ÍNDICE

Bienvenida

1. ¿Qué sabemos sobre ellos?

1.1 Actividad

2. Actividad

3. Actividad

4. Circuitos y simbología

4.1 Actividad

5. Actividad

6. Cortocircuito

6.1 Actividad

7. Actividad

8. Actividad

9. Mediciones

9.1 Actividad

10. Actividad

11. Actividad

12. Actividad

13. Bibliografía complementaria

1

2

¡Les damos la bienvenida a la unidad didáctica! En ella encontrarás contenidos explicativos y propuestas de actividades. ¿Cómo está organizada la unidad? Por un lado encontrarás textos explicativos propios de la mate-ria y, por otro, los espacios de producción con actividades que invitan a aplicar lo previamente explicado. Éstas últimas están resaltadas en color: para que puedas encon-trarlas e identificarlas más sencillamente. En algunas de las actividades vas a encontrar propuestas que pueden involucrar herramientas 2.0. Para ello, contás con los insumos del anexo que tu docente descargó previamente. Para que lo puedas visualizar correctamente, es importante que descargues este archivo y lo abras con la última versión de Adobe Acrobat. ¡Mucha suerte! ¡A trabajar!

Editorial ORTMaterial creado para uso educativo y no comercial.Contactoeditorial@ort.edu.ar(011) 4789-6491 / 6392

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Una gran cantidad de artefactos que uti-lizamos en nuestra vida cotidiana funcionan con energía eléctrica. Difícilmente podríamos imagi-nar un mundo sin electricidad. A lo largo de esta unidad aprenderemos cómo se aplica la electricidad a problemas tecno-lógicos concretos. Conoceremos: - Algunos componentes eléctricos, sus funciones y sus modos de interconectarlos para armar circuitos simples y complejos. - El modo de representar los circuitos eléctricos. - Cómo diseñar dichos circuitos y poner a prueba su funcionamiento. Para comenzar, a continuación hay un conjunto de artefactos de uso cotidiano. Indicá cuáles de ellos necesitan energía eléctrica para poderfuncionar donde tu docente lo indique.

1. ¿Qué sabemos sobre ellos?

Automóvil

Celular

Barrera

CafeteraHorno

Computadora

Fuente: https://pixabay.com/es/

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Termotanque

Linterna

Reproductor MP3

Estufa

Radiograbador

Ventilador

Lavarropas

Ascensor

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1.1 Actividad

En las siguientes imágenes pueden verse artefactos que

reciben energía eléctrica y la transforman en otro tipo

de energía.

1. Escribí el nombre de la energía que “sale” del sistema

donde tu docente lo indique. Como ayuda, observá el

siguiente ejemplo.

Energía eléctrica Energía calórica

(para calentar

el agua)

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a aEnergía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

6

Energía eléctrica

a a

Energía eléctrica

a a

2. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente

lo indique: ¿Existen aplicaciones en las que se utilice la

electricidad de manera directa (ingresa energía eléctrica

y sale el mismo tipo de energía)?

3. Debatí en tu grupo de trabajo y confeccioná un tex-

to fundamentando lo expresado. Luego, publicá el tex-

to donde tu docente lo indique para compartirlo con el

resto de la clase.

2. Actividad

1. Representá, mediante un diagrama de bloques, la es-

tructura del ventilador y de la estufa eléctrica donde tu

docente lo indique. Recordá que el diagrama de bloques

debe contener los elementos transformadores, transmi-

sores y de control de energía que hacen que el sistema

funcione.

2. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Cómo representarías de manera general la es-

tructura de cualquier artefacto que utiliza energía eléc-

trica? Para ésto, tené en cuenta las funciones comunes,

es decir, el almacenamiento, la transformación, el trans-

porte y el control de la energía eléctrica.

3. Para finalizar, compartí tu producción con tus

compañeros.

3. Actividad

1. Con los elementos disponibles sobre tu mesa, armá

un modelo que permita encender una lamparita.

