Una linterna casera
Lo que vas a aprender
- Armar con el docente una linterna casera con dos pilas en fila, un bombillo, una tira de papel aluminio y un clip como interruptor.
- Dibujar el diagrama de la linterna con los símbolos del circuito.
- Señalar qué partes de la linterna conducen la corriente y cuáles aíslan, y explicar para qué sirve cada una.
- Buscar la falla de una linterna que no prende revisando los contactos antes de culpar a la pila.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
En la vereda de Daniela se va la luz casi todas las semanas. Un día la linterna de la casa se cae y se daña. Daniela se pregunta: «¿Y si hago una yo misma?».
Tú ya sabes armar un circuito sobre la mesa, con cables y caimanes. Ahora vas a meter ese circuito en un tubo, para que quepa en la mano. Vas a diseñar, armar, probar y corregir tu propia linterna, como hacen los inventores. Y vas a descubrir que casi nunca sale bien a la primera.
Explicación
Las piezas de la linterna
Una linterna es el mismo circuito de siempre: una fuente, un camino que conduce y un dispositivo. Mira qué pieza hace cada trabajo:
- Dos pilas AA. Son la fuente. Van en fila dentro del tubo: el polo + de la pila de abajo toca el polo − de la pila de arriba.
- Un bombillo de linterna hecho para dos pilas. Es el dispositivo que da luz. El docente revisa que sea el bombillo correcto.
- Una tira de papel aluminio. Hace de cable. Lleva la corriente desde el fondo del tubo hasta la rosca del bombillo. Se dobla varias veces a lo largo, para que sea gruesa y no se rompa.
- Un clip y una liga. Forman el interruptor.
- Un tubo de cartulina gruesa, un disco de cartulina, una tapa de cartón y cinta. Son aislantes: sostienen las piezas y separan las que no se deben tocar.
Cómo se arma, paso a paso
Todo se hace con el docente. Él corta la cartulina, el cartón y el papel aluminio: tú no usas tijeras ni bisturí.
- Pon las dos pilas en fila, con el + de una tocando el − de la otra. Enrolla la cartulina alrededor de las pilas y pégala con cinta: ese es el tubo.
- Pasa la tira de aluminio por debajo del tubo, de modo que toque el polo − de la pila de abajo. Tapa el fondo con la tapa de cartón, por fuera de la tira, y apriétala con cinta para que la tira no se mueva del polo −.
- Sube la tira por fuera del tubo. En la mitad, el docente la corta y deja un espacio del ancho de un dedo entre los dos pedazos.
- Arriba, pon el disco de cartulina sobre la pila. El disco tiene un huequito en el centro. Mete el bombillo de modo que su botoncito pase por el huequito y toque el polo +. Enrolla la punta de la tira en la rosca y apriétala con cinta.
- Pon una liga alrededor del tubo, sobre el espacio de la tira, y mete el clip debajo de la liga.
Ahora sube el clip hasta que toque los dos pedazos de la tira: la linterna prende. Bájalo hasta que toque un solo pedazo: se apaga.
La linterna casera por dentro. Las dos pilas van en fila dentro del tubo de cartulina. El botoncito del bombillo pasa por el huequito del disco y toca el polo + de la pila de arriba. La tira de aluminio va desde el polo − del fondo, por fuera del tubo, hasta la rosca del bombillo. En la mitad, la tira está cortada: el clip, apretado por la liga, une los dos pedazos y el bombillo prende.
El diagrama de la linterna
Antes de armar, los inventores dibujan. Con los símbolos que ya conoces, la linterna se ve así: dos pilas en fila, un interruptor y un bombillo, en un solo camino. Cada pedazo de la tira de aluminio es una línea del diagrama. El clip es el interruptor.
Fíjate en algo curioso: las dos pilas y el bombillo se tocan directamente, sin tira. En el diagrama igual se dibujan unidos por una línea, porque la corriente pasa de una pieza a la otra.
