Prácticas de circuitos eléctricos

Parte 0. Preparar Tinkercad

1. Abre el navegador y entra en www.tinkercad.com.
2. Inicia sesión con la cuenta del centro. Si no tienes, pulsa Únete ahora y créala (es gratuita). Si el profesor os ha dado un código de clase, entra por ahí.
3. En el menú de la izquierda pulsa Circuitos.
4. Pulsa el botón Crear y elige Circuito. Se abre un lienzo vacío.
5. Fíjate en las tres zonas de la pantalla:
   • El lienzo central, donde montas el circuito.
   • El panel de componentes de la derecha, con un buscador arriba.
   • Arriba a la derecha, el botón Iniciar simulación.
6. Tinkercad le pone al diseño un nombre aleatorio (algo como «Grand Bombul»). Haz clic sobre él arriba a la izquierda y cámbialo por P1_tuapellido. El trabajo se guarda solo.

Parte 1. Tu primer circuito

Vamos a montar el circuito más sencillo posible: una fuente y una resistencia.

1. En el buscador del panel de componentes escribe fuente de alimentación y arrástrala al lienzo.
2. Haz clic sobre la fuente. Se abre un pequeño panel de propiedades: pon Voltaje = 9 V.
3. Busca resistencia y arrastra una al lienzo, a la derecha de la fuente.
4. Haz clic sobre la resistencia y, en sus propiedades, pon Resistencia = 100 y comprueba que la unidad seleccionada es Ω (¡no kΩ!).
5. Ahora el cableado. Haz clic en el terminal + de la fuente y, sin arrastrar, haz clic en uno de los extremos de la resistencia: se dibuja un cable.
6. Repite: clic en el otro extremo de la resistencia y clic en el terminal − de la fuente. El circuito ya está cerrado.
7. Para que se entienda mejor, selecciona el cable del + y ponlo rojo, y el del − en negro (el color se elige en el panel que sale al seleccionar el cable).
8. Pulsa Iniciar simulación. No verás nada espectacular: no hay ninguna lámpara. Lo interesante viene ahora, al medir.

Antes de medir, calcula qué intensidad debería circular aplicando la Ley de Ohm.

Parte 2. Medir VOLTAJE (voltímetro)

Para medir la tensión que hay en un componente, el multímetro se coloca en paralelo con él: una punta a cada lado, sin cortar el circuito.

1. Si la simulación está en marcha, pulsa Detener simulación.
2. Busca multímetro en el panel y arrástralo al lienzo, cerca de la resistencia.
3. Haz clic sobre el multímetro y, en sus propiedades, elige el modo Voltaje.
4. Conecta la punta roja del multímetro al extremo de la resistencia que está del lado del + de la fuente.
5. Conecta la punta negra al otro extremo de la resistencia.
6. Comprueba que no has cortado ningún cable: el circuito de antes sigue completo y el multímetro se ha añadido «al lado».
7. Pulsa Iniciar simulación y anota la lectura en la tabla del final.

Parte 3. Medir INTENSIDAD (amperímetro)

La corriente es lo que atraviesa el circuito, así que el multímetro tiene que ponerse en serie: hay que cortar el circuito e intercalarlo, para que la corriente pase por dentro de él.

1. Pulsa Detener simulación.
2. Haz clic sobre el cable que une la resistencia con el terminal − de la fuente y pulsa Supr para borrarlo. El circuito queda abierto.
3. Cambia el modo del multímetro a Corriente.
4. Conecta la punta roja al extremo libre de la resistencia.
5. Conecta la punta negra al terminal − de la fuente. Ahora el multímetro forma parte del circuito: lo has cerrado «a través» de él.
6. Pulsa Iniciar simulación y anota la lectura. Fíjate bien en la unidad: puede mostrarlo en amperios (A) o en miliamperios (mA).

Parte 4. Medir RESISTENCIA (óhmetro)

La resistencia se mide con el componente sin tensión y, a ser posible, fuera del circuito.

