Kit de construcción de circuitos de CA – arma circuitos RLC

Qué muestra

Un kit virtual de construcción de circuitos para el tema de corriente alterna: los estudiantes arrastran componentes de la caja de herramientas al tablero y unen los extremos libres de los cables para formar cualquier circuito —en serie, en paralelo, con varias fuentes— en lugar de solo mirar un esquema impreso. El circuito se resuelve en tiempo real mediante el análisis nodal, así que cualquier montaje da lecturas correctas.

Cómo usarla

La pantalla Introducción tiene una fuente de CA con amplitud y frecuencia ajustables, pilas, resistencias, bombillas e interruptores: los electrones van y vienen invirtiendo su sentido con la fuente, y las bombillas parpadean según la potencia instantánea. Un voltímetro, un amperímetro y dos gráficas temporales tienen sondas que se pueden arrastrar a cualquier punto del circuito. La pantalla Laboratorio añade condensadores, bobinas, fusibles, resistencia interna, resistencia de los cables y un cronómetro: coloca las dos gráficas sobre el mismo condensador para ver que i se adelanta 90° a u, o sobre una bobina para ver que i se retrasa; usa una pila y un interruptor para medir el tiempo que tarda un condensador en cargarse al 63 % (τ = RC). Al seleccionar un componente, el panel de lecturas muestra los valores simulados junto a la solución fasorial: impedancia Z = √(R² + (Z_L − Z_C)²), amplitud I₀ = U₀/Z y desfase. Por ejemplo, en el circuito de ejemplo R–L–C en serie (R = 10 Ω, L = 5 H, C = 0,05 F, U₀ = 10 V) la frecuencia de resonancia es f₀ = 1/(2π√(LC)) ≈ 0,32 Hz; a esa frecuencia la corriente máxima llega a 1 A y está en fase con el voltaje; a 0,5 Hz la amplitud baja a unos 0,73 A e i se retrasa unos 43°.

Parámetros que puedes cambiar

• Pantalla Introducción, Laboratorio
• Circuito inicial (los circuitos con condensador/bobina abren la pantalla Laboratorio) Tablero vacío, Fuente de CA + bombilla, R–C en serie (CA), R–L en serie (CA), R–L–C en serie (resonancia), Carga: pila + interruptor + R + C, Bobina: pila + interruptor + bombilla + L
• Amplitud del voltaje de la fuente de CA U₀ 0–120 V
• Frecuencia de la fuente de CA 0,1–2 Hz
• Voltaje de la pila 0–120 V
• Resistencia R 0–120 Ω
• Capacidad C 0,01–0,2 F
• Inductancia L 0,1–10 H
• Resistividad del cable (Laboratorio) 0–1 Ω/m
• Mostrar la corriente como Electrones, Corriente convencional
• Estilo de los símbolos Realista, Esquemático
• Mostrar nombres de componentes
• Mostrar valores de componentes
• Mostrar voltímetro
• Mostrar amperímetro
• Mostrar gráfica voltaje–tiempo
• Mostrar gráfica corriente–tiempo
• Mostrar cronómetro (Laboratorio)

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué una bombilla conectada a una fuente de CA de baja frecuencia parpadea dos veces en cada ciclo?
2. Con las dos gráficas sobre el mismo condensador, ¿el máximo de i aparece antes o después del máximo de u? ¿Y en una bobina?
3. En un circuito en serie, ¿la suma de las amplitudes de voltaje en R, L y C es igual a la amplitud del voltaje de la fuente? ¿Por qué?