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Indicadores de logro:
Representa circuitos eléctricos en serie y en paralelo.
Construye un circuito en serie.
Calcula la resistencia equivalente y continuidad de la corriente eléctrica en un circuito en serie.
Cuando adornas el árbol de navidad, ¿has observado cómo van conectadas las luces? Si desconectaras la guía de luces del tomacorriente, retiraras una de las luces, y después la conectaras de nuevo al tomacorriente, ¿se volverá a encender la guía de luces?
A. Conexiones eléctricas de luminarias
Aparte de las conexiones de luces de navidad, existen varias conexiones eléctricas que funcionan de manera similar, entre ellas podríamos mencionar las del alumbrado público y las conexiones de la iluminación de nuestras casas por la noche.
También, cuando manipulas el interruptor de las luminarias de tu casa o de una lámpara de mesa observas como se enciende o se apaga, dependiendo la ubicación del interruptor.
De forma similar, puedes percibir los fenómenos anteriores en tu centro educativo. Ahora ayuda a nuestros amigos a responder unas preguntas.
Luis: Cuando se retira o se avería una de las luces que se utilizan para adornar el árbol de navidad, ¿por qué quedan apagadas todas las demás?
Lisa: Cuando en tu casa hay que cambiar una luminaria por otra, el interruptor se coloca en modo apagado, ¿por qué se realiza esta acción?
Nico: Un circuito eléctrico es la conexión que se crea al colocar elementos que permiten el paso de la corriente eléctrica.
En el mundo de la electricidad y electrónica, se utilizan esquemas estándar que nos permiten identificar la resistencia eléctrica, la fuente de poder o la batería, el interruptor (switch), entre otros elementos. Son necesarios para representar circuitos en serie y paralelo.
Representemos circuitos eléctricos
Antes de pasar al experimento de la próxima actividad, es necesario que nos familiaricemos con los símbolos eléctricos de cada uno de los dispositivos básicos que conforman un circuito eléctrico. Pon atención.
Resistencia eléctrica
Batería o fuente de poder
Diodo emisor de luz
Es buena práctica colocar los valores de las magnitudes eléctricas cerca del esquema.
Un circuito de dos resistencias y una fuente de poder de 3 V, lo podemos representar con un diagrama de circuito como el que se muestra. Las líneas continuas representan los cables físicos.
En ocasiones es conveniente el uso de cajas de conexión para evitar el uso de cables que conecten los dispositivos reales, usualmente se les llama breadboard, tiene configuración de conexión para colocar los implementos eléctricos.
Como puedes observar la breadboard tiene una serie de puntos de conexión en las filas a, b, c, etc., y en las columnas 1, 2, 3, etc., que facilitan el montaje de un circuito. Para conectar eléctricamente una columna con otra columna nos auxiliamos de cables tipo jumper.
Fíjate que...
El circuito que elaboramos la semana previa es una conexión en serie, si retiras un dispositivo la corriente eléctrica cesa.
B. Usando una breadboard
Usaremos el multímetro y los cables tipo jumper para verificar la continuidad que hay en los puntos de una misma columna y además descubrir cómo conectar los puntos de dos columnas diferentes de una breadboard.
Materiales: Válidos para las actividades B y C: un multímetro, 2 resistencias 100 Ω y 330 Ω, ambas de 0.5 W, un porta baterías AA, 2 batería AA de 1.5 V, 2 cables tipo cocodrilo, 5 cables jumper, un diodo emisor de luz de cualquier color y una breadboard.
Procedimiento:
Coloca cables jumper, según el esquema de conexión interna de una breadboard.
Enciende el multímetro y busca la función de continuidad, de no tener la función se dejará en óhmetro o resistencia eléctrica.
Ubica las puntas del multímetro en los extremos de los cables que se encuentran en la breadboard.
Repite el proceso para varios puntos de la breadboard y responde a las preguntas de tu cuaderno de trabajo:
a. ¿Cómo puedes garantizar la continuidad entre regiones verticales y horizontales de la breadboard?
b. ¿Cómo te beneficia la función continuidad cuando armas un circuito eléctrico?
Fíjate que...