1. Pulsa Detener simulación.
2. En una zona libre del lienzo, arrastra una resistencia nueva y ponle 220 Ω. No la conectes a la fuente.
3. Cambia el modo del multímetro a Resistencia (si te hace falta, arrastra un segundo multímetro).
4. Conecta una punta a cada extremo de esa resistencia suelta.
5. Pulsa Iniciar simulación y anota el valor que marca.
6. Compáralo con el valor nominal (220 Ω) y con lo que dirían las bandas de colores de esa resistencia (repasa la teoría del tema si no te acuerdas del código).

Parte 5. Circuito en SERIE

Monta este circuito con tres resistencias en serie, una detrás de otra, formando un único camino.

1. Crea un diseño nuevo (Circuitos → Crear → Circuito) y llámalo P1_tuapellido_serie. Así no pierdes el anterior.
2. Coloca la fuente a 9 V y tres resistencias de 100 Ω, 220 Ω y 680 Ω.
3. Cablea en serie: del + de la fuente a R₁; de R₁ a R₂; de R₂ a R₃; y de R₃ al − de la fuente. Un solo camino cerrado.
4. Antes de medir, calcula en tu cuaderno la resistencia total, la intensidad y la tensión en cada resistencia.
5. Con el multímetro en Voltaje, mide en paralelo la tensión de R₁, luego la de R₂ y luego la de R₃. Anótalas.
6. Con el multímetro en Corriente, córtalo por un punto cualquiera e intercálalo para medir la intensidad del circuito.
7. Repite la medida de corriente en otro punto distinto del circuito. ¿Sale lo mismo? Anótalo: esa es la propiedad clave del circuito serie.

Parte 6. Circuito en PARALELO

Ahora las resistencias se colocan en ramas distintas: la corriente se reparte entre ellas.

1. Crea otro diseño nuevo, P1_tuapellido_paralelo.
2. Coloca la fuente a 9 V y dos resistencias: 1 kΩ y 2 kΩ (escribe 1 y 2 y elige la unidad kΩ).
3. Cablea en paralelo: los dos extremos de arriba de ambas resistencias van al mismo punto (al +), y los dos de abajo al mismo punto (al −).
4. Calcula antes: la tensión de cada rama, la corriente de cada rama y la corriente total.
5. Mide con el voltímetro la tensión en R₁ y en R₂. ¿Qué observas?
6. Mide con el amperímetro la corriente de la rama de R₁, luego la de la rama de R₂, y por último la corriente total (intercalándolo justo a la salida de la fuente, antes de que el circuito se bifurque).

Parte 7. Puntos extra (voluntario)

Solo si has terminado todo lo anterior. Los tres retos siguientes suman hasta 2 puntos extra sobre la nota de la práctica. Puedes hacer los que quieras: no hace falta hacerlos todos.

Extra 1. Circuito mixto (+0,5)

1. Monta el circuito en un diseño nuevo, P1_tuapellido_mixto.
2. Calcula primero: la resistencia equivalente del paralelo, la resistencia total, la intensidad que sale de la fuente, la tensión en R₁ y la tensión en el bloque en paralelo.
3. Mide con el multímetro la tensión en R₁, la tensión en el paralelo y la corriente total.
4. Comprueba que la tensión de R₁ más la del paralelo suman los 9 V de la fuente.

Extra 2. Circuito mixto avanzado (+0,75)

Un escalón más: aquí hay una resistencia en serie, dos en paralelo y otra en serie, y además la fuente es de 12 V. Tendrás que ir por partes: primero resuelve el paralelo, y luego trátalo como si fuese una sola resistencia.

1. Crea un diseño nuevo, P1_tuapellido_avanzado, y pon la fuente a 12 V.
2. Coloca las cuatro resistencias: 200 Ω, 600 Ω, 300 Ω y 100 Ω, y cablea como en el esquema.
3. Calcula primero, por este orden: la resistencia equivalente del paralelo (R₂ ∥ R₃), la resistencia total, la intensidad que sale de la fuente y la tensión en R₁, en el bloque paralelo y en R₄.
4. Mide con el voltímetro la tensión en R₁, en el bloque paralelo y en R₄. Comprueba que las tres suman los 12 V de la fuente.
5. Mide con el amperímetro la corriente total y la de cada rama del paralelo. Comprueba que las dos ramas suman la total.
6. Responde: ¿por qué rama del paralelo pasa más corriente, por la de 600 Ω o por la de 300 Ω? ¿Por qué?