El diagrama de la linterna casera, con el clip bajado. A la izquierda, las dos pilas en fila (cada una con su raya larga, el polo +, y su raya corta, el polo −). Arriba, el bombillo. A la derecha, el interruptor abierto. Al subir el clip, el interruptor se cierra y el bombillo prende.
El diagrama de la linterna casera: dos pilas en fila, el clip como interruptor y el bombillo. Abre y cierra el interruptor, como cuando subes y bajas el clip, y mira cuándo prende el bombillo.
Qué conduce y qué aísla
En la linterna, unas piezas tienen que conducir y otras tienen que aislar. Las dos cosas son igual de importantes.
- Conducen: las pilas, la tira de aluminio, el clip, la rosca y el botoncito del bombillo. Todas son de metal y forman el camino.
- Aíslan: el tubo, el disco, la tapa, la cinta y la liga. No dejan pasar la corriente.
¿Para qué sirve el disco de cartulina? Separa la tira de aluminio del polo + de la pila. Si la tira tocara el polo +, la corriente se saltaría el bombillo: los dos polos quedarían unidos por un metal solo. Eso calienta la tira y daña la pila. Por eso el disco va siempre, y el docente lo revisa antes de subir el clip.
El clip no fabrica la luz
Algunos creen que el interruptor fabrica la electricidad. Otros creen que la guarda mientras la linterna está apagada. Ninguna de las dos cosas es cierta. La fuente es la pila. El clip solo une o separa los dos pedazos de la tira: cierra o abre el camino. Con el clip arriba mucho rato, la pila se va gastando. Con el clip abajo, la pila no se gasta, pero tampoco se llena.
Si no prende, no culpes de una vez a la pila
Casi ninguna linterna casera prende a la primera. Antes de cambiar pilas, revisa:
- ¿Las pilas están en fila, con el + de una tocando el − de la otra? Con dos pilas, una al revés empuja en contra de la otra y la linterna no prende.
- ¿El botoncito toca de verdad el polo +? Si el disco es muy grueso, no alcanza.
- ¿La tira toca el polo − del fondo y está bien apretada en la rosca?
- ¿El clip toca los dos pedazos de la tira? ¿La tira está rota en algún punto?
Si la linterna titila cuando la mueves, hay un contacto flojo: dos piezas se tocan solo a ratos. Se arregla apretando, no cambiando pilas.
Cuidados que no se negocian
- Solo pilas AA o AAA, y siempre con el docente. Nunca pilas de botón ni baterías de celular.
- Nunca conectes la linterna al tomacorriente de la pared.
- Si algo se calienta, baja el clip y avísale al docente.
Ejemplo resuelto
¿Qué voltaje recibe el bombillo?
La linterna de Daniela lleva 2 pilas AA de 1,5 V en fila. ¿Qué voltaje recibe su bombillo cuando sube el clip?
Ver la solución paso a paso
Las pilas en fila suman sus voltajes. Sumamos las dos: $1{,}5 + 1{,}5$
Es lo mismo que multiplicar: $2 \times 1{,}5$
El bombillo recibe $3$ V.
Por eso Daniela usa un bombillo hecho para dos pilas. Y por eso importa que las pilas no queden al revés: una pila volteada no suma, empuja en contra.
Respuesta: El bombillo recibe 3 V, siempre que las dos pilas estén en fila, con el + de una tocando el − de la otra.
Ejemplo resuelto
La linterna de Julián no prende
Julián terminó su linterna, sube el clip y no pasa nada. Él dice: «Las pilas están malas». La profe le pide revisar antes de cambiarlas. ¿Cómo encuentra la falla?
Ver la solución paso a paso
Prueba 1. Julián mira el clip: toca los dos pedazos de la tira. Mira el fondo: la tira toca el polo −. Todo eso está bien.
Prueba 2. Con la profe, quita el bombillo y ve que el disco es de cartón grueso. El botoncito no alcanza a tocar el polo +: el camino está abierto ahí. Cambia el disco por uno de cartulina delgada. La linterna prende, pero titila cuando la mueve.
Prueba 3. Que titile quiere decir que hay un contacto flojo. Julián aprieta la tapa del fondo, y ve que la tira se movía. Le pone más cinta. Ahora la luz no titila.
