Plan de clase de circuitos en serie y en paralelo

Este plan de clase de circuitos en serie y en paralelo usa un laboratorio virtual gratuito para que cada pareja monte, rompa y mida circuitos en una sola sesión, con medidores que nunca se quedan sin pilas. Los estudiantes descubren por qué la corriente es la misma en todas partes de un lazo en serie, por qué cada rama en paralelo recibe toda la tensión de la pila y por qué añadir una rama hace que la pila trabaje más. Tienes objetivos, preparación, predicciones, las lecturas que deberían obtener los estudiantes, un conjunto de cinco preguntas para el enlace de la clase, una ampliación y atención a la diversidad. Todos los números salen del propio solucionador de circuitos de la simulación.

Si tu clase aún necesita la propia ley V = IR, enseña primero el plan de clase de la ley de Ohm. Esta clase se apoya en ella.

La clase de un vistazo

• Nivel: grados 8–10 (13–16 años), ciencias físicas o física introductoria.
• Duración: una sesión de 55–60 minutos, más una ampliación opcional de 20 minutos.
• Conocimientos previos: corriente, tensión y resistencia, V = IR, miliamperios.
• Formato: parejas con portátiles o tabletas, o toda la clase con un proyector.
• Simulaciones: Kit de construcción de circuitos de CC. Ampliación: Ley de Ohm – dos resistencias en serie.

Objetivos de aprendizaje

Al terminar la clase, los estudiantes pueden:

1. Enunciar que la corriente es la misma en cada punto de un circuito en serie.
2. Enunciar que las tensiones en los componentes en serie suman la tensión de la pila.
3. Enunciar que cada rama en paralelo recibe toda la tensión de la pila y que las corrientes de las ramas suman la corriente de la pila.
4. Calcular la resistencia total de dos resistencias en serie (R₁ + R₂) y en paralelo (1/R = 1/R₁ + 1/R₂).
5. Explicar por qué las bombillas en paralelo brillan más que las mismas bombillas en serie.

Qué hace la simulación

El kit es un tablero de circuitos de forma libre con dos pantallas.

• Introducción: arrastra cables, pilas, resistencias, bombillas e interruptores de la caja al tablero. Cada pila es de 9 V y cada bombilla y resistencia de 10 Ω. Toca un componente para ver su tensión U, su corriente I y su potencia P. Un voltímetro y un amperímetro están en la bandeja bajo la caja.
• Laboratorio: toca un componente y fija su valor con un control deslizante: pilas de 0–120 V, bombillas y resistencias de 0–120 Ω, en pasos de 0,5. Avanzado fija la resistencia interna de la pila.

El ajuste Circuito inicial carga un circuito ya hecho en ambas pantallas: "Pila, interruptor y bombilla", "Dos bombillas en serie", "Dos bombillas en paralelo" o "Resistencia en serie con dos bombillas en paralelo". Así ahorras tiempo de montaje.

Algunos detalles que conviene conocer antes de la clase:

• Las lecturas usan tres cifras significativas. Las corrientes menores de 1 A aparecen en miliamperios, por ejemplo 450 mA, y las mayores en amperios, por ejemplo 1,80 A.
• El brillo sigue la potencia. Las bombillas brillan más cuanto mayor es P = I²R.
• El voltímetro tiene signo. Muestra el potencial de la punta roja menos el de la negra. Si una lectura sale negativa, intercambia las puntas.

Materiales y preparación antes de la clase

Materiales: un dispositivo por pareja (o un proyector), las tablas de datos de abajo en papel y una calculadora.

Preparación (10 minutos, una sola vez):

1. Abre la simulación y fija Circuito inicial en "Dos bombillas en serie" en el panel de Valores iniciales que hay debajo.
2. Haz clic en Compartir y crea un enlace para cada clase, por ejemplo "Ciencias · Grupo 2". El enlace fija este circuito inicial.
3. Opcional: en la pestaña Preguntas, introduce el conjunto de preguntas de abajo y adjúntalo al enlace. Las dos predicciones bloquean la simulación hasta que cada estudiante se compromete. La guía Predecir–Observar–Explicar explica por qué funciona.
4. Publica el enlace, o ábrelo en modo presentación y muestra el código QR.

Más adelante los estudiantes cambian ellos mismos el circuito inicial, en el mismo panel. Al cambiarlo se reconstruyen ambas pantallas y se vuelve a la pestaña Introducción.