Extra 3. Tu primer LED (+0,75)

Un LED es un diodo que emite luz. Se comporta de forma muy distinta a una resistencia, y por eso merece la pena montarlo:

• Tiene polaridad: solo deja pasar la corriente en un sentido. Al revés, simplemente no luce.
• No cumple la Ley de Ohm. Un LED «se queda» siempre con una tensión casi fija (un LED rojo, unos 2 V), pase la corriente que pase.
• Por eso necesita siempre una resistencia limitadora en serie: es ella la que fija cuánta corriente circula. Sin ella, el LED se quema.

Calcula antes la resistencia limitadora. Si el LED se queda con 2 V, a la resistencia le sobran 9 − 2 = 7 V. Y si queremos que por el LED pasen unos 20 mA (lo normal), la fórmula es:

1. Crea un diseño nuevo, P1_tuapellido_led, con la fuente a 9 V.
2. Busca LED en el panel de componentes y arrástralo. En sus propiedades elige el color rojo.
3. Identifica sus dos patillas: el ánodo (la patilla larga, va al +) y el cátodo (la corta, del lado plano, va al −). En Tinkercad, si pasas el ratón por encima de cada patilla te indica cuál es.
4. Coloca una resistencia de 330 Ω.
5. Cablea en serie: del + de la fuente a la resistencia; de la resistencia al ánodo del LED; del cátodo del LED al − de la fuente.
6. Pulsa Iniciar simulación: el LED debe encenderse.
7. Mide y anota tres cosas: la tensión en el LED, la tensión en la resistencia y la corriente del circuito. Comprueba que las dos tensiones suman los 9 V.

Ahora los dos experimentos interesantes:

1. Dale la vuelta al LED (cátodo al +, ánodo al −) y simula. ¿Qué ocurre? Anótalo y explica por qué.
2. Quita la resistencia y conecta el LED directamente a los 9 V. Simula y observa lo que pasa. Anótalo: es exactamente lo que ocurriría en el taller si te olvidas de la resistencia.

Parte 8. Conclusiones

Para terminar, responde en tu informe:

1. ¿Cómo se conecta el voltímetro y cómo el amperímetro? ¿Por qué no se pueden conectar igual?
2. En el circuito serie, ¿qué magnitud se mantiene igual en todos los puntos y cuál se reparte?
3. En el circuito paralelo, ¿qué magnitud se mantiene igual en todas las ramas y cuál se reparte?
4. ¿Coinciden tus medidas con tus cálculos? Si hay diferencias pequeñas, ¿a qué crees que se deben?
5. ¿Qué pasaría si conectases el multímetro en modo Corriente directamente entre el + y el − de la fuente?
6. (Si has hecho el Extra 3) ¿Por qué un LED necesita siempre una resistencia en serie, y cómo se calcula su valor?

Entrega

• Un único documento en PDF llamado P1_apellido_nombre.pdf.
• Debe contener: una captura de pantalla de cada circuito con la simulación en marcha y el multímetro marcando, las tablas completas (calculado y medido), los cálculos hechos a mano y las conclusiones.
• Comparte además los diseños de Tinkercad con el profesor si se te indica.

Cómo se evalúa (rúbrica, 10 puntos)

• Circuito básico montado y simulando (1,0)
• Medida de voltaje correcta, con el voltímetro en paralelo (1,5)
• Medida de intensidad correcta, con el amperímetro en serie (1,5)
• Medida de resistencia correcta, sin alimentación (1,0)
• Circuito serie: tabla completa y comprobación de que V₁+V₂+V₃ = 9 V (2,0)
• Circuito paralelo: tabla completa y comprobación de que I₁+I₂ = I total (2,0)
• Conclusiones y comparación entre lo medido y lo calculado (1,0)

Los retos de la Parte 7 son voluntarios y suman hasta 2 puntos extra: circuito mixto (+0,5), circuito mixto avanzado (+0,75) y LED (+0,75).

