Coloca piezas en el tablero y mira cómo circula la corriente, se encienden las bombillas y marcan los medidores mientras construyes. Después resuelve puzles de circuitos: de una sola bombilla a la luz de una escalera con dos interruptores.
Elige una pieza y toca una línea de la cuadrícula para colocarla. Con el cable puedes arrastrar para dibujar varios tramos de una vez. Toca un interruptor para abrirlo o cerrarlo y usa Seleccionar para ver la tensión, la corriente y la potencia de cualquier pieza. Carga un ejemplo para comparar serie y paralelo.
Ejemplos:
Tensión de la pila
Corriente de la pila
Resistencia total
Potencia total
Teclado: las flechas mueven el cursor, Espacio lo gira, Intro usa la pieza elegida y Supr la quita. Las bombillas son de 6 V 3 W (12 Ω). Cables, interruptores y amperímetros cuentan como resistencia casi nula y los voltímetros como casi infinita.
Elige una pieza de tu bandeja y toca una línea para colocarla; con Cable puedes arrastrar varios tramos. Toca un interruptor colocado para cambiarlo, toca otra vez una pieza para recogerla o usa Borrar. Las piezas sobre fondo gris son fijas. Con menos piezas y sin pista consigues tres estrellas.
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Precisión
Qué es un circuito
Un circuito eléctrico es un lazo cerrado por el que puede circular la corriente. La pila no crea carga: empuja la que ya hay en los cables, igual que una bomba empuja el agua por una tubería cerrada. La corriente sale del borne +, atraviesa bombillas y resistencias y vuelve al borne −. Si el lazo se rompe en cualquier punto, por un cable cortado, una bombilla quitada o un interruptor abierto, el empuje no tiene adónde ir y la corriente se detiene en todo el circuito a la vez.
El sentido de + a − se llama corriente convencional y es el que usan todos los esquemas de los libros. Las partículas que de verdad se mueven en un cable metálico son los electrones, que tienen carga negativa y se desplazan al revés, de − a +. Las dos descripciones dan los mismos resultados en todos los circuitos de esta página; los puntos que se mueven en el tablero siguen el sentido convencional.
Tensión, corriente y resistencia
Tres magnitudes describen cualquier circuito. La tensión (V, en voltios) es el empuje que la pila da a cada porción de carga. La corriente (I, en amperios) es cuánta carga pasa por un punto cada segundo. La resistencia (R, en ohmios, Ω) es cuánto se opone una pieza al paso. En la imagen del agua, la tensión es la presión, la corriente es el caudal y la resistencia es un tramo estrecho de tubería.
La ley de Ohm las une: V = I × R. Una bombilla de esta página tiene 12 Ω, así que con una pila de 6 V lleva I = 6 ÷ 12 = 0,5 A. Despejando, la misma ley da R = V ÷ I, que es justo el nivel 8 del puzle: para obtener 0,5 A con 6 V necesitas 12 Ω en total, sea una resistencia o varias.
Circuitos en serie: un solo camino
En un circuito en serie las piezas están una detrás de otra en un único camino, así que por todas pasa la misma corriente. Las resistencias se suman: dos bombillas de 12 Ω dan 24 Ω, la corriente baja a 6 ÷ 24 = 0,25 A y los 6 V de la pila se reparten, 3 V en cada bombilla. Carga el ejemplo Serie en el constructor y toca cada bombilla para ver esos valores.
De ahí salen dos cosas. Cada bombilla recibe la mitad de tensión y la mitad de corriente, es decir, un cuarto de la potencia, y brilla mucho menos. Y si una bombilla falla, el único camino se rompe y se apagan todas, por eso las antiguas guirnaldas de luces se apagaban de golpe. El nivel 7 lo aprovecha a propósito: un interruptor colocado entre los extremos de una bombilla da a la corriente un atajo para saltársela.
Circuitos en paralelo: varios caminos
En un circuito en paralelo cada pieza tiene su propia rama conectada directamente a la pila. Todas las ramas reciben la tensión completa, así que dos bombillas de 12 Ω en paralelo llevan 0,5 A cada una y brillan igual que una sola. La pila entrega la suma de las corrientes de las ramas, aquí 1 A. Con una tercera bombilla, la pila tiene que dar 1,5 A.
Como cada rama es un camino más, la resistencia conjunta es menor que la de cualquier rama: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂, así que 12 Ω y 12 Ω en paralelo equivalen a 6 Ω. Las casas se cablean así para que cada lámpara y cada enchufe reciban la misma tensión y se puedan encender por separado. Los niveles 4 a 6 lo practican y terminan con dos interruptores que controlan una bombilla cada uno.
Circuitos mixtos y resistencias combinadas
Los circuitos reales mezclan las dos formas. El truco es simplificar paso a paso: sustituir cada grupo puramente en serie o puramente en paralelo por una resistencia equivalente y repetir. Las tres resistencias de 4 Ω del nivel 9 lo muestran: dos en paralelo dan 2 Ω, y ese par en serie con la tercera da 4 + 2 = 6 Ω, así que 6 V hacen circular exactamente 1 A.
Las resistencias en serie también se reparten la tensión en proporción a su valor; es lo que se llama divisor de tensión. Con 4 Ω y 12 Ω en serie a 24 V, la corriente es 24 ÷ 16 = 1,5 A, así que la de 12 Ω recibe 1,5 × 12 = 18 V y la de 4 Ω los 6 V restantes. El ejemplo Mixto del constructor pone un voltímetro entre los extremos de una resistencia para verlo.