Julián nunca cambió las pilas. Estaban bien. La falla eran dos contactos: el botoncito que no alcanzaba y la tira floja del fondo.
Respuesta: Revisando un contacto a la vez, Julián encontró que el disco era muy grueso y que la tira del fondo estaba floja. Las pilas estaban buenas.
Ejemplo resuelto
Los materiales para todo el salón
El curso de 5.º B hace 9 linternas. Cada linterna lleva 2 pilas, 1 bombillo, 1 clip y 1 liga. ¿Cuántas pilas necesita la profe? ¿Cuántas piezas de esas cuatro clases son en total?
Ver la solución paso a paso
Cada linterna lleva 2 pilas. Para las 9 linternas: $9 \times 2$
La profe necesita $18$ pilas.
Ahora contamos las piezas de una linterna: 2 pilas, 1 bombillo, 1 clip y 1 liga: $2 + 1 + 1 + 1$
Cada linterna lleva $5$ piezas.
Para las 9 linternas: $9 \times 5$
Son $45$ piezas en total, sin contar la cartulina, el papel aluminio y la cinta.
Respuesta: La profe necesita 18 pilas, y las piezas de las 9 linternas son 45 en total.
Práctica
Mariana sube el clip de su linterna y el bombillo prende. ¿Qué hizo el clip?
La fuente es la pila. El clip no fabrica ni guarda electricidad: solo une o separa los dos pedazos de la tira, es decir, cierra o abre el camino.
Iván quiere una linterna más larga, con 3 pilas AAA de 1,5 V en fila y un bombillo hecho para tres pilas. ¿Qué voltaje recibe su bombillo, en voltios?
Las pilas en fila suman sus voltajes: 1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V. Por eso Iván usa un bombillo hecho para tres pilas: el de dos pilas se fundiría.
La profe Rocío tiene 12 pilas AA. Cada linterna casera lleva 2 pilas en fila. ¿Para cuántas linternas le alcanzan?
Se reparten las 12 pilas de a 2: 12 ÷ 2 = 6 linternas.
Cada linterna necesita una tira de papel aluminio de 25 cm. ¿Cuántos centímetros de papel aluminio se necesitan para 8 linternas?
Son 8 tiras de 25 cm: 8 × 25 = 200 cm, es decir, 2 metros de papel aluminio.
En el salón se armaron 9 linternas. 5 prendieron a la primera. De las demás, 2 tenían una pila al revés y el resto tenían el botoncito sin tocar la pila. ¿Cuántas linternas tenían el botoncito sin tocar la pila?
Fallaron 9 − 5 = 4 linternas. De ellas, 2 tenían una pila al revés, así que 4 − 2 = 2 tenían el botoncito sin tocar la pila. Ninguna falla fue una pila gastada: todas se arreglaron sin pilas nuevas.
La linterna de Óscar no prende. Su compañera dice: «Seguro las pilas están descargadas». ¿Qué debería hacer Óscar primero?
Una linterna que no prende puede tener una pila al revés o un contacto flojo. Eso se revisa primero, porque no cuesta nada. La pila gastada se prueba al final, en un circuito de confianza.
¿Para qué sirve el disco de cartulina que va entre el bombillo y la pila?
La cartulina es aislante. Deja pasar el botoncito por el huequito, pero no deja que la tira toque el polo +. Así la corriente tiene que atravesar el bombillo.
Un grupo tenía 20 pilas y armó 8 linternas de 2 pilas cada una. ¿Verdadero o falso? Les sobran 4 pilas.
Las 8 linternas usan 8 × 2 = 16 pilas, y sobran 20 − 16 = 4.
La linterna de Daniela tiene 2 pilas, 1 bombillo, 1 clip y 1 liga. ¿Cuántas de esas piezas conducen la corriente?
Conducen las 2 pilas, el bombillo y el clip: 2 + 1 + 1 = 4. La liga es de caucho, que es aislante: solo aprieta el clip contra la tira.
