¿Por qué no funcionan tus luces de Navidad? Tristemente, en el caso de que una cadena de luces se apague en su árbol, reemplazar la cadena suele ser la mejor opción. Es bastante difícil encontrar esa única bombilla que está causando el problema. Sin embargo, este es un buen momento para ver la diferencia entre los circuitos en serie y en paralelo.
Un circuito sencillo
El circuito más sencillo que puedes crear utiliza sólo una pila y una bombilla. En una actividad divertida, puedes dar a una persona un cable, una pila y una bombilla. Pídele que haga brillar la bombilla. Es posible conseguir que funcione, pero aún puede causar algunos problemas a la gente.
Para conseguir que la bombilla brille, necesitas un circuito completo. Tiene que haber un camino para que la corriente salga de un extremo de la batería, pase por el filamento de la bombilla y luego vuelva a la batería. Así es como podría funcionar.
Rhett Allain
Cuando la corriente pasa por el filamento, hace que éste se ponga súper caliente. Las cosas súper calientes brillan. Eso es todo lo que hace la bombilla. Pero, ¿por qué el vidrio en el exterior? Está ahí para mantener el aire alejado del filamento supercaliente. Con el aire en contacto con el filamento, se quemaría.
Si quitas alguna de las partes para el circuito completo, no habría corriente ni bombilla que brille.
Bombillas en serie
Ahora quieres conectar dos bombillas a la batería. Aquí tienes una forma de hacerlo.
En este caso, sólo hay un camino que sigue la corriente. La corriente que pasa por la primera bombilla también pasa por la segunda. Si quitas cualquier parte de este circuito (como quitar una bombilla), todo se apaga. Si quieres, puedes hacer un circuito similar con 10 o 20 bombillas. Sólo tienes que conectarlas todas en línea para que pase la misma corriente por cada una. Esto es una conexión en serie.
Bombillas en paralelo
Hay otra forma de conectar dos bombillas. Compruébalo.
Rhett Allain
La diferencia en este circuito es que cada bombilla tiene su propio «camino» hacia la batería. Si rompes una de estas bombillas, realmente no le hace nada a la otra bombilla.
Aquí tienes una demostración rápida que muestra la diferencia entre las bombillas en serie y las bombillas en paralelo.
Ah, y al igual que las bombillas en serie puedes hacer esto con muchas, muchas bombillas.
Luces de Navidad
Ahora podemos llegar a lo divertido. Qué pasa con las luces que pones en tu árbol de Navidad? Esas bombillas están en serie o en paralelo? ¿Qué te parece? Aquí tienes dos pistas.
Pista número 1: si sacas una de las bombillas de un hilo, el resto de las luces se apagan. Vale, esto no siempre es cierto. Muchas luces son en realidad dos conjuntos de filamentos. Si sacas una bombilla, se apaga la mitad del cable.
Aquí puedes ver que a este hilo se le ha quitado una bombilla y ninguna de las otras luces está encendida (a pesar de que la corriente está conectada).
Pista número 2: En algunos casos, una de las bombillas de un casquillo puede «quemarse». Cuando una bombilla se quema, normalmente se debe a un filamento roto (o fundido). En este caso, el casquillo tendría el siguiente aspecto.
Nota que una bombilla está efectivamente apagada pero las otras están encendidas. Pero, ¿se ha roto realmente el filamento? Sí, si te fijas bien, puedes ver algo así.
Rhett Allain
Ahora bien, ¿cuál es la respuesta? ¿Las bombillas están en serie o en paralelo? Basado en la pista 1, parece que las luces están en serie. En base a la pista 2, parece que están en paralelo. La respuesta es que las luces están en serie. Sip.
¿Pero cómo puede ser esto? ¿Cómo se puede tener una luz con un filamento roto y seguir teniendo las otras luces encendidas? En el mundo de la física, llamamos a esto «la magia de la Navidad». Bueno, en realidad no. La respuesta es que las luces están conectadas en serie pero las bombillas tienen truco.
Veamos con más detalle una de las bombillas del hilo.
Rhett Allain
Esta es una vista de una bombilla rota. En el extremo de los postes metálicos se puede ver el filamento roto – por lo que se trata de una bombilla quemada (además rompí el cristal para que se pudiera ver mejor). ¿Pero qué pasa con ese cable metálico que rodea los postes (indicado con la flecha roja)? ¿Para qué sirve? Si se tratara de un cable normal, esto provocaría un cortocircuito en la bombilla. Significaría que la mayor parte de la corriente que atraviesa la bombilla pasaría por este cable y no por el filamento. Con muy poca corriente, el filamento no brillaría.