Existe un conjunto de símbolos que se suelen utilizar para representar los circuitos eléc-tricos. Los símbolos son el resultado de acuerdos

4. Circuitos y simbología

2. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Cómo se puede encender y apagar la lampa-

rita del modelo armado? (sin apagar ni desconectar la

fuente).

3. Dibujá los modelos en sus dos estados: con lampa-

rita encendida y con lamparita apagada, donde tu do-

cente lo indique. Luego, incorporá al modelo anterior,

un elemento llamado interruptor simple, que permitirá

controlarlo (encender y apagar la lamparita). ¿Dónde lo

colocarías? ¿Porqué? Respondé estas preguntas donde

tu docente lo indique.

4. Analizando ambos estados, ¿cómo creés que funcio-

na el interruptor? Dibujá donde tu docente lo indique

la estructura interna del mismo (cómo crees que es por

dentro) sobre el circuito anterior. Luego, describí en for-

ma de texto su funcionamiento.

5. Para finalizar, dibujá el modelo armado con el inte-

rruptor donde tu docente lo indique. (debe poder obser-

varse la parte interna del mismo).

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internacionales, para que se puedan utilizar en todo el mundo. Además de ser universales, ¿qué ventajas tiene el empleo de símbolos? Compartí tu opi-nión con tus compañeros. El organismo encargado en nuestro país de la normalización de los símbolos de electrici-dad es el IRAM. Los símbolos más comunes son:

4.1 Actividad

1. Ingresá al programa del simulador (Crocodile o Yenka)

para representar el circuito con su simbología. Armá el

circuito simple con su interruptor de dos puntos, fuente

(pila) y una lamparita. Entregá la actividad donde tu do-

cente lo indique.

2. Dibujá donde tu docente lo indique el circuito utili-

zando los símbolos correspondientes:

3. A modo de conclusión, desarrollá las siguientes pre-

guntas donde tu docente lo indique:

a. Explicá qué condiciones se tienen que cumplir para

poder hacer funcionar un actuador (en éste caso, una

lamparita) mediante un circuito eléctrico.

b. Explicá, con un modelo dibujado y palabras, cómo es

un interruptor por dentro.

5. Actividad

1. Armá con los componentes del kit un circuito que

permita encender 2 lamparitas con un solo interruptor.

Luego, dibujá el circuito con los símbolos correspon-

dientes donde tu docente lo indique.

2. Observá las siguientes imágenes e identificá a qué

tipo de configuración corresponde el circuito armado

anteriormente:

El circuito armado es un circuito _____________________

3. Armá, con los componentes necesarios, el otro circui-

to que aparece en la imagen. ¿Los circuitos anteriores

funcionan igual? Observá las lamparitas y describí las se-

mejanzas y las diferencias encontradas entre el circuito

serie y el circuito paralelo donde tu docente lo indique.

4. Registrá lo observado en la siguiente tabla:

Circuito serie Circuito paralelo

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Circuitos Serie Circuitos

Paralelo

¿Cuántos

caminos

encontrás?¿Qué pasa al

sacar una

lamparita?¿Qué sucede

con la

luminosidad?

5. Armá en el simulador los siguientes circuitos serie y

paralelo:

6. Si se quema una lamparita ¿qué sucedería con la otra?

____________________________________________________

7. Completá las siguientes frases:

En el circuito serie, cuando una lámpara se quema, la

otra ________________________________________________

Esto sucede porque _________________________________

En el circuito paralelo, cuando una lámpara se quema, la

otra ________________________________________________

Esto sucede porque _________________________________

¿Cuál de las configuraciones (serie o paralelo) se utiliza-

ría para un artefacto eléctrico de dos lámparas que se

desea ubicar en el techo de una habitación? ¿Por qué?

8. Resolvé el siguiente problema:

“Un problema de diseño”

Una persona necesita encender dos lámparas de una

habitación de modo independiente: cada una con un

interruptor diferente. ¿De qué modo deberían interco-

nectarse los elementos?

9. Dibujá donde tu docente lo indique el diseño del cir-

cuito que resuelve la situación planteada.

10. Con los elementos disponibles sobre la mesa, armá

el circuito y verificá su funcionamiento.

