Verificar Ohm midiendo

01 · Punto de partida

Calculé 7,0 V y medí 6,5 V

En los cinco temas anteriores aprendiste a predecir: cuánta corriente, cuánta tensión sobre cada componente, cuánta potencia. Una predicción vale poco hasta que se contrasta con el circuito real, y ese contraste nunca da una coincidencia exacta.

Verificar no es buscar igualdad, es comparar con criterio: saber cuánta diferencia es esperable, de dónde viene y cuándo deja de ser normal. Este tema cierra el bloque de Ohm y potencia con el método que vas a usar en todos los montajes que siguen, y responde:

• ¿Cómo se expresa la diferencia entre lo calculado y lo medido?
• ¿Qué mido primero, y por qué en ese orden?
• ¿Cómo sé la corriente sin cortar el circuito para intercalar el multímetro?
• ¿Cuánta diferencia es tolerancia y cuánta es un fallo?
• ¿Se puede reconocer qué está mal mirando solo tres tensiones?

02 · Medida de la diferencia

El error porcentual

Decir «me dio 0,5 V menos» no alcanza: medio voltio es poco frente a 9 V y es muchísimo frente a 2 V. La diferencia se expresa siempre en relación con lo que se esperaba:

El signo también informa. Un error negativo dice que mediste menos de lo esperado; uno positivo, más. Cuando varias magnitudes se desvían hacia el mismo lado, casi siempre comparten una causa.

03 · Protocolo

Qué medir y en qué orden

En un circuito con fuente, resistor y LED hay cuatro mediciones que cuentan toda la historia. Tres son de tensión y se hacen con el circuito funcionando; la cuarta es de resistencia y exige desconectar la pila.

1. 1
   Tensión de la fuente, con el circuito conectado.

   Entre A y GND. Si la pila no entrega lo esperado, todo lo demás va a salir corrido. Es la medición que más errores explica, por eso va primero.

2. 2
   Tensión sobre el resistor.

   Entre A y B, una punta en cada pata. Es el dato del que sale la corriente.

3. 3
   Tensión sobre el LED.

   Entre B y GND. Confirma que el LED conduce y con cuánta tensión se queda.

4. 4
   Resistencia del resistor, con la pila desconectada.

   Comprueba que el resistor montado sea el que creés. Se mide siempre sin alimentación.

5. 5
   Corriente, por cálculo.

   Tensión medida sobre el resistor dividida por su resistencia. No hace falta abrir el circuito.

04 · Coherencia

Las mediciones tienen que cerrar

Antes de comparar con la predicción hay un control que no depende de ningún cálculo previo. En el circuito del LED, la tensión de la fuente se reparte entre el resistor y el LED. Por lo tanto, las tres tensiones medidas tienen que cumplir:

Cuando la suma da menos que la fuente, hay tensión que se está quedando en un lugar que no mediste: un contacto flojo, un cable defectuoso o una llave en mal estado. Cuando da más, no hay circuito que lo explique: una de las puntas estuvo en el punto incorrecto.

05 · Corriente

La corriente, sin abrir el circuito

El multímetro puede medir corriente, pero para hacerlo tiene que quedar intercalado en el camino: hay que desconectar un cable, cambiar la punta roja de borne y cerrar el circuito a través del instrumento. Funciona, y tiene tres inconvenientes:

Hay que modificar el montaje

Cada cable que se saca y se vuelve a poner es una oportunidad de dejar algo mal conectado.

El instrumento altera lo que mide

En la escala de miliamperios el multímetro agrega algo de resistencia al camino, y la corriente baja un poco.

Es la forma clásica de quemar el fusible

Si la punta roja queda en el borne de corriente y después medís tensión, el multímetro se comporta como un cable y produce un cortocircuito.

No hace falta

Ya tenés la Ley de Ohm: con la tensión sobre un resistor conocido, la corriente se calcula.

Como el circuito tiene un solo camino, esa corriente es la del resistor, la del LED y la de la pila. Se la llama corriente inferida. La pregunta es qué R usar en la división:

Todas las diferencias están por debajo del 5 % y las tensiones cierran (6,8 + 1,9 = 8,7). Este circuito funciona como fue calculado.

06 · Instrumento

Qué tan exacto es el multímetro

El instrumento también tiene tolerancia. Un multímetro económico muestra tres dígitos y medio, y su manual indica la precisión con una expresión como ±(0,5 % + 2 dígitos): medio por ciento de la lectura, más dos unidades del último dígito que muestra la pantalla.

De la tabla sale una regla práctica: se usa siempre el rango más chico que contenga al valor. Los multímetros con selección automática de rango lo hacen solos.