¿Cuál diagrama le corresponde a la linterna casera con el clip bajado?
La linterna tiene dos pilas en fila, el clip como interruptor y un bombillo. Con el clip bajado, el interruptor está abierto.
Reto
Piezas de la linterna: ¿conducen o aíslan?
Conduce la pieza que deja pasar la corriente. Aísla la que no la deja pasar.
Reto
Abre el candado de la linterna.
Cada respuesta es una cifra del código, del 0 al 9.
Reto
El crucigrama de la linterna.
Lee cada pista y escribe la palabra. No lleva tildes.
Cierre
En resumen
Una linterna casera es un circuito con dos pilas en fila, una tira de aluminio que hace de cable, un clip como interruptor y un bombillo.
Unas piezas conducen (pilas, aluminio, clip, bombillo) y otras aíslan (cartulina, cartón, cinta, liga); el disco de cartulina evita que la tira toque el polo +.
El clip no fabrica ni guarda la electricidad: solo cierra o abre el camino; la fuente es la pila.
Una linterna que no prende puede tener una pila al revés o un contacto flojo: se revisan los contactos antes de culpar a la pila.
Los inventos se diseñan, se prueban, fallan y se corrigen.
Vocabulario
- Diseño
El plan de un invento: qué materiales lleva, cómo van unidos y en qué orden se arma.
- Tira de aluminio
Papel aluminio de cocina doblado varias veces a lo largo. En la linterna hace de cable.
- Contacto
El punto donde dos piezas que conducen se tocan para que pase la corriente.
- Contacto flojo
Un contacto en el que las piezas se tocan mal o solo a ratos. La linterna no prende o titila.
- Aislante
Material que no deja pasar la corriente, como la cartulina, el cartón, la cinta y el caucho de una liga.
- Interruptor de clip
Un clip que une o separa dos pedazos de la tira de aluminio: cierra o abre el camino de la corriente.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Muestre una linterna de pilas y pregunte qué piezas habría que reemplazar con materiales caseros. Anote las ideas en el tablero.
- Explicación · 10 min — Piezas y su trabajo, el corte de la linterna y su diagrama. Antes de entregar materiales, repase los cuidados en voz alta.
- Práctica · 25 min — Tenga cortados de antemano los rectángulos de cartulina, los discos con su huequito, las tapas de cartón y las tiras de aluminio. Use bombillos de linterna de dos pilas. En grupos de tres arman la linterna; usted corta la tira en la mitad y revisa el disco antes de que suban el clip. Si una linterna no prende, pida que anoten cada prueba. Después, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Cada grupo cuenta qué falló y cómo lo arregló. Haga la cuenta en el tablero: ¿cuántas fallas fueron pilas y cuántas contactos?
Preguntas para el salón
- Si el interruptor fabricara la electricidad, ¿para qué haría falta la pila?
- ¿Por qué el tubo no puede ser de lata?
- ¿Qué cambiarían en el diseño para que el botoncito siempre toque la pila?
Errores típicos
- Creer que el clip fabrica o guarda la electricidad. Pida que saquen las pilas y suban el clip: no pasa nada. Luego que pongan las pilas y dejen el clip abajo: tampoco. La luz necesita la pila y el camino cerrado.
- Creer que una linterna que no prende tiene siempre la pila descargada. Lleve la cuenta de las fallas del salón en el tablero. Casi todas son contactos flojos o pilas al revés.
- Poner las dos pilas con los polos iguales enfrentados. Pida que marquen con marcador el + de cada pila antes de enrollar la cartulina y que revisen que el + de una toque el − de la otra.
- Creer que más papel aluminio da más luz. Explique que la tira solo es el camino. Lo que decide cuánto empuja la corriente es el número de pilas en fila, y el bombillo tiene que ser el de ese número de pilas.
Tarea sugerida
Con un adulto, dibujar el diagrama de una linterna o un juguete de pilas de la casa, mirando solo dónde van las pilas, el botón y el bombillo, sin desarmarlo. Escribir qué partes creen que conducen y cuáles aíslan.