Entonces, para que esta bombilla funcione correctamente en un hilo (con un buen filamento), no debería haber una corriente que pase por este cable de derivación. Bien, ahora déjame hacer algunas conjeturas sobre el funcionamiento de esta mágica luz navideña. Sí, podría usar internet para averiguar más sobre esta bombilla, pero realmente me gusta adivinar.
- Como he dicho, en una bombilla que funciona este cable no conduce la corriente eléctrica. Debe haber algún tipo de aislante entre el cable de derivación y el poste del filamento.
- Cuando el filamento se quema, toda la corriente que pasa por todas las bombillas en serie se detiene.
- Sin que la corriente pase por las bombillas, hay una alta diferencia de potencial entre el cable de derivación y uno de los postes del filamento (mostraré por qué a continuación). Este alto voltaje (120 voltios) a través de una distancia muy corta produce un campo eléctrico muy alto.
- Si el campo eléctrico es lo suficientemente alto, podría causar una ruptura eléctrica en el material y convertirlo de un aislante a un conductor.
- Boom. El resto de las luces funcionan ahora (pero probablemente no hace un sonido de boom).
¿Pero cómo un filamento roto hace un alto voltaje justo en la bombilla que está rota? Hagamos como si tuviéramos un circuito diferente. En este, tengo 5 bombillas en serie conectadas a una batería. Ah, y todas las bombillas funcionan.
Rhett Allain
Supongamos que cada bombilla tiene una resistencia R (no importa que las bombillas sean noóhmicas). Si tengo una batería de 10 voltios conectada a ellas, entonces el cambio total de potencial eléctrico alrededor de la espira debe ser de cero voltios. Además, como las bombillas están en serie, tienen que tener la misma corriente eléctrica (I). Esto significa que puedo escribir:
Así que cada bombilla tiene un potencial eléctrico de 2 voltios a través de ella. Pero ahora digamos que una de esas bombillas se rompe. Con un circuito abierto, ya no hay corriente. Aquí está el nuevo diagrama.
Rhett Allain
Aunque haya una ruptura, el cambio de potencial eléctrico alrededor de este bucle tiene que ser de cero voltios. Pero como no hay corriente eléctrica, el cambio de potencial a través de cada resistencia es cero. Esto significa que los 10 voltios completos deben estar a través del hueco. Este potencial de 10 voltios crea un gran campo eléctrico que rompe el aislante. Esa es la magia de las luces de Navidad.
Mis luces siguen sin funcionar.
Estas bombillas tienen este impresionante cable de derivación dentro de las bombillas. Sin embargo, si la bombilla ni siquiera está enchufada, ni siquiera el cable de derivación funcionará. Así que, si tienes un filamento que no funciona aquí hay algunas cosas que puedes probar.
1. ¿Está enchufado? Sí, debe comprobar esto. Un mechón de luces que no esté enchufado no funcionará. Si tiene luces enchufadas en el exterior y se mojan, es probable que disparen su interruptor de falla a tierra (GFI). Los tienes en los enchufes de tu baño (con el botón de prueba y reinicio). Cuando el circuito se moja puede disparar esto.
2. Compruebe el fusible. Asumo que ha comprobado el disyuntor de su casa. Si eso se disparó, probablemente podría decir por las otras cosas que no estaban funcionando. Pero también hay fusibles en el pequeño enchufe del extremo del hilo. Hay una puerta corrediza y se ve así.
Si conectas demasiados hilos de luces juntos, la corriente será demasiado grande. El fusible se apagará para evitar que estas cosas se calienten demasiado. Sin embargo, a veces estos pequeños fusibles simplemente se aflojan después de almacenar las luces en la temporada baja. No está de más comprobarlos.
3. Busque una bombilla suelta. Si un hilo no funciona y has comprobado lo demás, es muy probable que el problema sea una bombilla suelta. Puede ser todo un reto localizar una bombilla suelta. Normalmente, simplemente empujo cada bombilla para ver si consigo que el hilo de luces se encienda. También hay una herramienta especial que puedes utilizar. La mía tiene este aspecto:
Rhett Allain
No estoy completamente seguro, pero creo que esta cosa detecta pequeñas corrientes eléctricas. Si tiene una bombilla suelta, habrá una ligera corriente alterna que va y viene del enchufe a la rotura. Al otro lado de la rotura no habrá la misma corriente. Puedes detectar una corriente detectando los campos magnéticos que acompañan a la corriente. Pero ahora no estoy tan seguro de que esta sea la forma en que funcionan estos detectores. Tendré que pensar en esto es un poco.
4. Comprueba si hay ardillas. Sí. Mira estas luces en un árbol de mi patio delantero.
Rhett Allain
Supongo que las ardillas odian la Navidad.
Oh, y sólo por diversión hice una versión en vídeo de esto mismo.