Cuatro reglas para medir bien

Tensión: en paralelo, con el circuito funcionando

Una punta en cada extremo del componente. No se desconecta nada.

Resistencia: sin alimentación

Con la pila puesta la lectura es falsa y el instrumento puede dañarse. Siempre se desconecta la fuente.

Resistencia: con una pata libre si hay dudas

Montado en el circuito, el multímetro mide el resistor junto con lo que tenga conectado. Con un LED al lado casi no cambia; en circuitos más grandes, sí.

Sin tocar las puntas metálicas

Tu cuerpo también conduce. Con resistores de más de 100 kΩ, los dedos sobre las puntas alteran la lectura.

07 · Criterio

Cuánta diferencia es normal

Ninguno de los valores que usaste para predecir es exacto. Cada uno aporta su parte a la diferencia final:

Con todo sumado, en un circuito donde sobra bastante tensión para el resistor, las diferencias normales quedan por debajo del 10 %. De ahí sale la regla del curso:

08 · Método

La predicción refinada

Cuando una diferencia supera lo esperado, la pregunta útil no es «¿cuánto me equivoqué?» sino «¿de qué depende esta diferencia?». La técnica consiste en rehacer la predicción reemplazando los valores nominales por los medidos, de a uno, y ver cuánto de la diferencia desaparece.

Supongamos que mediste 5,3 V sobre el resistor, contra 7,0 V predichos: un −24 %.

Con un solo dato medido, la diferencia desapareció por completo. El montaje está bien, el resistor está bien y la Ley de Ohm se cumple: lo único que no valía lo supuesto era la pila. Sin este paso habrías revisado cables durante media hora.

1. 1
   Reemplazá la tensión de la fuente.

   Es la causa más frecuente. Si la diferencia baja a menos del 5 %, el caso está cerrado: fuente baja.

2. 2
   Reemplazá la resistencia.

   Afecta a la corriente, no a las tensiones. Si la corriente refinada coincide, el resistor no era el nominal.

3. 3
   Reemplazá la tensión del LED.

   Con los tres valores medidos, la predicción y la medición tienen que coincidir dentro del error del instrumento.

4. 4
   Si todavía no coincide, las tensiones no cierran.

   Hay una caída que no estás viendo. Volvé a la sección 04.

09 · Diagnóstico

Reconocer un fallo por sus mediciones

Los fallos típicos de este circuito dejan una firma: una combinación de las tres tensiones que no se parece a ninguna otra. Con el LED apagado o tenue, tres mediciones alcanzan para saber qué pasó.

Las tres filas con el LED apagado se entienden con una sola idea: donde no circula corriente, un resistor no retiene tensión, porque V = I × R con I igual a cero. Entonces la tensión de la fuente aparece completa sobre el punto donde el camino está interrumpido:

LED al revés

El LED bloquea la corriente. El resistor queda con 0 V y los 9 V aparecen sobre el LED, que es donde se corta el camino.

LED en cortocircuito

La corriente pasa por el contacto accidental y no por el LED. El resistor queda con los 9 V: circulan 19 mA y disipa 172 mW.

Cable suelto

Tampoco hay corriente, pero el corte está en otro lado. Ni el resistor ni el LED tienen tensión: los 9 V están entre los dos extremos del cable desconectado.

Resistor equivocado

Es el fallo que la tensión esconde. Las tensiones parecen normales, pero la corriente es diez veces menor. Lo delatan el brillo y la medición de resistencia.

10 · Software

Verificar con Python

Las cuentas de una verificación son siempre las mismas, así que conviene tenerlas programadas. Ejecutá los bloques en orden: cada uno usa las funciones del anterior.

Error y veredicto

def error_pct(predicho, medido):
    return (medido - predicho) / predicho * 100

def veredicto(nombre, predicho, medido, unidad, tolerancia=10):
    e = error_pct(predicho, medido)
    estado = "acuerdo" if abs(e) <= tolerancia else "REVISAR"
    print(f"{nombre:<16} {predicho:>7.2f} {unidad:<3} {medido:>7.2f} {unidad:<3} {e:>+7.1f} %  {estado}")
    return e

print("magnitud         predicho     medido       error")
veredicto("V fuente", 9.0, 8.7, "V")
veredicto("V resistor", 7.0, 6.8, "V")
veredicto("V LED", 2.0, 1.9, "V")
veredicto("Resistencia", 470, 461, "ohm")

Cambiá 6.8 por 5.3 y 8.7 por 7.3. ¿Qué filas pasan a «REVISAR»?