Decimos que se produce un cortocircui-to cuando, en un circuito eléctrico, encontramos un camino cerrado en el que no se incluye un elemento que consuma o transforme la energía eléctrica.

6. Cortocircuito

Fuente: https://giphy.com

9

6.1 Actividad

1. Utilizando el programa de simulación, armá los si-

guientes circuitos y probá su funcionamiento:

2. ¿Qué pasa en cada uno de los ejemplos cuando se

cierra el interruptor? ¿Qué conclusión podés sacar? Res-

pondé las preguntas donde tu docente lo indique.

3. ¿Qué sucedería si armaras estos circuitos con los ele-

mentos reales? Investigá y escribí tu consejo en forma

de comentario donde tu docente lo indique.

7. Actividad

El Control de los Circuitos: elementos de control

1. Diseñá, con el simulador Crocodile, cinco circuitos

eléctricos diferentes para encender una lamparita (o 2)

utilizando los elementos de la tabla que está debajo.

2. Verificá el funcionamiento armando los circuitos con

los elementos del kit.

3. Completá la siguiente tabla que figura en la página 18

y entregá el ejercicio donde tu docente lo indique.

- Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Cuál de los anteriores elementos de control

utilizarías en cada una de las siguientes aplicaciones?

Hacer sonar un timbre.

____________________________________________________

Poner manualmente la luz en rojo o en verde en un cru-

ce de ferrocarril.

____________________________________________________

Encender y apagar la luz de la habitación.

____________________________________________________

Regular el volumen de la radio.

____________________________________________________

Encender la luz interior de la heladera al abrir la puerta

y apagarla cuando se cierra.

____________________________________________________

8. Actividad

1. Construí con los componentes del kit un circuito sim-

ple y variá el voltaje de la fuente entre 1,5 y 12 Volts.

2. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Qué sucede con la luminosidad?

3. Armá en el simulador, un circuito simple con una ba-

tería de 9V, y luego aumentá el ”voltaje” añadiendo otra

batería de 12v :

4. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Qué sucede con la lamparita? ¿Cómo puede

explicarse lo sucedido?

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9. Mediciones

1. Medición de Tensión Eléctrica o "Voltaje" (Tensión Continua)

Para medir el “voltaje” se coloca la punta de prueba negra del multímetro (usado como vol-tímetro) en el conector COM y la punta roja en el conector VΩ. La perilla rotatoria se ubica en el rango deseado para medir DCV. En este caso, el selector deberá estar en DCV 20V porque los valores que vamos a medir son inferiores a 20V. Se colocan las puntas de prueba en los po-los de la fuente o del circuito del cual se desea medir el voltaje. En este caso, mediremos la ten-sión eléctrica de la lamparita. El voltaje de la lamparita se mide "en paralelo" con la misma:

Cuando se realiza una medición de voltaje de corriente directa (DCV), la polaridad de la co-nexión de la punta roja, es decir, el sentido de la corriente, se indica desde el principio con el valor de voltaje. Si la medición se hace “al revés”, en la pantalla aparecerá “–“ antes del valor de voltaje.

En la pantalla del instrumento se indicará el valor de la tensión medida. Cuando aparezca en la pantalla “1” nos encontramos en una situa-ción de sobrerango. Deberás seleccionar un ran-go más alto con la perilla selectora.

2. Medición de Intensidad de Corriente o “Am-peraje” (Corriente Continua)

Para medir el “amperaje” se coloca la pun-ta negra en el conector COM y la punta roja en el conector 20A. La perilla rotatoria se ubica en el rango deseado para medir DCA. En este caso, el selector deberá estar en DCA 20A porque los valores que vamos a medir son inferiores a 20A. El multímetro (usado como amperímetro) debe conectarse de forma que pueda “contar” to-dos los electrones que pasen y para hacerlo hay que “abrir el circuito” e intercalar en él el ampe-rímetro en una conexión "en serie". En este caso, mediremos la intensidad de corriente eléctrica.

