- Cómo acceder al simulador
- #1: Cómo realizar un circuito simple: 2 LED en serie
- #2: Conexión en paralelo
- #3: Resistencias fijas
- #4: Resistencias variables
- #5: Resistencia dependiente de la luz (LDR)
- #6: Diodos
- #7: Relé
- #8: Transistor
- #9 El circuito completo
Cómo acceder al simulador
Hoy vamos a simular diferentes circuitos electrónicos utilizando la aplicación web falstad.
Al abrir la página web aparece por defecto uno de los ejemplos. Puedes descargar el programa (Standalone (offline) versions) o ampliarlo a pantalla completa (Full Screen version).
#1: Cómo realizar un circuito simple: 2 LED en serie
Este va a ser el primer circuito que vamos a simular:
Tiene un interruptor, dos LED y dos baterías. Vamos a repasar primero cada componente.
- Batería: Contiene una o más celdas electroquímicas en las que unas reacciones químicas crean una diferencia de potencial entre dos terminales. Este potencial se puede descargar como corriente que pasa a través de una carga.
Consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un sólido, líquido o pasta conductora llamado electrolito. Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo se produce una corriente eléctrica.
- LED: Una corriente eléctrica en la dirección apropiada (positivo a negativo) hace que un diodo emita luz en una pequeña bombilla. Este efecto se llama electroluminiscencia. El color del LED se determina por el material semiconductor, no por el color de la cápsula de plástico.
Los dos terminales del LED tienen diferente longitud: El más largo es el ánodo (positivo). El más corto es el cátodo (negativo).
- Interruptor: Componente eléctrico de control y maniobra. Puede interrumpir el flujo de corriente eléctrica. Consiste en dos superficies conductoras fijas, que pueden esta o bien conectadas (ON) o desconectadas (OFF).
- Cables: Son operadores de conexión, se utilizan para transportar la electricidad. Están fabricados con metales con alta ductilidad y baja resistencia: Cobre (para voltajes bajos, como en nuestro caso) o Aluminio (para voltajes altos). Protegidos con una cubierta aislante de Plástico y Laca. En corriente continua normalmente tienen un código de colores: Rojo para el polo positivo y negro para el polo negativo.
Para empezar con un diseño, vete a las opciones de Archivo, New Blank Circuit:
Ahora tienes que Dibujar los elementos:
Ya podemos crear nuestro primer circuito, donde vamos a conectar 2 LED en serie a dos pilas de 1,5V, con un interruptor:
Date cuenta que tanto las pilas como los LEDs tienen polaridad (+ y -).
Comenzamos con las baterías. Al insertarlas y hacer clic con el botón derecho, muestra una serie de opciones, entre las que destacan:
- Editar, para cambiar el valor del voltaje (por defecto son 5V, puedes cambiarlo a 1.5V).
- Permutar terminales, para «darle la vuelta» y colocarlo en la mejor manera posible para realizar las conexiones.
- Controles deslizantes, para poder variar el voltaje (aunque en múltiplos de 0,4V) visualmente.
Aquí vemos los controles deslizantes de Voltaje o Tensión:
Ya hemos permutado las baterías (pilas) y los dos LED, y añadido un interruptor.
Aquí tienes el modelo funcionando:
#2: Conexión en paralelo
Aquí tienes el modelo funcionando:
#3: Resistencias fijas
Qué son las resistencias y cómo funcionan
Las resistencias se resisten al paso de los electrones.
- Su cuerpo está fabricado de una mezcla materiales conductores y aislantes eléctricos.
- La cantidad de esta mezcla determina el valor, que se mide en ohmios (𝛺).
- Cuanto mayor sea el tamaño de la resistencia, mejor podrá disipar el calor que produce.
- Pueden ser fija, variable o dependiente.
Para qué se usan las resistencias
- Para proteger al LED de una corriente excesiva (Resistencia en serie).
- Para proteger al transistor de una corriente excesiva (Resistencia en la base del transistor).
Resistencias fijas
- En las resistencias fijas, el valor permanece constante.
- Algunas resistencias tienen su valor impreso, pero la mayoría suelen tener unas bandas con un código de colores.
- Se pueden construir valores de resistencias a medida conectándolas en serie o en paralelo.
Ley de Ohm
La Ley de Ohm relaciona los valores de voltaje (V), intensidad de corriente (I) y resistencia (R): “La intensidad I es directamente proporcional al voltaje V e inversamente proporcional a la resistencia R”.
Aquí puedes ver una simulación:
Montaje en el simulador (Falstad)
Las resistencias se añaden mediate el menú Draw.
Para cambiar el valor, haz doble clic sobre el símbolo:
Realiza el montaje que aparece a continuación, y comprueba cómo influye el valor de cada resistencia fija en la corriente eléctrica que llega a los LED, y cómo luce cada uno de ellos. Fíjate en que cuanto más grande sea la resistencia antes del LED, menos corriente pasa por él y menos emite luz.
Si pasas el puntero del ratón sobre cada LED, aparecen los valores de la intensidad que lo recorre (I, medido en miliamperios, mA), del voltaje entre sus extremos (Vd, medido en voltios, V), y de la potencia que disipa (P, medida en milivatios, mW).
