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Con esta experiencia se pueden trabajar los siguientes conceptos:
Circuitos eléctricos.
Corriente eléctrica.
Resistencia eléctrica.
LEDs
Posible CONSTRUCCIÓN del circuito eléctrico de grafito
Para la construcción del circuito eléctrico de grafito (Figura 1):
Una pila de 9 V
Una resistencia de 1kΩ
Un LED
Tres cables cortos
Una placa de pruebas, placa de prototipos o protoboard (wikipedia)
Una hoja de papel o de cartulina
Un lápiz de grafito de dureza 4B (o dureza inferior)
Antes de empezar es muy recomendable hacerse un esquema de cómo es el circuito eléctrico de grafito que se quiere montar. En la Figura 2 se observa el pequeño circuito propuesto.
Figura 1. Materiales necesarios para el montaje.
Figura 2. Circuito eléctrico a montar.
En primer lugar, se conectan dos cables a la pila de 9V. Para ello, se puede usar un portapilas o dos cables sobre los contactos sujetados con cinta adhesiva.
El cable que está conectado al borne + de la pila, lo conectamos a uno de los agujeros de la protoboard. En otro agujero de la misma columna de la protoboard (ver figura 3) se conecta uno de los extremos de la resistencia eléctrica de 1 kΩ. Al estar conectados internamente todos los agujeros de la misma columna de la protoboard, ambos elementos estarán unidos.
El otro extremo de la resistencia se introduce en un orificio de otra columna de la protoboard. En otro orificio de esta columna se conecta el ánodo del LED. Para saber identificar el ánodo y el cátodo de un LED, se puede observar la forma de su encapsulado o la longitud de sus patas: wikipedia
El otro extremo del LED (cátodo) se conecta a otra columna de la protoboard y, en otro orificio de esta columna, se conecta el extremo de un nuevo cable.
Entre el extremo de este nuevo cable y el extremo del cable conectado en el borne - de la pila, es donde se conectará el grafito para cerrar el circuito.
En la figura 4, se muestra el detalle del conexionado en la protoboard donde se puede observar cómo están interconectados los distintos elementos en sus columnas.
Figura 3. Circuito real conectado
Figura 4. Detalle del conexionado en la protoboard.
A continuación, en una hoja de papel o de cartulina se dibuja una línea con el lápiz de grafito (figura 5).
Para mejorar la conductividad del trazo dibujado, se recomienda usar un lápiz de dureza 4B o inferior.
Figura 5. Trazo de grafito dibujado.
A continuación, se conectan al trazo dibujado tanto el extremo del cable conectado al cátodo del LED como el extremo del cable conectado en el borne - de la pila.
En función de la distancia entre ambos bornes en el trazo de grafito, el LED iluminará con más o menos intensidad. La intensidad del LED irá aumentando a medida que se reduce la longitud del trazo de grafito, como se puede observar en la Figura 6 donde, de izquierda a derecha, se ha ido reduciendo lo longitud del trazo de grafito entre los extremos de los dos cables. Esta reducción en la intensidad de iluminación está relacionada con la resistencia eléctrica que presenta dicho trazo y que es directamente proporcional a su longitud.
Figura 6. Evolución de la intensidad del LED.
CONSEJOS Y TRUCOS:
La dureza del lápiz (el propuesto es dureza 4B) está directamente relacionado con la composición de la mina del lápiz, grafito y arcilla. Siendo los de menos dureza los que mayor proporción de grafito tienen y, por tanto, menor resistividad va a tener el trazo dibujado.
Se pueden dibujar distintos trazos con distintas lápices de distintas durezas para comprobar cómo influye la composición de la mina en la resistencia del trazo.
Se pueden dibujar distintos trazos de mayor o menor anchura para comprobar cómo influye dicha dimensión en la resistencia total que presenta el trazo.
La resistencia de 1 kΩ tiene la función de limitar la corriente máxima que puede circular por el LED y evitar sobre-corrientes que puedan romperlo. Se puede eliminar del montaje si se confía en que los alumnos no cortocircuitarán los extremos de los cables que van al trazo de grafito.
Se puede añadir un amperímetro al circuito para medir la corriente que circula por él y estimar cuál es la resistencia del trazo de grafito.
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