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3. Medición de Resistencia Eléctrica (Corriente continua) La resistencia eléctrica de un objeto es la medida de su oposición al paso de corriente eléctrica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohm u ohmio (Ω). Es muy importante destacar que cuando se efectúe la medición de la resistencia, la insta-lación eléctrica esté desnergizada, de lo contrario se puede dañar el equipo y además provocar un cortocircuito. Las puntas de prueba del instru-mento se colocarán sobre los extremos del ele-mento a medir, estando éste desconectado del circuito. Para medir la resistencia conectá la pun-ta roja en el conector VΩ (igual que para medir voltaje), y la punta negra en el conector COM. La perilla rotatoria se ubica en el rango deseado (en este caso el más bajo) del sector donde se indica el símbolo de ohms (Ω). Al igual que en la tensión eléctrica, la resistencia de un elemento se mide en paralelo con el mismo. Conectá los cables en los extremos de lo que vas a medir. Observá la pantalla del instru-mento, ahí se indicará el valor de la resistencia medido.

9.1 Actividad

1. Medición de Tensión Eléctrica o “Voltaje” (Tensión

Continua)

1. Armá con el kit un circuito simple.

2. Medí el “voltaje” de la lamparita con el multímetro.

Para medir el “voltaje” deben conectar el selector en

20V porque los valores que van a medir son inferiores

a 20V.

3. En el simulador armá los siguientes circuitos, medí los

voltajes y completá la tabla que figura debajo.

Circuito Serie MixtoFuente

Lamparita 1

Lamparita 2

Lamparita 3

Lamparita 4

Lamparita 5

2. Medición de Intensidad de Corriente Eléctrica o

“Amperaje” (Corriente continua)

1. Armá con el kit un circuito simple, uno en serie y otro

en paralelo, y luego medí el “amperaje”.

2. En el simulador, armá los circuitos y complá la tabla:

Circuito Simple Serie Paralelo

3. Armá con el kit el siguiente circuito y medí, entre los

puntos que indica el gráfico, la tensión eléctrica (Volt),

la intensidad de corriente (Amper) y la resistencia eléc-

trica. Luego, completá la siguiente tabla con los valores

medidos:

Entre 1 y 2 Entre 2 y 3 Entre 3 y 4

Voltaje

Amperes -----------

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Medición de Resistencia Eléctrica (Corriente

Continua)

1. Armá con el kit el siguiente circuito y medí entre los

puntos que indica el gráfico, la tensión eléctrica (Volt),

la Intensidad de corriente (Amper) y la Resistencia eléc-

trica. Luego, completá la siguiente tabla con los valores

medidos:

Entre 1 y 2 Entre 3 y 4 Entre 5 y 6

Voltaje

Amperes

Resistencia

(Ohm)

-----------

10. Actividad

Circuitos con Motores

Como hemos visto, un motor eléctrico sirve para trans-

formar la electricidad en movimiento. Aprenderemos a

controlar ese movimiento y aprovecharlo según la

necesidad.

1. Armá con el kit un circuito para que el motor haga

girar una polea en el sentido de las agujas del reloj.

Elementos: motor, polea, fuente, cable e interruptor

simple.

2. Dibujá el circuito armado donde tu docente lo

indique.

3. ¿Cómo harías para que el motor gire en sentido

contrario?

4. Mencioná tres artefactos en los que su motor debe gi-

rar en un solo sentido, como por ejemplo en la licuadora.

5. En la siguiente imagen se muestra un circuito que

permite controlar un motor mediante dos interruptores.

¿Qué ocurre si abren un interruptor y cierran el otro?

Dibujá el circuito con su circulación de corriente donde

tu docente lo indique.

6. Probá cerrar ambos interruptores. ¿Qué ocurre?

¿Cómo podrías justificarlo? Respondé donde tu docente

lo indique.

7. Se necesita incorporar una lamparita al circuito an-

terior, que se encienda mientras el motor se encuentra

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funcionando. ¿Dónde conviene ubicarla? Dibujá el cir-

cuito donde tu docente lo indique. Luego, probá el mis-

mo en el simulador.

8. Respondé la siguiente pregunta donde tu docente lo

indique: ¿Cuándo se cierran ambos interruptores, se en-

ciende la lamparita?

