Tu primer circuito

01 · Punto de partida

Del esquema a la mesa

Este es el primer tema que se hace con las manos. El circuito es el más simple que existe con un LED, y ya lo conocés: apareció en el Tema 1, viste en el Tema 6 cómo el resistor fija su corriente y lo armaste en la protoboard simulada del Tema 21. Lo nuevo es que ahora los componentes son reales.

El objetivo no es solo que el LED encienda. Es que encienda como se calculó: que la corriente que circula sea la prevista y que las tensiones medidas coincidan con las cuentas. Eso es lo que distingue armar un circuito de copiar un dibujo.

• ¿Qué valores espero antes de armar nada?
• ¿En qué agujero va cada pata?
• ¿Qué reviso antes de conectar la pila?
• ¿Qué mido cuando enciende, y qué me dicen esos números?

02 · Esquema

El circuito y sus cuentas

Una pila, un resistor y un LED, uno a continuación del otro. La corriente tiene un solo camino: sale del positivo, pasa por el resistor, pasa por el LED y vuelve a la pila.

Las cuentas, antes de armar

Un LED rojo encendido se queda con unos 2 V. El resto de la tensión de la pila queda sobre el resistor, y la corriente sale de dividir esa tensión por la resistencia. Esa división es la Ley de Ohm, la cuenta que hasta ahora hacían los simuladores (Tema 6). El curso 2 la estudia a fondo; acá alcanza con usarla:

Las tres cifras dicen que el diseño es seguro: 15 mA es una corriente cómoda para un LED común, que admite hasta unos 20 mA, y 0,1 W está muy por debajo del cuarto de watt que soporta el resistor (Tema 7).

De nodos a tiras

En la protoboard, cada nodo del esquema ocupa una tira (Tema 21). Este es el reparto que vamos a usar:

Los números de tira son una elección entre muchas. Lo que no cambia es la regla: las patas que el esquema une comparten tira, y las que el esquema separa van en tiras distintas.

03 · Materiales

Qué va sobre la mesa

Tres comprobaciones previas

1. 1
   El resistor es el que creés.

   Leé las bandas y medilo con el multímetro en Ω, sosteniéndolo por una sola pata. Tiene que marcar entre 447 y 493 Ω. Uno de 47 Ω o uno de 4,7 kΩ se parecen mucho a simple vista.

2. 2
   Cuál es cada pata del LED.

   La larga es el ánodo y va hacia el positivo. Si las patas ya fueron recortadas, el borde de la cápsula tiene un lado plano: ese lado marca la pata corta.

3. 3
   La pila tiene carga.

   Medila apoyando las puntas en sus bornes: una alcalina en buen estado marca entre 8,5 y 9,6 V.

La mesa, como en el Tema 24: seca, con luz, sin objetos metálicos sueltos y con el esquema dibujado en el cuaderno, a la vista.

04 · Montaje

Montaje paso a paso

Los primeros cinco pasos se hacen con la pila separada del broche. Las posiciones usan los números y letras impresos en la protoboard: «b5» es la fila b de la tira 5.

1. 1
   El broche, a los rieles.

   El cable rojo del broche en el riel +, y el negro en el riel −. La pila todavía no se conecta al broche.

2. 2
   Un cable rojo, del riel + a la tira 5.

   Una punta en cualquier agujero del riel +, la otra en a5. La tira 5 ahora es parte del nodo positivo.

3. 3
   El resistor, entre la tira 5 y la tira 9.

   Doblá las patas en ángulo recto e insertá una en b5 y la otra en b9. El resistor no tiene polaridad: entra en cualquier sentido.

4. 4
   El LED, entre la tira 9 y la tira 10.

   La pata larga en c9, compartiendo tira con el resistor. La pata corta en c10. Sin recortarlas ni separarlas a la fuerza.

5. 5
   Un cable negro, de la tira 10 al riel −.

   Una punta en a10 y la otra en cualquier agujero del riel −. El camino quedó cerrado.

6. 6
   Revisar, todavía sin pila.

   Las tres preguntas del Tema 24: ¿el LED tiene su resistor en el camino?, ¿la pata larga quedó del lado del positivo?, ¿hay algo que una el riel + con el riel − sin pasar por los componentes? Seguí el camino con el dedo sobre el esquema y sobre la placa.

7. 7
   Conectar la pila al broche.

   El LED tiene que encender de inmediato. Si no enciende, o si algo calienta o huele, se desconecta primero y se piensa después.

8. 8
   Medir y anotar.

   Tres tensiones: la de la pila, la del resistor y la del LED. Los detalles están en la sección 06.