- Intensidad de corriente: Cantidad de electricidad que fluye por segundo, a través de un conductor eléctrico.
- Voltaje: Diferencia de potencial o “presión” que hace que la electricidad fluya.
- Potencia eléctrica: Energía eléctrica consumida en un segundo (“rapidez”), cuando fluye la corriente.
Realiza una tabla mostrando los valores en el circuito:
| LED | Resistencia (𝛺) | Intensidad de corriente (mA) | Diferencia de potencial o voltaje (V) | Potencia disipada (mW) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 100 | 31.054 | 1.895 | 58.835 |
| 2 | 500 | |||
| 3 | 1000 | |||
| 4 | 2000 |
#4: Resistencias variables
Qué hacen los potenciómetros y cómo funcionan
Un potenciómetro es una Resistencia variable. Convierte un movimiento de rotación del operador en un cambio de la resistencia.
Un potenciómetro tiene 3 terminales.
- Dos fijos exteriores conectados a los finales de la pista resistiva.
- Uno central conectado con un cursor que hace contacto con una tira resistiva, y que se puede mover girando el vástago.
Montaje en el simulador (Falstad)
Las resistencias variables (o potenciómetros) se encuentran en los dispositivos pasivos:
Realizar el montaje que aparece a continuación, y varía el valor de la resistencia, observando la luminosidad conseguida en la bombilla y en el LED. ¿Por qué luce tan poco la bombilla? ¿Por qué el LED se destruye si bajamos demasiado el valor de la resistencia? ¿Cómo mejorarías el circuito?
#5: Resistencia dependiente de la luz (LDR)
Qué hace una fotorresistencia y cómo funciona
Una fotorresistencia o Resistencia dependiente de la luz (LDR) es una resistencia cuyo valor disminuye cuando aumenta la intensidad de la luz incidente.
- A más luz –> Menos resistencia –> Mayor paso de electrones
- A más oscuridad –> Más resistencia –> Menos paso de electrones
Montaje en el simulador (Falstad)
La resistencia dependiente de la luz (o fotorresistencia) se encuentra en los dispositivos pasivos:
Realizar los montajes que aparecen a continuación, y varía el valor de la resistencia LDR, observando la luminosidad conseguida en el LED. ¿Qué diferencia hay entre los dos circuitos?
#6: Diodos
Qué hace un diodo y cómo funciona
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite que la corriente fluya a través de él en un solo sentido.
Montaje en el simulador (Falstad)
El diodo se encuentra en los dispositivos activos:
Realizar los montajes que aparecen a continuación, explicando por qué lucen unos LED se iluminan (conducen la corriente eléctrica) y otros no. Utiliza una fuente de alimentación de 9V.
#7: Relé
Qué hace un relé y cómo funciona
Un relé funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico.
El relé utiliza un voltaje pequeño para controlar un voltaje elevado.
El relé contiene una bobina, una armadura, y al menos un par de contactos.
- La corriente fluye a través de la bobina, que funciona como un electroimán que genera un campo magnético.
- Esto atrae a la armadura, que tiene forma de pivote que cierra los contactos.
Montaje en el simulador (Falstad)
Puedes encontrar al relé dentro de los componentes pasivos:
Haciendo clic con el botón derecho en el relé que has insertado en la simulación, puedes cambiar el número de polos que tiene:
Realizar el montaje que aparecen a continuación, comprobando la utilización del relé a distancia. Podemos utilizar varios elementos para activar.
#8: Transistor
Qué hace un transistor y cómo funciona
Un transistor es un semiconductor, lo que significa que a veces conduce la electricidad (conductor) y a veces no (aislante).
El transistor es el componente más importante de los dispositivos electrónicos modernos.
Tiene dos modos de operación:
- Un transistor amplifica la corriente.
- Un transistor puede usarse como un interruptor muy rápido.
A diferencia de un interruptor normal, el transistor no tiene contactos físicos, por lo que no se desgasta y es menos propenso a fallos.
Un transistor tiene 3 terminales o contactos, llamados base (B), colector (C), y emisor (E). Cuando la corriente fluye por la base, también lo hace desde el colector hasta el emisor
Aquí puedes ver un símil hidráulico:
Se necesita una resistencia para proteger la base del transistor de una corriente excesiva.
Montaje en el simulador (Falstad)
En el menú superior del simulador puedes abrir un ejemplo de transistor:
Cambia los parámetros del voltaje en la base del transistor (en la imagen +0.703V) y en el colector del transistor (en la imagen +2V).
Vamos a abrir otro ejemplo en el simulador, en este caso del funcionamiento de un transistor como un interruptor (switch):
Acciona el interruptor para ver el flujo de circulación de corriente eléctrica a través del transistor:
Como tarea, modifica el valor de la resistencia de 10k por otra de 2200 ohmios, y sustituye la resistencia de 300 ohmios por un LED rojo:
#9 El circuito completo
Aquí tienes un circuito completo, ¡menudo reto!
¡Mira lo que hace!
Tecnología E Ingeniería 
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