Parte 1. Cómo funciona una protoboard

Una protoboard permite montar circuitos sin soldar: por dentro tiene láminas metálicas que unen ciertos agujeros entre sí. Entender qué está unido con qué es la mitad de la práctica.

Compruébalo tú mismo con el polímetro, sin montar nada todavía:

1. Pon el polímetro en modo continuidad (el símbolo del pitido). Junta las dos puntas: debe pitar.
2. Mete una punta en un agujero cualquiera de una columna y la otra en otro agujero de la misma columna. ¿Pita?
3. Ahora una punta en una columna y la otra en la columna de al lado. ¿Pita?
4. Prueba entre un agujero de la mitad de arriba y el que tiene enfrente, al otro lado del canal central. ¿Pita?
5. Por último, dos agujeros cualesquiera del mismo bus de alimentación, uno en cada extremo de la placa. ¿Pita?
6. Anota las cinco respuestas y dibuja en tu cuaderno qué está unido con qué.

Parte 2. Conocer el polímetro

El polímetro real tiene dos cosas que el simulador no tiene: bornes donde enchufar las puntas y un selector de rango.

• Borne COM: ahí va siempre la punta negra.
• Borne VΩmA: la punta roja, para medir tensión, resistencia y corrientes pequeñas.
• Borne 10A: solo para corrientes grandes. En estas prácticas no lo vas a necesitar.
• Selector: zonas de tensión continua, tensión alterna, resistencia, corriente y continuidad.

1. Identifica en tu polímetro los tres bornes y las zonas del selector. Dibújalo en tu cuaderno y etiquétalo.
2. Mide la tensión de la fuente (o de la pila) antes de montar nada. ¿Da exactamente 9,00 V? Anótalo.

Parte 3. Circuito en serie real

El mismo de la P1: 100 Ω, 220 Ω y 680 Ω en serie a 9 V.

1. Antes de montar, mide cada resistencia por separado con el óhmetro y anota su valor real. Casi seguro que no es exactamente el nominal.
2. Monta las tres en serie en la protoboard: el final de una y el principio de la siguiente, en la misma columna.
3. Lleva la alimentación a los buses y de ahí al circuito con cables puente. Revisa el montaje antes de dar tensión.
4. Enciende la fuente a 9 V y mide la tensión en cada resistencia (puntas en paralelo, sin desmontar nada).
5. Mide la intensidad: apaga, abre el circuito por un punto, intercala el polímetro en modo corriente, enciende y mide. Al acabar, vuelve a dejar la punta roja en VΩmA.

Parte 4. Circuito en paralelo real

1. Desmonta el anterior y monta en paralelo 1 kΩ y 2,2 kΩ a 9 V. (En la P1 usabas 2 kΩ, pero 2 kΩ no es un valor comercial: por eso aquí va 2,2 kΩ, que sí lo es. Lo verás en la P3.)
2. Mide la tensión en cada rama. ¿Son iguales?
3. Mide la corriente de cada rama y la corriente total. ¿Suman?
4. Recalcula usando los valores reales que mediste de las resistencias y compara.

Parte 5. El LED, ahora de verdad

1. Monta el LED con su resistencia de 330 Ω en serie, a 9 V. Recuerda la polaridad: patilla larga al +, patilla corta al −.
2. Si no luce, no subas la tensión: lo más probable es que lo tengas del revés. Dale la vuelta.
3. Mide la tensión en el LED y la corriente que circula. Compáralas con lo que te salió en el simulador.

Parte 6. ¿Por qué no coincide exactamente?

Tus medidas reales no darán los números redondos del simulador. Eso no es un error tuyo: es la realidad. Las causas son siempre estas cuatro:

• Tolerancia de las resistencias: una de 680 Ω con banda dorada (±5 %) puede valer de verdad entre 646 y 714 Ω.
• Precisión del polímetro: también tiene su propio margen de error.
• Resistencia de los contactos de la protoboard y de los cables.
• La fuente no da exactamente 9,00 V.