Una revisión extra con el multímetro

Con la pila sin conectar, poné el multímetro en continuidad y apoyá una punta en el riel + y la otra en el riel −. No tiene que sonar. Si suena, hay un camino directo entre el positivo y el negativo: un cortocircuito esperando a la pila (Tema 10).

05 · Simulador

Armar y medir

El mismo montaje, paso por paso, con cada pata en el agujero indicado. Usalo como guía mientras armás el circuito real, o como ensayo antes de hacerlo. Cuando la pila queda conectada, el simulador mide las tres tensiones y deja probar otros resistores, otros LED y el error más frecuente: el LED al revés.

Recorrido guiado

1. 1
   Avanzá paso por paso hasta el 6.

   En cada uno se marcan los agujeros nuevos. Fijate que hasta ahí la pila figura «aparte».

2. 2
   En el paso 7, la pila se conecta.

   El LED enciende y aparece la corriente: unos 15 mA, lo calculado en la sección 02.

3. 3
   Medí la pila, el resistor y el LED.

   En cada medición se dibuja dónde se apoyan las puntas. Sumá las dos últimas lecturas.

4. 4
   Cambiá el resistor.

   Con 1 kΩ y con 10 kΩ, mirá la corriente y el brillo. La tensión del LED casi no se mueve: el que absorbe la diferencia es el resistor.

5. 5
   Dá vuelta el LED.

   Se apaga, y la corriente cae a cero. Medí sobre el LED y sobre el resistor para ver dónde quedó la tensión.

6. 6
   Elegí la pila gastada.

   El LED sigue encendiendo, con menos corriente. Un LED tenue no siempre es un resistor equivocado.

Preguntas para pensar

1. ¿Por qué la pila se conecta recién en el paso 7?
2. Con el LED al revés, el multímetro marca toda la tensión de la pila sobre el LED y 0 V sobre el resistor. ¿Por qué?
3. Al pasar de 470 Ω a 10 kΩ la corriente baja unas veinte veces. ¿Por qué la tensión del LED apenas cambia?

06 · Verificación

Qué deberías medir

Con el LED encendido, el multímetro en tensión continua (en la escala de 20 V, si el tuyo tiene escalas manuales). La punta roja va del lado más cercano al positivo.

Las puntas se apoyan sobre la parte metálica de las patas, sin sacarlas de la placa. Medir tensión no interrumpe el circuito: el LED sigue encendido mientras medís.

Dos comprobaciones con esos números

La suma

La tensión del resistor más la del LED tiene que dar la de la pila, con una diferencia de una o dos décimas como mucho. Si no cierra, hay una medición mal tomada.

La corriente, sin abrir el circuito

Tensión del resistor dividida por su resistencia. Con 7,1 V y 470 Ω: 7,1 ÷ 470 = 0,015 A, o sea 15 mA. Es más rápido y más seguro que medir corriente con el multímetro en serie (Tema 22).

Lo que se comprueba sin instrumentos

• El LED enciende firme, sin parpadear. Si parpadea al tocar la placa, hay una pata o un cable flojo.
• Después de un minuto, el resistor está apenas tibio o no se nota. Si quema, se desconecta: no es el de 470 Ω.
• La pila no calienta.

07 · Primeros auxilios

Si no enciende

Es lo más común en un primer montaje y casi nunca hay nada roto. Antes de mover cables, medí. El orden importa:

1. 1
   ¿Algo calienta o huele?

   Entonces se desconecta la pila y no se sigue midiendo. Se revisa en frío si algo une los dos rieles.

2. 2
   ¿Hay tensión entre los rieles?

   Tiene que haber unos 9 V. Si hay 0 V, el problema está en la pila, en el broche o en cómo entran sus cables en los rieles. En algunas protoboard el riel está partido al medio (Tema 21).

3. 3
   ¿Cuánto hay sobre el LED?

   Si marca toda la tensión de la pila, no circula corriente: lo más probable es que el LED esté al revés. Se desconecta la pila y se lo da vuelta.

4. 4
   ¿Cada pata está en la tira que le toca?

   La tira 9 y la tira 8 están a dos milímetros y medio. Una pata corrida un lugar deja el camino abierto. Compará contra la tabla de nodos de la sección 02.

5. 5
   ¿El resistor es el correcto?

   Con uno de 10 kΩ el LED enciende tan poco que a plena luz parece apagado.

Un cambio por vez, y con la pila desconectada. El método completo para buscar fallas es el tema siguiente.

08 · Experimentos

Variantes, una por vez

Con el circuito funcionando y medido, cada variante es un experimento: se predice el resultado, se desconecta la pila, se hace un cambio, se vuelve a conectar y se mide.

