Todo sobre los circuitos eléctricos

Material didáctico que acompaña al producto Class Set Electrical Control

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Introducción al tema

Los circuitos eléctricos son la base para innumerables cosas, desde simples interruptores de luz para iluminar habitaciones, pasando por procesadores de alimentos, hasta robots y ordenadores. Con tensiones eléctricas bajas, por ejemplo, provenientes de una batería, se pueden representar gráficamente, experimentar y comprender fenómenos eléctricos y tecnológicos:

¿Cómo funciona una linterna?
¿Cómo enciendo y apago un motor eléctrico?
¿Cómo puedo cambiar la dirección de giro de un motor?
¿Cómo puedo controlar una lámpara desde varios sitios, como en la iluminación de una escalera?
¿Cómo funcionan los controles eléctricos simples?
 

Definición

La electricidad es la rama de la física que se ocupa de la carga eléctrica y su aplicación:

En una fuente de alimentación, por ejemplo una batería, se almacenan carga eléctrica y energía. La carga eléctrica está presente en sus formas «positiva» y «negativa». En una batería recargable – como un acumulador, abreviado como acum. – la energía ingresa con la carga.
Un consumidor es el dispositivo que utilizará la corriente eléctrica: Una lámpara se enciende, un motor gira y puede realizar un trabajo.
Un circuito eléctrico se crea cuando circula la carga eléctrica entre dos polos – un polo positivo y un polo negativo –. Entonces, la carga eléctrica circula desde la fuente de alimentación al consumidor y de regreso. La energía circula con la corriente y es utilizada por el consumidor para su respectivo fin. Por eso es que la batería o el acumulador en algún momento se vacían (descargan).
La corriente circula por conductos eléctricos, por ejemplo, una pieza de metal en forma de cable.
Los interruptores eléctricos se utilizan para controlar el flujo de corriente. Estos posibilitan el flujo de corriente o lo interrumpen. Así podemos encender o apagar una linterna o un motor.

La corriente eléctrica puede transportar energía muy rápidamente a grandes distancias y puede utilizarse para los más diversos fines. Esto la vuelve muy versátil y útil como prácticamente ninguna otra cosa en el mundo.

Historia

Sin ser conscientes de ello, ya hace decenas de miles de años los seres humanos podían observar un fenómeno eléctrico muy impresionante: el rayo en una tormenta. Aquí circula una enorme carga eléctrica con mucha energía en una fracción de segundo desde las nubes de tormenta hasta el suelo. El efecto es tan fuerte que los árboles podían casi «volar» porque la energía liberada por el rayo es suficiente para llevar instantáneamente el agua almacenada en el árbol a ebullición (hervor) y así hacer que la madera estalle.

Es probable que todos hayan tenido alguna vez una experiencia inofensiva con la electricidad, como al peinarse el cabello con un peine de plástico y luego notar que «se le pusieron los pelos de punta». Estos se cargaron de electricidad por la fricción del peine. Tales efectos fueron observados ya alrededor del año 600 a. C. en la fricción con ámbar.

Ya en el último siglo a. C. se creó un antecedente de una «batería»: Una varilla de hierro y una de cobre se sumergían en un electrolito, como lo llamaríamos hoy en día. Como electrolito se utilizaba en aquel entonces simplemente – ¡jugo de uva!

Recién en los últimos 400 años, aproximadamente, se ha estudiado sistemáticamente la electricidad. Alrededor del comienzo del siglo XIX, se descubrió la acción recíproca entre la corriente eléctrica circulante y el magnetismo – la base para los posteriores motores eléctricos. El físico británico Michael Faraday plasmó las leyes naturales de la electricidad en fórmulas matemáticas. De este modo, podían realizarse cálculos cuantitativos de los fenómenos eléctricos.

Desde entonces, el avance del conocimiento y la aplicación práctica han avanzado paralelamente a un ritmo cada vez mayor. Pensemos en la lámpara incandescente, los primeros telégrafos, la primera transmisión radiofónica, radio, teléfono, televisión, trenes de propulsión eléctrica y otros vehículos, la calculadora de bolsillo – hasta los satélites de telecomunicación, los teléfonos inteligentes, los microcontroladores y los grandes centros de datos.
 

Fundamentos

Los siguientes componentes sirven de introducción a la electricidad y a la electromecánica con fischertechnik:

El soporte de batería contiene una pila de 9 V o un acumulador correspondiente. Este dispone de un interruptor de encendido/apagado/cambio de polos.
Un diodo emisor de luz (LED) funciona como lámpara.
Un motor eléctrico potente, pequeño y silencioso para accionar los modelos. Al tratarse de un motor de corriente continua, puede cambiarse su dirección de giro invirtiendo la polaridad (intercambiando las conexiones).

El pulsador fischertechnik es un interruptor de rearme automático, mediante el cual pulsando un botón conmuta un contacto «central» de un contacto de «reposo» a un contacto de «trabajo». Puede utilizarse no solo para encender y apagar consumidores, sino también para montar ingeniosos controles mediante conexiones eléctricas adecuadas.
Los cables con conectores crean la conexión eléctrica entre los componentes.

Desde luego, todo esto se adapta perfectamente en el sistema fischertechnik, de modo que no solo se representan las funciones principales de la ingeniería eléctrica, sino que pueden crearse modelos funcionales de máquinas realistas.

Más información

Sobre electricidad en general:

Central de medios de comunicación social en internet, organización registrada: Electricidad

Ingeniería eléctrica con fischertechnik:

Falk, Stefan: Controles de motor (Filminas sobre el curso, Descargar PDF). En: Iniciativa tecnológica de Karlsruhe, Materiales de trabajo. Karlsruhe, 2017.
ft:pedia: Sinopsis del artículo (buscar «controles de motor» o «electromecánica»). Varios autores (la ft:pedia es una revista de publicación trimestral en PDF por y para seguidores de fischertechnik)
 
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