Auditoría completa

Compara con la predicción nominal, controla el cierre de tensiones y calcula la predicción refinada:

def auditar(v_fuente, v_r, v_led, r_medida, v_nom=9.0, v_led_nom=2.0, r_nom=470):
    i_predicha = (v_nom - v_led_nom) / r_nom * 1000        # mA
    i_inferida = v_r / r_medida * 1000

    print("1) Contra la prediccion nominal")
    veredicto("  V fuente", v_nom, v_fuente, "V")
    veredicto("  V resistor", v_nom - v_led_nom, v_r, "V")
    veredicto("  V LED", v_led_nom, v_led, "V")
    veredicto("  Resistencia", r_nom, r_medida, "ohm")
    veredicto("  I inferida", i_predicha, i_inferida, "mA")

    print("2) Cierre de tensiones")
    falta = v_fuente - (v_r + v_led)
    cierra = abs(falta) <= 0.1
    print(f"   {v_r} + {v_led} = {v_r + v_led:.2f} V contra {v_fuente} V -> {'cierra' if cierra else f'NO cierra: {falta:+.2f} V'}")

    print("3) Prediccion refinada (fuente y R medidas, LED nominal)")
    i_refinada = (v_fuente - v_led_nom) / r_medida * 1000
    veredicto("  I refinada", i_refinada, i_inferida, "mA", tolerancia=5)

auditar(8.7, 6.8, 1.9, 461)
print()
auditar(7.3, 5.3, 2.0, 468)

En el segundo caso la parte 1 marca varias filas para revisar, y la parte 3 muestra un acuerdo perfecto: la pila estaba gastada y todo lo demás, bien.

Diagnóstico por firmas

def diagnosticar(v_fuente, v_r, v_led, r_medida=None, v_nom=9.0, r_nom=470):
    if v_fuente < 0.9 * v_nom:
        return "pila gastada o fuente baja"
    if v_r < 0.1 and v_led < 0.1:
        return "camino cortado: cable suelto"
    if v_r < 0.1 and v_led > 0.9 * v_fuente:
        return "LED al reves o abierto"
    if v_led < 0.1 and v_r > 0.9 * v_fuente:
        return "LED en cortocircuito"
    if abs(v_fuente - (v_r + v_led)) > 0.2:
        return "las tensiones no cierran: hay otra caida o una medicion mal tomada"
    if r_medida is not None and abs(r_medida - r_nom) / r_nom > 0.10:
        return f"resistor equivocado: mide {r_medida} ohm"
    return "dentro de tolerancia"

casos = [
    ("A", 8.7, 6.8, 1.9, 461),
    ("B", 7.2, 5.2, 2.0, 472),
    ("C", 9.0, 0.0, 9.0, 468),
    ("D", 9.0, 9.0, 0.0, 465),
    ("E", 9.0, 0.0, 0.0, 470),
    ("F", 9.0, 7.3, 1.7, 4650),
    ("G", 9.1, 7.0, 1.6, 470),
]
for nombre, *mediciones in casos:
    print(f"Caso {nombre}: {diagnosticar(*mediciones)}")

El orden de los if es el del protocolo: primero la fuente, después los cortes, después la coherencia y al final el resistor.

11 · Simulador

Mesa de verificación

Cada caso es un circuito armado con componentes reales: pila de 9 V, resistor de 470 Ω y LED rojo, o eso dice el esquema. Puede estar bien o tener un fallo. Tomá las mediciones que necesites, mirá la tabla de diferencias y emití un dictamen. Menos mediciones bien elegidas valen más que todas juntas.

Recorrido guiado (8 minutos)

1. 1
   En el primer caso, tomá las cuatro mediciones en el orden del protocolo.

   Fuente, resistor, LED y resistencia. Mirá cómo se va completando la tabla y cómo aparece el control de cierre cuando tenés las tres tensiones.

2. 2
   Fijate en el signo de los errores.

   Si la fuente y el resistor se desvían hacia el mismo lado, comparten causa. Dictaminá y leé la explicación, que muestra los valores reales del caso.

3. 3
   Pedí un caso nuevo y mirá el LED antes de medir.

   Encendido, tenue o apagado: el síntoma visible ya descarta varias causas. Con el LED apagado, la tabla de firmas de la sección 09 resuelve el caso.

4. 4
   Con un LED apagado, empezá por la tensión del LED.

   Si marca casi 9 V, el camino se corta en el LED. Si marca 0 V, falta una medición más para distinguir el cortocircuito del cable suelto.

5. 5
   Cuando el LED esté tenue, mirá también las bandas del resistor.

   Marrón o rojo en la tercera banda: una década de diferencia. La medición de resistencia lo confirma.