En el multímetro, existe una opción llamada continuidad que permite evidenciar si hay paso de corriente entre dos puntos. Se puede identificar por un sonido que emite el multímetro o un pequeño cambio en la resistencia eléctrica.
Para medir el voltaje directo conectamos en paralelo el multímetro y la pila, juntando las polaridades positiva y negativa de ambos.
Nico: Para medir la corriente eléctrica, debes de conectar en serie el multímetro en el circuito.
C. Construcción de un circuito eléctrico en serie
En la construcción de un circuito eléctrico en serie, puedes comprobar que la corriente sea la misma en cualquier parte del circuito. También, la resistencia eléctrica total del circuito es la suma de todas. La suma del voltaje de cada resistencia eléctrica es igual al voltaje de la fuente de poder que suministra la energía.
Procedimiento:
Mide el voltaje de la fuente de poder y anota su valor.
Conecta el terminal positivo (+) del porta baterías a una conexión de la breadboard.
Conecta las resistencias de 300 Ω y 100 Ω, una después de la otra, a la breadboard.
Conecta el terminal negativo (-) del porta baterías en la breadboard, coincidiendo con la conexión de la resistencia de 100 Ω. Puedes usar cables jumper en tu conexión.
Mide el voltaje en cada resistencia, apunta su valor. Verifica si la suma del voltaje es similar al medido directamente de la fuente de poder.
6. Mide la resistencia eléctrica total, desde donde inicia la resistencia de 300 Ω hasta donde finaliza la de 100 Ω. Verifica si es igual a la suma de las resistencias individuales.
7. Mide la corriente eléctrica que pasa por cada resistencia. Anota su valor.
Paso 1
Paso 4
Paso 5
D. El encendido correcto de un diodo emisor de luz
El diodo emisor de luz (LED: Light Emitting Diode), brilla cuando el terminal positivo es conectado al borne positivo de una fuente de poder o batería.
Además, los LED solo permiten pasar la corriente cuando estos son conectados del terminal positivo al lado similar por donde circula la corriente eléctrica.
Procedimiento:
Conecta un LED en serie, después de la resistencia de 100 Ω del circuito de la actividad C.
El terminal negativo del LED, conectarlo en la breadboard donde coincida con la parte negativa de la batería. Verifica que encienda el LED.
3. Retira una de las resistencias eléctricas y verifica si el LED permanece encendido. Luego responde:
a. ¿Por qué se apaga el LED cuando retiras una de las dos resistencias?
Carlos: Aquí dice que la terminal positiva de un diodo emisor de luz, es la más larga.
E. Diagramas de circuitos eléctricos
Procedimiento:
Representa el circuito real, cuando está abierto (luminarias apagadas) y cuando está cerrado (luminarias encendidas), usando diagramas eléctricos:
2. Distingue con tus compañeros, los componentes de los circuitos eléctricos mostrados a continuación:
Lisa: Yo aprendí que la resistencia total, cuando son conectadas en serie, es igual a la suma de todas las resistencias.
3. Considera el valor de las baterías de 3 V y resuelve lo que se indica en tu cuaderno de trabajo:
a. Calcula las resistencias equivalentes.
b. Si se desconecta en cada circuito la resistencia de 300 Ω. ¿Qué valor tendía la corriente eléctrica en el circuito?
¿Qué aprendimos?
Representamos circuitos eléctricos en serie mediante diagramas eléctricos. Además, el uso de una caja de conexión o breadboard para montar circuitos eléctricos. Aprendimos a tomar medidas de corriente eléctrica, resistencia eléctrica y voltaje de un circuito eléctrico montado en una breadboard.
También estudiamos el comportamiento de magnitudes eléctricas en circuitos eléctricos en serie. Aprendimos que la corriente eléctrica que pasa por cada una de las resistencias es igual; el voltaje suministrado en un circuito con dos resistencias eléctricas se reparte de manera equitativa y la resistencia total es similar a la suma de las resistencias que contiene el circuito. Además, si uno de los elementos se retira, deja de pasar corriente eléctrica por el circuito eléctrico.
Nico: Utilizamos la breadboard para diseñar circuitos temporales. Solo tienes que insertar los terminales del porta baterías, la resistencia eléctrica, el LED, etc.; a los agujeros del tablero, y luego conectarlos con la ayuda de cables jumper.
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