Secuencia de la clase

1. Gancho y predicciones (8 minutos)

Proyecta la simulación con Circuito inicial en "Pila, interruptor y bombilla". Toca la bombilla: indica U = 9,00 V e I = 900 mA. Toca el interruptor para abrirlo y cerrarlo mientras la clase ve cómo los electrones se paran y arrancan.

Después pide dos predicciones, en papel o en el enlace:

• P1. "Dos bombillas idénticas van a la misma pila, primero en serie y luego en paralelo. ¿Cuándo brillan más?"
• P2. "Dos bombillas están en paralelo. Añades una tercera como otra rama. La corriente que pasa por la pila, ¿sube, baja o se mantiene igual?"

Muchos estudiantes esperan que la pila dé una corriente fija, así que predicen el mismo brillo en P1 y "baja" en P2. No corrijas a nadie todavía.

2. Serie: un solo camino, tensión compartida (12 minutos)

Las parejas abren el enlace ("Dos bombillas en serie"). Tocan cada bombilla, leen la línea "Corriente por Pila 1" y luego arrastran el amperímetro sobre tres cables distintos. Por último colocan las dos puntas del voltímetro en cada bombilla y después en las dos bombillas a la vez.

Medida	Lectura esperada
Corriente por la pila	450 mA
Corriente en la bombilla 1 y en la bombilla 2	450 mA cada una
Amperímetro en cualquier cable	450 mA
Tensión en cada bombilla	4,50 V
Tensión en las dos bombillas	9,00 V
Potencia de cada bombilla	2,02 W

Pregunta: "¿La primera bombilla gasta la corriente?" No: 450 mA antes, entre y después de las bombillas. Lo que se reparte es la tensión: 4,50 V + 4,50 V = 9,00 V.

Después arrastra una bombilla de vuelta a la caja para quitarla. La otra bombilla se apaga y la corriente cae a cero. Un solo corte rompe el único camino.

3. Paralelo: tensión completa, corriente repartida (12 minutos)

En el panel de Valores iniciales, las parejas fijan Circuito inicial en "Dos bombillas en paralelo" y repiten las medidas.

Medida	Lectura esperada
Corriente por la pila	1,80 A
Corriente en cada bombilla	900 mA
Amperímetro en el cable junto a la pila	1,80 A
Amperímetro en una rama	900 mA
Tensión en cada bombilla	9,00 V
Potencia de cada bombilla	8,10 W

Cada bombilla se comporta como si estuviera sola con la pila: 9,00 V y 900 mA, igual que la bombilla única del gancho. Las corrientes de las ramas suman: 900 mA + 900 mA = 1,80 A. Ahora quita una bombilla. La otra sigue encendida con 900 mA y la corriente de la pila vuelve a 900 mA.

Comprueba P1. Las bombillas en paralelo brillan más porque cada una usa 8,10 W, cuatro veces los 2,02 W de una bombilla en serie. Comprueba P2 del mismo modo: una tercera rama toma otros 900 mA, así que la corriente de la pila sube a 2,70 A. Las parejas rápidas pueden montar esa tercera rama desde la caja para verlo.

4. Resistencias distintas en la pantalla Laboratorio (14 minutos)

Las parejas abren la pestaña Laboratorio, donde espera el mismo circuito inicial. Tocan una bombilla, fijan su resistencia con el control deslizante y leen de nuevo todos los valores. Para las filas en paralelo, cambian Circuito inicial y vuelven a abrir la pestaña Laboratorio.

Circuito (pila de 9 V)	Corriente de la pila	Bombilla 1	Bombilla 2
Serie, 10 Ω y 20 Ω	300 mA	3,00 V, 300 mA	6,00 V, 300 mA
Paralelo, 10 Ω y 20 Ω	1,35 A	9,00 V, 900 mA	9,00 V, 450 mA
Serie, 20 Ω y 40 Ω	150 mA	3,00 V, 150 mA	6,00 V, 150 mA

Pide a las parejas dos patrones. Buenas respuestas: "En serie, la resistencia mayor se lleva la parte mayor de la tensión, en la misma proporción" y "En paralelo, la resistencia mayor se lleva la parte menor de la corriente".