Calcula, para dos de tus medidas, el error relativo:

Si te sale por debajo del 5 %, tu montaje es correcto. Si sale mucho mayor, algo está mal: revisa el cableado, el rango del polímetro o si has confundido alguna resistencia.

Parte 7. Retos de montaje (voluntario)

Si terminas las partes anteriores, sube de nivel. Estos circuitos tienen más componentes y más cables: aquí es donde se aprende a organizar una protoboard. Puedes hacer los que quieras, en cualquier orden; suman hasta 2 puntos extra.

Material de los retos

• LED: 6 rojos, 1 amarillo y 1 verde (todos de 5 mm, no uses azules ni blancos: necesitan más de 3 V cada uno).
• Resistencias: 3 × 330 Ω, 2 × 220 Ω, 2 × 1 kΩ y 2 × 2,2 kΩ.
• Un potenciómetro de 10 kΩ.

Reto 1. Dos LED en serie (+0,25)

1. Calcula antes la corriente. Cada LED rojo se queda con unos 2 V, así que a la resistencia le quedan 9 − 2 − 2 V.
2. Monta el circuito. El cátodo del LED 1 va en la misma columna que el ánodo del LED 2.
3. Mide la tensión en cada LED, en la resistencia y la corriente. Comprueba que las tres tensiones suman la de la fuente.
4. Experimento: saca uno de los LED de la placa. ¿Qué le pasa al otro? Explica por qué.

Reto 2. Tres LED en paralelo (+0,5)

1. Lleva el + y el − a los buses. Monta cada rama (resistencia + LED) entre el bus + y el bus −.
2. Mide la tensión en cada LED. ¿Son iguales los tres colores?
3. Mide la corriente de cada rama y la corriente total. ¿Suman?
4. Experimento: apaga, quita dos resistencias y une las tres ramas para que una sola resistencia de 330 Ω alimente a los tres LED a la vez. Enciende. ¿Lucen igual? ¿Cuál brilla más? Mide la corriente de cada LED.

Reto 3. Panel de seis LED (+0,5)

El montaje más grande de la práctica: un circuito mixto con dos ramas en paralelo, y en cada una tres LED en serie con su resistencia. Así se construyen las tiras y los paneles de LED reales.

1. Calcula la resistencia de cada rama: R = (9 − 3 · 2) / 0,015. Busca el valor comercial más cercano.
2. Monta primero una rama completa, enciende y comprueba que lucen sus tres LED. Solo entonces monta la segunda.
3. Mide: la tensión en cada LED (D1 a D6), en cada resistencia, la corriente de cada rama y la total.
4. Si tienes fuente regulable, baja la tensión a 8 V. ¿Cuánto cambia la corriente? Compáralo con lo que pasaría con un solo LED.

Reto 4. Regulador de brillo (+0,25)

1. Conecta solo dos patillas del potenciómetro: la central (cursor) y una de los extremos.
2. Monta el circuito y gira el mando de un tope a otro. Mide la corriente en los dos topes.
3. Pregunta: ¿para qué sirve la resistencia fija de 330 Ω si ya hay un potenciómetro? No la quites para comprobarlo: razónalo con un cálculo.

Reto 5. Puente de resistencias (+0,5)

Hasta ahora siempre medías la tensión en un componente. Aquí vas a medirla entre dos puntos cualesquiera del circuito. Son dos divisores de tensión en paralelo; el voltímetro va entre sus puntos medios A y B.

1. Monta el puente con los valores del esquema. Mide la tensión de A y de B respecto al − de la fuente (punta negra en −). Luego mide V_AB directamente (punta roja en A, negra en B).
2. Apaga y sustituye R₂ por una de 2,2 kΩ. Repite las tres medidas.
3. Apaga y sustituye ahora también R₃ por una de 1 kΩ. Repite las medidas. ¿Qué ha pasado con V_AB?

Para cada reto que hagas, incluye en el PDF: foto del montaje funcionando, cálculos previos, medidas y la respuesta al experimento.