Potencia y brillo
El brillo de una bombilla depende de su potencia, la energía que convierte en luz y calor cada segundo. La potencia es P = V × I, en vatios, y con la ley de Ohm también se escribe P = I² × R o P = V² ÷ R. Las bombillas de aquí son de 6 V 3 W: con 6 V llevan 0,5 A y consumen 3 W, que el simulador muestra como brillo del 100 %.
Como la potencia crece con el cuadrado de la tensión, reducir la tensión a la mitad deja la potencia en un cuarto. Por eso dos bombillas en serie marcan un 25 % cada una, y por eso el nivel 10 pide 12 Ω en serie para bajar una bombilla a un cuarto. Al revés, 12 V en una bombilla de 6 V dan cuatro veces su potencia nominal y el constructor avisa de que se fundiría.
Medidores, interruptores y cortocircuitos
El amperímetro mide la corriente que lo atraviesa, así que va en serie, en línea con la pieza, y casi no tiene resistencia. El voltímetro compara dos puntos, así que va en paralelo, entre los extremos de la pieza, y tiene una resistencia enorme para no alterar el circuito. Si los pones al revés, el efecto es drástico: un amperímetro entre los extremos de una bombilla la cortocircuita y un voltímetro en serie bloquea casi toda la corriente. El nivel 11 comprueba las dos cosas.
Un cortocircuito es un camino casi sin resistencia de un borne de la pila al otro. La ley de Ohm predice entonces una corriente enorme que calienta el cable y agota o estropea la pila; en casa, fusibles y automáticos existen precisamente para cortarla. El constructor marca el cortocircuito en rojo. Los interruptores, por último, son huecos que se pueden controlar, y la luz de escalera del nivel 12 usa dos conmutadores para que cualquiera de ellos pueda cambiar siempre la lámpara.
Cómo calcula el simulador
Cada punto de la cuadrícula es un nodo y cada pieza une dos nodos. El simulador plantea la ley de corrientes de Kirchhoff en cada nodo (la corriente que entra es igual a la que sale) y resuelve el sistema de ecuaciones, un método llamado análisis nodal, cada vez que cambias algo. Cables, interruptores cerrados y amperímetros tienen una resistencia diminuta de 0,0001 Ω, la pila 0,001 Ω de resistencia interna y los voltímetros 10 MΩ; así el cálculo es estable y coincide con los valores ideales de los libros con mucho menos de un 0,1 % de diferencia.
Es un modelo para aprender, no una herramienta de ingeniería. Las bombillas se tratan como resistencias fijas de 12 Ω, aunque la resistencia de un filamento real se multiplica al calentarse. Las pilas no se gastan, los cables no se funden y no hay condensadores, bobinas ni corriente alterna. Dentro de esos límites, cada número que ves sale exactamente de la ley de Ohm y de las reglas de serie y paralelo descritas arriba.
¿Por qué las bombillas en serie brillan menos que en paralelo?
En serie las bombillas se reparten la tensión de la pila y por ambas pasa la misma corriente, más pequeña. Dos bombillas iguales reciben la mitad de tensión y la mitad de corriente cada una: un cuarto de la potencia. En paralelo cada bombilla está conectada directamente a la pila, recibe toda la tensión y brilla como si estuviera sola.
Si las ramas en paralelo bajan la resistencia total, ¿por qué no brillan más las bombillas?
La resistencia total más baja hace que la pila entregue más corriente en conjunto, pero esa corriente extra se reparte entre las ramas nuevas. Cada bombilla sigue teniendo la misma tensión, lleva la misma corriente y brilla igual. Solo la pila trabaja más, y por eso una pila real se gasta antes con muchas cargas.
¿Qué pasa exactamente en un cortocircuito?
Un cable casi sin resistencia une los bornes de la pila saltándose las bombillas. Por la ley de Ohm la corriente se hace enorme, limitada solo por la resistencia interna de la pila. Las bombillas se apagan porque la corriente toma el camino fácil, el cable se calienta y la pila se agota rápido o se estropea. Fusibles y automáticos existen para cortarla.
¿Cómo se conectan bien el amperímetro y el voltímetro?
El amperímetro va en serie: abre el circuito y colócalo en el hueco para que la corriente que quieres medir pase por él. El voltímetro va en paralelo: une sus dos extremos con los dos extremos de la pieza que mides, sin abrir nada. El nivel 11 del puzle pide hacer las dos cosas a la vez.
¿Cómo funciona la luz de una escalera con dos interruptores?
Cada interruptor es un conmutador que une su cable común con uno de dos caminos, a o b. Los dos conmutadores están unidos por ambos caminos, así que la lámpara solo se enciende cuando los dos eligen el mismo. Al cambiar cualquiera, los caminos dejan de coincidir o vuelven a coincidir, de modo que la lámpara siempre cambia. En Estados Unidos se llaman 3-way.
¿Qué precisión tiene el simulador?
Resuelve el circuito de forma exacta con análisis nodal, con resistencias diminutas para los cables y una muy grande para los voltímetros, así que sus valores coinciden con las respuestas ideales de los libros con mucho menos de un 0,1 % de diferencia. Las simplificaciones están en las piezas: las bombillas mantienen 12 Ω fijos en vez de cambiar con la temperatura, las pilas no se gastan y no hay condensadores, bobinas ni corriente alterna.