Después halla la resistencia total a partir de las lecturas de la pila:

• Serie: 9 V ÷ 0,300 A = 30 Ω, que es 10 Ω + 20 Ω.
• Paralelo: 9 V ÷ 1,35 A ≈ 6,67 Ω, que coincide con 1/R = 1/10 + 1/20.

La idea clave: una rama en paralelo añade un camino, así que la resistencia total es menor que la de la rama más pequeña. Por eso subió la corriente de la pila en P2.

5. Un circuito mixto (6 minutos)

Fija Circuito inicial en "Resistencia en serie con dos bombillas en paralelo" y vuelve a la pestaña Introducción. Pide a las parejas que predigan las lecturas antes de tocar:

• Las dos bombillas en paralelo actúan como 5 Ω, así que el total es 10 Ω + 5 Ω = 15 Ω.
• Corriente de la pila: 9 V ÷ 15 Ω = 600 mA. La resistencia lleva los 600 mA y se queda con 6,00 V.
• Cada bombilla recibe los 3,00 V restantes y lleva 300 mA.

La simulación coincide, y las bombillas tenues muestran que ahora comparten la tensión con la resistencia.

6. Comprobación de salida (5 minutos)

Usa las preguntas 3–5 del conjunto de abajo. Luego abre Ver respuestas y muestra las columnas Predicción y Después de P1 y P2 una junto a otra.

Conjunto de preguntas para esta clase

Introdúcelas en la pestaña Preguntas de la simulación. Instrucciones para los alumnos sugeridas: "Usa el ajuste Circuito inicial del panel bajo la simulación. Toca un componente para leer su tensión y su corriente."

1. Opción múltiple · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación

• Pregunta: "Dos bombillas idénticas van a la misma pila, primero en serie y luego en paralelo. ¿Cuándo brillan más?"
• Opciones: En serie / En paralelo (correcta) / Igual en ambos casos / Depende de qué bombilla esté más cerca de la pila
• Explicación: "En paralelo, cada bombilla recibe los 9 V completos, lleva 900 mA y usa 8,10 W. En serie, las bombillas se reparten los 9 V, así que cada una recibe 4,50 V, la corriente es solo de 450 mA y cada bombilla usa unos 2 W. El brillo sigue la potencia, así que las bombillas en paralelo brillan más."

2. Opción múltiple · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación

• Pregunta: "Dos bombillas están en paralelo con una pila de 9 V. Añades una tercera bombilla idéntica como otra rama. La corriente que pasa por la pila…"
• Opciones: aumenta (correcta) / disminuye / se mantiene igual / cae a cero
• Explicación: "Cada rama recibe los 9 V completos y toma 900 mA, hagan lo que hagan las demás ramas. Dos ramas toman 1,80 A y tres toman 2,70 A. Cada rama nueva es otro camino, así que la resistencia total baja y la corriente de la pila sube."

3. Número · Después de la simulación

• Pregunta: "En la pantalla Laboratorio, usa Dos bombillas en serie. Fija una bombilla en 10 Ω y la otra en 20 Ω. ¿Cuál es la tensión en la bombilla de 20 Ω?"
• Respuesta: 6,00, margen de error ± 0,05, unidad V
• Explicación: "La resistencia total es 30 Ω, así que la corriente es 9 V ÷ 30 Ω = 300 mA en todas partes. La bombilla de 20 Ω se lleva 0,300 A × 20 Ω = 6,00 V y la de 10 Ω se lleva 3,00 V. La resistencia mayor recibe la parte mayor, y las dos suman 9 V."

4. Número · Después de la simulación

• Pregunta: "Ahora usa Dos bombillas en paralelo con los mismos valores, 10 Ω y 20 Ω. ¿Cuál es la corriente que pasa por la pila?"
• Respuesta: 1,35, margen de error ± 0,02, unidad A
• Explicación: "Las dos ramas reciben los 9 V completos. La rama de 10 Ω lleva 900 mA y la de 20 Ω 450 mA. La pila alimenta a ambas: 0,90 A + 0,45 A = 1,35 A. Eso significa que la pareja actúa como una sola resistencia de 6,67 Ω, menor que cualquiera de las dos."

5. Respuesta corta · Después de la simulación

• Pregunta: "Explica por qué dos resistencias en paralelo tienen una resistencia total menor que cualquiera de ellas sola."
• Respuestas aceptadas (opcional): *camino*
• Respuesta modelo: "Una rama en paralelo da a la corriente otro camino. La pila empuja la misma tensión por cada camino, así que las corrientes se suman y la corriente total es mayor que por una sola resistencia. Una corriente mayor con la misma tensión significa una resistencia total menor."

