otra cosa en un enchufe de la pared, y no desmontes nunca nada que se enchufe en uno. Juegos con pilas: sí. Enchufe: jamás.
16.3 Ejercicios
Ejercicio 16.1 ★
Nombra los dos bornes de una pila y los dos sitios de contacto de una bombilla.
Ejercicio 16.2 ★
¿Qué es un circuito cerrado? ¿Y un circuito abierto? ¿En cuál de los dos se enciende la bombilla?
Ejercicio 16.3 ★
Lea une con un cable el borne de la pila con la punta de la bombilla y se para ahí. La bombilla se queda apagada. ¿Qué falta, con las palabras de la ley del bucle?
Ejercicio 16.4 ★
¿Qué trabajo hace un interruptor en el bucle? ¿Qué hay dentro de un interruptor cuando está cerrado?
Solución
Solución de Ejercicio 16.4.
El interruptor es una puerta en el bucle: cerrado, completa el circuito; abierto, deja un hueco. Dentro de un interruptor cerrado hay un puentecito de metal que une los dos cables.
Ejercicio 16.5 ★
Dibuja, con los símbolos ordenados de la Observación 16.8, un circuito con una pila, un interruptor cerrado y una lámpara. ¿Qué símbolo es cada cosa?
Solución
Solución de Ejercicio 16.5.
Un bucle de líneas rectas que une: dos barras desiguales (la pila, cuya barra larga es el ), el símbolo del puente levadizo caído (el interruptor) y un círculo con una cruz (la lámpara).
Ejercicio 16.6 ★
La linterna se apaga en mitad de una acampada. Da tres huecos o averías posibles que haya que revisar, a partir del Método 16.3.
Ejercicio 16.7 ★
En el circuito del timbre, ¿dónde está el “interruptor”? ¿Por qué suena el timbre solo mientras se aprieta el pulsador?
Solución
Solución de Ejercicio 16.7.
El pulsador es el interruptor. Al apretarlo deja caer el puente de metal y cierra el bucle, así que el timbre suena; al soltarlo, el puente se levanta, se abre el hueco y el timbre calla.
Ejercicio 16.8 ★
¿Por qué no hay que meter nunca nada en un enchufe de la pared, si jugar con una pila no tiene peligro? (Mira la Observación 16.9.)
Solución
Solución de Ejercicio 16.8.
El empuje de la pila es diminuto y no tiene peligro; el del enchufe de la pared es cientos de veces más tremendo y puede hacer daño o matar. Los enchufes no son para experimentar — nunca.
Ejercicio 16.9 ★
Una bombilla sujeta con la punta sobre el borne de la pila, y un cable que va del borne de la pila apretado contra el lado metálico del casquillo de la bombilla: ¿se encenderá? Recorre el bucle con el dedo para decidirlo.
Ejercicio 16.10 ★★
Sam construye un bucle: pila, cable, bombilla, cable y vuelta a la pila — pero engancha los dos cables al mismo borne, el , “porque estaba más cerca”. La bombilla se queda apagada aunque el bucle parezca completo. Explica qué le falta a su bucle, usando el Ejemplo 16.6.
Ejercicio 16.11 ★★
A una guirnalda de luces de fiesta le falta una bombilla, y la guirnalda entera está apagada, aunque todas las demás bombillas están bien. ¿Qué te dice esto sobre cómo están colocadas las bombillas en el bucle? (El capítulo de circuitos del año que viene le pondrá nombre a esta colocación.)
Solución
Solución de Ejercicio 16.11.
Las bombillas tienen que estar todas en un único bucle, una detrás de otra: la bombilla que falta deja un hueco, y un solo hueco apaga la guirnalda entera — la ley del bucle. (El año que viene esta colocación una detrás de otra recibe su nombre: circuito en serie.)