9. Modificá el circuito anterior de modo que incluya dos

lamparitas. Una de ellas se enciende cuando el motor

gira en sentido horario. La otra cuando gira en sentido

antihorario. Dibujá el nuevo circuito donde tu docente

lo indique.

10. ¿Qué ocurre con las lamparitas cuando se cierran

ambos interruptores? ¿Y con el motor? Respondé la pre-

gunta donde tu docente lo indique.

11. Diseñá un circuito que permita controlar un motor

mediante un interruptor simple y que posea una lampa-

rita indicadora que se debe encender cuando el motor

está girando. Proponé una solución en serie y otra en

paralelo. Dibujá ambos circuitos en papel. Probalos con

el simulador y construilos con los materiales del kit.

12. Pensá y anotá tus respuestas para debatir en clase:

- ¿En cuál de los dos circuitos la luz brilla con mayor in-

tensidad? ¿Por qué?

- ¿En cuál de los dos circuitos el motor gira más rápido?

¿Por qué?

- ¿Cuál de los dos circuitos elegirían para que la lámpara

se apague en el caso de que el cable del motor se corte?

¿Por qué?

11. Actividad

Llave inversora

1. Existe un interruptor llamado “llave inversora” que

precisamente, logra invertir la polaridad (que los elec-

trones circulen por el motor de manera inversa).

1. Con el simulador, armá el siguiente circuito que per-

mite hacer girar al motor en los dos sentidos:

2. Completá el circuito dibujando los cables necesarios

para que el motor del ventilador pueda girar en ambos

sentidos:

3. Mencioná tres artefactos en los que su motor debe

girar en un solo sentido, (como por ejemplo en la licua-

dora) y tres artefactos en los que su motor debe girar

en ambos sentidos. Hacelo como comentario donde lo

indique tu docente.

12. Actividad

Realizá los siguientes ejercicios y actividades donde tu

docente lo indique.

1. Luz y sonido

1. Utilizando el simulador, observá el comportamiento

del siguiente circuito, analizá y completá la Tabla de

Estados.

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Interruptor P u l s a d o r

n/a

Lámpara Sirena

abierto sin pulsar

abierto pulsado

cerrado sin pulsar

cerrado pulsado

2. La luz de la escalera.

Se desea diseñar el circuito eléctrico que permita en-

cender y apagar la luz de una escalera tanto desde arriba

como desde abajo.

1. Observá la simulación y luego analizá las siguientes

alternativas de solución: ¿Cuál de los siguientes circui-

tos permite resolver el problema? ¿Por qué? Comprobá

su funcionamiento en Crocodile.

3. Las habitaciones

Se tiene tres habitaciones (A, B y C).

1. Diseñá en Crocodile los circuitos eléctricos para que:

a- prendé todas juntas.

b- prendé cada una en forma independiente

c- prendé A y B juntas y C independiente.

2. Dibujá donde tu docente lo indique los circuitos que

resuelven las consignas a, b y c.

3. Representá el funcionamiento del circuito que res-

ponde la consigna c del ejercicio anterior mediante una

tabla de estados:

4. La linterna

1. Diseñá, en simulador el circuito eléctrico de una lin-

terna que posea un interruptor y un pulsador, luego di-

bujá el circuito donde tu docente lo indique.

La luz se debe poder encender o apagar con el interrup-

tor; el pulsador permite emitir pulsos de luz.

5. Un problema de seguridad

En un taller, un operario está encargado de colocar el

material en la posición correcta para que un troquelado-

ra automática corte determinado material. Es necesario

asegurarse de que el motor eléctrico de la máquina no

comience a funcionar hasta que el operario haya retira-

do sus manos de la zona de trabajo.

Para resolver el problema se utiliza un circuito con dos

elementos de control, que permite activar el motor de

la máquina sí, y sólo sí, el operario presiona uno con su

mano derecha y el otro con la izquierda.

1. Diseñá en el simulador un circuito con dos pulsado-

res, que permita el funcionamiento pedido. ¿Por qué se

elige pulsadores en lugar de interruptores? ¿Cuál debe-

ría ser la distancia entre ellos? Respondé las preguntas

donde tu docente lo indique.