¿Por qué el brillo no baja a la mitad con la mitad de corriente?

Porque el ojo no responde de forma proporcional a la luz. Entre 15 mA y 7 mA la diferencia se nota poco; por eso muchos equipos usan resistores grandes en sus LED indicadores.

¿Y con 5 V de un puerto USB?

Las cuentas se rehacen: (5 − 2) ÷ 330 ≈ 9 mA. Con 5 V conviene el resistor de 330 Ω. Solo con un cable o un módulo que entregue los 5 V en puntas para protoboard: no se pelan cables ni se abren cargadores (Tema 24).

09 · Práctica

Entrenador: ¿qué está pasando?

Ocho situaciones del montaje y de las mediciones. Sirven para ensayar antes de armar, o para repasar después.

10 · Analogía para programadores

Predecir antes de ejecutar

1. 1
   Este circuito es el «hola mundo».

   No hace nada útil. Sirve para comprobar que todo el entorno funciona: la pila, la protoboard, los cables, el multímetro y tus manos.

2. 2
   Las cuentas previas son el resultado esperado de una prueba.

   Una prueba que no dice de antemano qué tiene que dar no prueba nada. «Enciende» equivale a «no tiró error»; «7 V sobre el resistor» equivale a comparar con el valor esperado.

3. 3
   Medir es inspeccionar el estado.

   Cada tensión es el valor de una variable en un punto del programa. El multímetro es el depurador, y los nodos son los lugares donde se puede mirar.

4. 4
   Una variante por vez es un cambio por confirmación.

   Si cambiás el resistor y el LED juntos y algo sale distinto, no sabés a cuál de los dos atribuirlo.

Las cuentas de la sección 02 caben en una función. Ejecutala, y después cambiá la pila por una fuente de 5 V para ver qué resistor conviene:

LIMITE_LED_MA = 20
LIMITE_RESISTOR_W = 0.25

def esperado(v_pila, v_led, resistencia):
    v_resistor = v_pila - v_led
    corriente = v_resistor / resistencia          # en amperios
    potencia = v_resistor * corriente             # en watts
    return {
        "v_resistor": v_resistor,
        "corriente_ma": corriente * 1000,
        "potencia": potencia,
        "seguro": corriente * 1000 <= LIMITE_LED_MA and potencia <= LIMITE_RESISTOR_W,
    }

for resistencia in [330, 470, 1000, 10000]:
    r = esperado(9, 2, resistencia)
    aviso = "" if r["seguro"] else "  <- fuera de los limites"
    print(f"{resistencia} ohm: {r['corriente_ma']:.1f} mA, {r['potencia']:.3f} W{aviso}")

Cambiá la pila por esperado(5, 2, resistencia) y la lista por [100, 150, 220, 330]. ¿Cuál es el menor resistor seguro con 5 V?

11 · Comprensión

Confusiones frecuentes

12 · Práctica guiada

Ejercicios

Ejercicio 1: armar, medir y anotar

Armá el circuito siguiendo los ocho pasos. En el cuaderno, anotá la tensión de la pila, la del resistor y la del LED. ¿La suma cierra? ¿Qué corriente circula?

Ejercicio 2: leer una ficha ajena

Alguien anotó: pila 9,2 V, resistor 7,3 V, LED 1,9 V. Después cambió el resistor y anotó: pila 9,2 V, resistor 7,4 V, LED 1,8 V, «brilla menos». ¿Qué resistor puso?

Ejercicio 3: predecir y comprobar

Antes de tocar nada, calculá la corriente con el resistor de 1 kΩ, usando la tensión real de tu pila. Después hacé el cambio, medí la tensión del resistor y calculá la corriente real. ¿Cuánto se apartó de tu predicción?

Ejercicio 4: el mismo circuito, en otro lugar

Desarmá todo y volvé a armarlo usando otras tiras, sin mirar los pasos: solo con el esquema y la regla de «un nodo, una tira». Después intentá una versión sin ningún cable puente.

13 · Síntesis

Ideas para recordar

¿Listo para el Tema 27?

Podés avanzar si sos capaz de responder esto sin mirar:

• Calcular la corriente esperada con 9 V, 470 Ω y un LED rojo.
• Decir qué patas comparten tira en este circuito.
• Nombrar las tres cosas que se revisan antes de conectar la pila.
• Decir dónde se apoyan las puntas para cada una de las tres mediciones.
• Explicar qué indica una lectura de 9 V sobre el LED con el LED apagado.

Ya armaste, revisaste y mediste un circuito real. Tarde o temprano uno no va a funcionar, y para eso está el próximo tema: las fallas más comunes y un método para encontrarlas.