Entrega

• Un PDF llamado P2_apellido_nombre.pdf con fotos de cada montaje, las tablas completas, los cálculos, los errores relativos y las respuestas de la Parte 1.
• Si haces retos de la Parte 7, añádelos al final del mismo PDF.

Cómo se evalúa (rúbrica, 10 puntos)

• Conexiones de la protoboard identificadas y comprobadas con continuidad (1,5)
• Uso correcto del polímetro: bornes, selector y rango (1,5)
• Circuito serie montado y medido correctamente (2,0)
• Circuito paralelo montado y medido correctamente (2,0)
• LED montado con su resistencia y la polaridad correcta (1,0)
• Tabla comparativa y cálculo del error relativo (1,5)
• Orden, seguridad y recogida del puesto (0,5)

Los retos de la Parte 7 son voluntarios y suman hasta 2 puntos extra: LED en serie (+0,25), LED en paralelo (+0,5), panel de seis LED (+0,5), regulador de brillo (+0,25) y puente de resistencias (+0,5).

Parte 1. El código de colores

En una resistencia de cuatro bandas, las dos primeras son cifras, la tercera es el multiplicador (cuántos ceros añadir) y la cuarta es la tolerancia.

Parte 2. Lee estas resistencias

Indica el valor y la tolerancia de cada una. Escribe el resultado en ohmios y, si procede, también en kΩ.

1. Marrón · Negro · Rojo · Dorado
2. Rojo · Rojo · Marrón · Dorado
3. Amarillo · Violeta · Marrón · Dorado
4. Azul · Gris · Naranja · Dorado
5. Marrón · Negro · Naranja · Plateado
6. Verde · Azul · Negro · Dorado

Parte 3. Ahora al revés

Indica qué bandas de colores tendría cada una de estas resistencias:

1. 330 Ω ±5 %
2. 4,7 kΩ ±5 %
3. 100 Ω ±5 %
4. 2,2 kΩ ±5 %

Parte 4. Comprobación con el polímetro

1. Coge seis resistencias reales de la caja del taller.
2. Lee sus bandas y anota el valor nominal y la tolerancia.
3. Mídelas con el óhmetro y anota el valor real.
4. Calcula el margen que permite la tolerancia y comprueba si el valor medido está dentro.

Parte 5. Valores comerciales

No existen todos los valores imaginables. Las resistencias se fabrican en series normalizadas; la más común es la serie E12, con estos doce valores (y sus múltiplos por 10, 100, 1000…):

10 · 12 · 15 · 18 · 22 · 27 · 33 · 39 · 47 · 56 · 68 · 82

Por eso existen 100 Ω, 220 Ω, 330 Ω, 470 Ω, 680 Ω, 1 kΩ o 2,2 kΩ, pero no existe una de 350 Ω. ¿Te suena? Es exactamente lo que te pasó con el LED de la P1: calculaste 350 Ω y tuviste que usar 330 Ω.

1. Para cada uno de estos valores calculados, di qué resistencia comercial de la serie E12 usarías: 350 Ω, 1,5 kΩ, 75 Ω y 900 Ω.
2. En el caso del LED, ¿es más seguro elegir el valor comercial por encima o por debajo del calculado? Explica por qué.

Parte 6. Identifica otros componentes

En la caja del taller hay más cosas además de resistencias. Localiza una de cada, hazle una foto y explica para qué sirve:

Entrega

• Un PDF llamado P3_apellido_nombre.pdf con las lecturas de las Partes 2 y 3, la tabla de la Parte 4, las respuestas de la Parte 5 y las fotos con la explicación de la Parte 6.

Cómo se evalúa (rúbrica, 10 puntos)

• Lectura correcta de las seis resistencias de la Parte 2 (3,0)
• Conversión de valor a bandas de la Parte 3 (2,0)
• Medida con el óhmetro y comprobación de la tolerancia (2,0)
• Valores comerciales de la serie E12 y razonamiento del LED (1,5)
• Identificación de los seis componentes (1,0)
• Presentación, orden y conclusiones (0,5)