Energía
Circuitos en serie y en paralelo, imanes y brújula
Al terminar vas a poder nombrar las partes de un circuito y decir qué pasa si falta una, predecir qué ocurre cuando se quema un bombillo en serie y cuando se quema en paralelo, explicar por qué no se puede tener un imán de un solo polo, y decir por qué la aguja de una brújula se acomoda sola.
Un circuito es un camino cerrado
Para que la corriente circule tiene que haber un camino completo de ida y vuelta. Ese camino es el circuito, y siempre tiene las mismas cuatro partes:
- La fuente, que empuja las cargas: una pila, una batería, la toma de la pared.
- Los conductores, casi siempre cables de cobre, que son el camino.
- El receptor, que es lo que usa la energía: un bombillo, un motor, una radio.
- El interruptor, que abre o cierra el camino a voluntad.
Si el camino se interrumpe en cualquier punto —un cable suelto, un interruptor abierto, un bombillo quemado—, la corriente deja de circular en todo el tramo. No existe media corriente.
Serie y paralelo: uno o varios caminos
La clasificación depende de una sola cosa: cuántos caminos hay para la corriente.
| en serie | en paralelo | |
|---|---|---|
| caminos | uno solo, todos en fila | uno por cada receptor |
| si uno se quema | se apagan todos | los demás siguen encendidos |
| brillo al agregar bombillos | cada uno alumbra menos | cada uno alumbra igual |
| dónde se usa | series de luces sencillas | las casas, los edificios |
En serie la corriente no tiene alternativa: pasa por el primer receptor, sigue al segundo y así hasta volver a la fuente, de modo que cortar el camino en un punto lo corta para todos. En paralelo cada receptor tiene su propio ramal que sale de la fuente y vuelve a ella, así que si un ramal se corta los otros siguen: la corriente todavía tiene por dónde ir.
Por eso las casas se cablean en paralelo: podés apagar la luz de la cocina sin apagar la del cuarto, y un bombillo quemado no deja la casa a oscuras.
Imanes: dos polos que no se pueden separar
Un imán atrae unos pocos materiales: hierro, níquel y cobalto, y las mezclas que los contienen. A esos se les llama magnéticos. Por eso el imán se pega a la refrigeradora pero no a una cuchara de aluminio ni a un vaso de vidrio.
Todo imán tiene dos polos, llamados norte y sur, y se comportan igual que las cargas eléctricas: polos iguales se repelen, polos distintos se atraen.
Si partís un imán a la mitad, no te queda un polo norte por un lado y un sur por el otro: cada pedazo vuelve a tener sus dos polos. Se puede partir cuantas veces se quiera y siempre pasa lo mismo.
La Tierra se comporta como un imán gigantesco, y esa es toda la explicación de la brújula: su aguja es un imán pequeño que gira libre, se acomoda al magnetismo del planeta y termina señalando siempre el mismo rumbo.
El electroimán: magnetismo que se apaga
Cuando una corriente pasa por un alambre enrollado en muchas vueltas alrededor de un pedazo de hierro, el conjunto se vuelve imán. Eso es un electroimán, y su ventaja sobre un imán común es que se prende y se apaga con el interruptor.
Ahí está la unión entre electricidad y magnetismo: donde hay corriente, aparece magnetismo. Un timbre, un motor, un parlante y la grúa que levanta chatarra funcionan con esa idea.
Ejemplos resueltos
1. Una serie de luces navideñas se apaga entera cuando se quema un bombillo. ¿Cómo está conectada? En serie. Hay un solo camino, así que el bombillo quemado lo interrumpe para todos.
2. ¿Por qué en una casa se puede tener la luz del baño apagada y la de la sala encendida? Porque están en paralelo: cada una tiene su propio ramal y su propio interruptor, y cortar uno no corta los demás.
3. Un imán se parte en tres pedazos. ¿Cuántos polos hay en total? Seis: cada pedazo queda con su norte y su sur. Los polos no existen sueltos, siempre vienen en pareja.
4. ¿Por qué un imán no se pega a un tenedor de aluminio? Porque el aluminio no es un material magnético. El imán solo atrae hierro, níquel, cobalto y sus mezclas.
5. Una grúa de chatarra levanta hierro y luego lo suelta sin tocarlo. ¿Qué usa? Un electroimán. Mientras hay corriente es imán y sujeta la carga; al cortar la corriente deja de serlo y la suelta.
Los errores que más se cobran
- Olvidar que el circuito tiene que ser cerrado. Un cable suelto o un interruptor abierto detiene todo, aunque la pila esté nueva y el bombillo bueno.
- Confundir serie con paralelo por el número de bombillos. No importa cuántos haya: importa cuántos caminos hay. Uno solo es serie; varios son paralelo.
- Creer que un imán atrae todos los metales. Atrae hierro, níquel y cobalto. El aluminio, el cobre y el oro no responden.
- Pensar que se puede separar el polo norte del sur. Cada pedazo de imán vuelve a tener los dos, sin importar cuántas veces se parta.
- Decir que la brújula señala porque «está imantada hacia allá». Señala porque el planeta entero actúa como imán y la aguja se acomoda a él.
- Suponer que un electroimán queda imantado para siempre. Solo es imán mientras pasa la corriente, y esa es justamente su utilidad.
Cómo acompañar en casa
Esta parte es para la persona que acompaña. No hace falta saber la materia: las respuestas van al lado.
Al terminar, el estudiante tiene que poder: explicar un circuito en serie y uno en paralelo, y cómo trabaja un imán.
Tres preguntas para hacerle
- ¿Por qué no enciende un bombillo si el interruptor está abierto? → Porque el circuito tiene que estar cerrado
- Si se quema un bombillo de la serie navideña, ¿qué pasa? → Se apagan todas: están en serie
- Un imán partido en tres, ¿cuántos polos tiene? → Seis: cada pedazo queda con norte y sur
Si se traba. Si confunde serie con paralelo, use la casa: los cuartos son paralelo, porque se apaga uno y el otro sigue.
Cinco minutos en la casa. Revisen juntos qué luces de la casa se apagan al bajar un breaker y que explique por qué no se apagan todas.
Clave de análisis
Para los circuitos, todo se contesta con ¿cuántos caminos tiene la corriente? Uno solo es serie, y cortarlo en cualquier punto apaga todo; varios es paralelo, y cortar uno deja vivos a los demás. De ahí sale por qué las casas se cablean en paralelo.
Para los imanes hay dos ideas que rearman el resto. La primera es que los polos vienen siempre en pareja y se comportan como las cargas: iguales se rechazan, distintos se juntan. La segunda es que la corriente produce magnetismo, y por eso un electroimán se prende y se apaga. Con esas dos, la brújula deja de ser un dato aparte: es una aguja imantada acomodándose al imán más grande que tiene cerca.