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2. Representá el funcionamiento mediante tabla de

estados.

3. El sistema anterior permite asegurar que el opera-

rio no corre peligro ya que tiene las manos ocupadas.

Pero puede ocurrir que el sistema funcione aunque el

material no esté en la máquina. Modificá el sistema an-

terior de manera que el motor sólo funcione cuando el

material esté en la máquina y el operario presione los

pulsadores.

6. Votación unánime

1. Diseñá con el simulador un sistema que permita en-

cender una lámpara cuando el resultado de una votación

de 3 personas es unánime

7. Por una u otra puerta

En un comercio con dos puertas de acceso, una luz se

enciende cada vez que una persona pisa la alfombra al

entrar o al salir por alguna de aquellas.

1. ¿Usarías el mismo circuito que en el problema de se-

guridad? Respondé la pregunta donde tu docente lo in-

dique justificando la decisión.

2. Diseñá con el simulador el sistema que permite el fun-

cionamiento pedido.

3. Realizá la tabla de estados donde tu docente lo

indique.

8. El automóvil

1. Diseñá, utilizando el simulador, el circuito eléctrico

de la luz interior de un automóvil que se debe encender

cuando el conductor abre su puerta.

2. Modificá el circuito de modo que se encienda la luz

cuando se abre cualquiera de las dos puertas del

automóvil.

3. Modificá el circuito de modo que también pueda en-

cenderse mediante un interruptor ubicado en el tablero

del conductor.

9. Ventanas abiertas

Un productor agropecuario guarda bolsas con granos en

un depósito con dos ventanales. Muchas veces olvida

cerrarlos. Si eso ocurriera un día de lluvia podría dañar-

se el producto de su trabajo.

Decide instalar una alarma, que le avisará si alguno que-

dara abierto. Su sistema de alarma posee un pulsador en

cada ventana que se encuentra presionado cuando está

cerrada. Todos los días, antes de retirarse, el productor

conecta el sistema desde un tablero. Si la alarma no

suena, significa que todos los ventanales están cerrados.

1. Para el sistema descripto, ¿podría utilizarse el mismo

circuito que para el caso del automóvil? ¿Por qué? Res-

pondé la pregunta donde tu docente lo indique.

A continuación, encontrarás una síntesis de electricidad.

13. Bibliografía complementaria

- Para que exista circulación de corriente eléctrica debe haber un camino cerrado. - Que salga de un lado de la fuente, pase por algún transformador de energía y termine en el otro extremo de la fuente.

Camino cerrado

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¡Un corto circuito!

Elementos de consumo

La electricidad:- En el motor se transforma en movimiento.- En la lámpara en luz.- En la sirena en sonido.

Pero ¿qué pasa si tenemos un camino ce-rrado sin ningún elemento de consumo?

Circuito Simple - Un elemento de consumo, está en el ca-mino cerrado.

- La corriente eléctrica, que sale de la fuente pasa por él

Circuito Serie - Todos los elementos de consumo están en el mismo camino cerrado. - Cada elemento “toma” la corriente que necesita.

Circuito Paralelo - Cada elemento de consumo, tienen su propio camino cerrado. - Por todos los elementos pasa la misma “cantidad” de corriente.

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Circuito Paralelo - Cada elemento de consumo, tienen su propio camino cerrado. - Por todos los elementos pasa la misma “cantidad” de corriente.

Controlando circuitos - Los interruptores, al igual que los otros elementos de control, abren o cierran los caminos cerrados (circuitos)

Algunos de los símbolos utilizados para representar circuitos:

Lámpara Pulsador N/A

Pulsador NC

Fuente ParlanteMotor

Interruptor

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Elementos de Regulación y Control

Nombre Dibujo Símbolo Características Diseño del

circuito

Interruptor o

Llave Simple

Pulsador

Normalmente Abierto

Pulsador

Normalmente

Cerrado

Deja de hacer

contacto al pulsarse.

Potenciómetro

Interruptor o Llave

Simple con 2 salidas

Tabla