Preguntas para pensar

1. Con el resistor equivocado, la tensión sobre el resistor queda cerca de 7 V. ¿Por qué, si la corriente es diez veces menor?
2. ¿Por qué alcanza una sola medición para dictaminar «LED al revés», pero no para dictaminar «dentro de tolerancia»?
3. Con el cable suelto, las tres tensiones dan 9 V, 0 V y 0 V, y no cierran. ¿Dónde están los 9 V que faltan?

12 · Entrenador

Entrenador de verificación

Ocho preguntas al azar sobre un banco de veinte: calcular errores, inferir corrientes, controlar cierres, reconocer firmas y usar bien el instrumento.

7 u 8 aciertos

Leés una tabla de mediciones como leés un registro de errores. Podés empezar el bloque de circuitos serie.

6 o menos

Volvé a jugar: las preguntas cambian. Si fallás en las firmas, repasá la regla de la sección 09.

13 · Mirada de programador

Tests con tolerancia y observabilidad

Todo lo que hiciste en este tema tiene nombre en ingeniería de software. La diferencia es que acá el sistema bajo prueba es físico y el depurador es un multímetro.

import math

# Con numeros reales, la igualdad exacta falla hasta en la aritmetica mas simple
print(0.1 + 0.2 == 0.3)
print(math.isclose(0.1 + 0.2, 0.3))

# Verificar una medicion es exactamente la misma operacion, con otra tolerancia
print(math.isclose(6.8, 7.0, rel_tol=0.10))   # 6,8 V medidos contra 7,0 V predichos
print(math.isclose(5.3, 7.0, rel_tol=0.10))   # 5,3 V medidos contra 7,0 V predichos

La idea más valiosa es la del invariante. Un programador con experiencia no revisa primero la lógica: revisa que las condiciones que nunca deberían romperse sigan en pie. El control de cierre cumple esa función en un circuito, y a partir del Tema 16 vas a tener dos invariantes generales, las leyes de Kirchhoff, que sirven para cualquier circuito.

14 · Comprensión

Confusiones frecuentes

15 · Práctica guiada

Ejercicios de verificación

Ejercicio 1: una auditoría completa

Predicción: 9,0 V de fuente, 7,0 V sobre el resistor, 2,0 V sobre el LED, 470 Ω y 14,9 mA. Mediciones: 8,6 V de fuente, 6,5 V sobre el resistor, 2,1 V sobre el LED y 465 Ω. Calculá el error de cada magnitud, la corriente inferida y el cierre. ¿Cuál es tu dictamen?

Ejercicio 2: el 24 % que no era un fallo

Con la misma predicción, medís 5,3 V sobre el resistor y 468 Ω de resistencia. Calculá el error y la corriente inferida. Después medís la fuente: 7,3 V. Rehacé la predicción con ese dato. ¿Qué concluís?

Ejercicio 3: mediciones que no cierran

Medís 9,1 V de fuente, 7,0 V sobre el resistor y 1,6 V sobre el LED. El LED enciende. ¿Qué te dice el control de cierre y qué harías a continuación?

Ejercicio 4: tres firmas

En los tres casos el LED está apagado y la fuente mide 9,0 V. Indicá la causa.

1. Resistor 0 V, LED 9,0 V.
2. Resistor 9,0 V, LED 0 V.
3. Resistor 0 V, LED 0 V.

Ejercicio 5: el rango correcto

Tu multímetro tiene una precisión de ±(0,5 % + 2 dígitos) y rangos de 2 V, 20 V y 200 V. Querés medir la tensión de un LED, de unos 2,05 V. ¿Qué rango elegís y con qué incertidumbre queda la lectura? ¿Qué pasaría en el rango de 200 V?

Ejercicio 6: tu protocolo, en el simulador

Resolvé cinco casos seguidos en la mesa de verificación y anotá, para cada uno, qué mediste primero y cuántas mediciones usaste. ¿En cuáles te alcanzó con una o dos? ¿En cuáles hicieron falta las cuatro?

16 · Síntesis

Ideas para recordar

Cierre del bloque: lo que ya sabés hacer

Con este tema termina el primer bloque del curso. Estas son las herramientas que llevás al siguiente:

¿Listo para el Tema 7?

Podés avanzar si sos capaz de hacer esto sin mirar:

• Calcular el error porcentual de una medición y decir si es un acuerdo.
• Enumerar las cuatro mediciones del protocolo, en orden.
• Obtener la corriente de un circuito a partir de una tensión y una resistencia.
• Decir qué fallo produce 9 V sobre el LED y 0 V sobre el resistor.

Hasta ahora todos los circuitos tuvieron un solo resistor. En el próximo tema aparecen varios, uno a continuación del otro: el circuito serie, donde la corriente es la misma en todos y la tensión se reparte.