Las preguntas 1 y 2 son las predicciones, que se vuelven a preguntar después de la simulación para que los estudiantes puedan compararlas. La guía de evaluación formativa explica cómo leer los resultados entre clases.

Ampliación: reparto de tensión y una pila real

Dos resistencias en serie (10 minutos). La simulación de resistencias en serie muestra I = U/(R1 + R2), U1 y U2 para una fuente y dos resistencias. Los estudiantes fijan los valores en su panel de Valores iniciales. Con los valores por defecto, U = 12 V, R1 = 10 Ω y R2 = 20 Ω, muestra I = 0,400 A, U1 = 4,00 V y U2 = 8,00 V.

Reta a las parejas a lograr que U1 sea exactamente 3,00 V con U = 9 V. Una respuesta: R1 = 15 Ω y R2 = 30 Ω dan I = 0,200 A, U1 = 3,00 V y U2 = 6,00 V. Sirve cualquier pareja en que R2 sea el doble de R1, que es la regla del divisor de tensión en acción.

Resistencia interna (10 minutos). En la pantalla Laboratorio del kit, fija la Resistencia interna de la pila en Avanzado en 1 Ω. Con una sola bombilla de 10 Ω, la corriente baja a 818 mA y la tensión en los bornes de la pila a 8,18 V. Con "Dos bombillas en paralelo", la pila suministra 1,50 A y cada bombilla recibe solo 7,50 V. Pregunta: "¿Por qué ahora añadir una rama hace que las bombillas brillen menos?" La corriente mayor pierde más tensión dentro de la propia pila.

Atención a la diversidad

Apoyo:

• Entrega las tablas con los nombres de las medidas ya escritos, de modo que los estudiantes solo lean y anoten.
• Omite el paso 4 y el circuito mixto; compara solo bombillas iguales en serie y en paralelo.
• Da comienzos de frase: "En un circuito en serie, la corriente es…" y "En un circuito en paralelo, cada bombilla recibe…".

Ampliación:

• Hallar la única resistencia que podría sustituir al circuito mixto (15 Ω), fijarla en la pantalla Laboratorio y confirmar que la corriente de la pila es la misma, 600 mA.
• En la pantalla Laboratorio, marcar Bombillas reales (la resistencia aumenta al calentarse), poner en serie una bombilla de 10 Ω y otra de 20 Ω, y explicar por qué las tensiones ya no son exactamente 3,00 V y 6,00 V.

Estudiantes que aprenden el idioma: la simulación está disponible en seis idiomas. Crea un segundo enlace en el idioma del estudiante para que las etiquetas le resulten familiares mientras el debate sigue en español.

Alineación con estándares

Esta clase encaja con la unidad de electricidad de ciencias físicas de secundaria, GCSE Physics o física introductoria. NGSS (estándares de EE. UU.) no tiene ninguna expectativa de desempeño dedicada a los circuitos en serie y en paralelo, así que no afirmamos ninguna. La clase sí trabaja Planificar y llevar a cabo investigaciones y Analizar e interpretar datos.

Para un informe de laboratorio completo, consulta cómo crear una actividad de laboratorio virtual. Para más ideas de esta unidad, consulta ideas de clases interactivas de física y, para las rutinas generales, cómo usar simulaciones interactivas en el aula.

Preguntas frecuentes

¿Por qué las bombillas en serie marcan 2,02 W y no 2,03 W?

A los cables y a la pila se les da una resistencia diminuta para que el solucionador nunca divida por cero. Eso deja la corriente una fracción por debajo de 450 mA, y la potencia se redondea a 2,02 W. La corriente y la tensión siguen marcando 450 mA y 4,50 V.

¿Cómo evito que los estudiantes monten cortocircuitos?

No hace falta. Un cortocircuito solo prende fuego a un cable virtual y muestra un aviso. Úsalo para explicar los fusibles, que los estudiantes pueden añadir en la pantalla Laboratorio.

¿Pueden los estudiantes hacer esto con móviles?

Sí. Los estudiantes abren el enlace sin cuenta, y tocar y arrastrar funcionan en pantallas táctiles. En pantallas pequeñas, limítate a los circuitos iniciales en lugar de montar desde la caja.