Estás paseando a tu perro por la noche y tu linterna, cuya luz cada vez es más débil, se apaga. En lugar de volver a casa a tientas en la oscuridad, ¿no sería útil sacar un poco más de energía de las pilas que lleva dentro? No es tan descabellado como parece. Cuando un dispositivo deja de funcionar porque la pila ya no tiene suficiente energía, solemos decir que está "agotada". En realidad, el voltaje no es cero; solo no es lo suficientemente alto como para hacer pasar corriente por la bombilla o el LED, o cualquier otra carga que tengas. Pero con un pequeño truco de física, puedes conseguir que esa luz dure más. Te voy a enseñar a construir un circuito eléctrico sencillo, combinando un transformador y un transistor, para aprovechar esa energía residual. En tono de broma, lo llamamos circuito 'joule thief', o "ladrón de julios". No solo es divertido de construir, sino que también es un magnífico ejemplo de la ley de inducción de Faraday, el mismo principio que se utiliza en los generadores eléctricos y en las placas de inducción. Una pila básica y una bombilla Empezaré con un circuito muy sencillo. Se trata de una pila AA de 1.5 voltios conectada a una pequeña bombilla incandescente mediante un único cable de cobre. Es un circuito cerrado. La corriente eléctrica sale por un extremo de la pila, atraviesa una bombilla que contiene un filamento de tungsteno en su interior y, a continuación, regresa al otro extremo de la pila. Como ese filamento es muy fino, la corriente lo calienta, hasta unos 2,482°C. de modo que brilla al rojo vivo. Por suerte, el tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales puros. Mientras el circuito esté cerrado, la corriente seguirá fluyendo, consumiendo gradualmente la energía potencial química de la pila. Esto es lo equivalente a que el interruptor esté en posición de encendido en una linterna. A medida que baja el voltaje, se produce menos corriente. Llegará un momento en que no habrá suficiente para producir luz alguna. En cierto modo, este circuito también es un ladrón de julios. Si dejas el interruptor encendido, la corriente seguirá fluyendo incluso después de que la luz se apague, y consumirá la energía restante de la pila. LED frente a bombillas incandescentes Hoy en día, la mayoría de los dispositivos utilizan LED en lugar de bombillas incandescentes. Un LED no produce luz calentando objetos; en cambio, es un dispositivo de estado sólido con una banda prohibida. Cuando los electrones de la corriente caen a un nivel de energía inferior, liberan la energía sobrante en forma de luz. Es mucho más eficiente, porque no se desperdicia toda esa energía térmica. El único inconveniente es que un LED blanco requiere 3 voltios, así que ahora necesitamos dos de esas pilas AA: A medida que las pilas se van agotando, acabarán cayendo por debajo del umbral de los 3 voltios. Puede que aún tengas 2.8 voltios, pero no se enciende ninguna luz. Aquí es donde entra en juego la magia del ladrón de julios. De hecho, podemos hacer que un LED de 3 voltios se encienda con una sola pila de 1.5 voltios. Pero primero necesitamos dos cosas: un transformador y un transistor. El transformador Hay más de una manera de generar electricidad. Una pila es la opción más evidente, pero un campo magnético también puede hacerlo. Ahí entra la ley de Faraday: cuando cambia el campo magnético alrededor de un cable enrollado en forma de bucle, se genera un voltaje en ese cable. Así es exactamente como funciona un transformador. Tiene dos bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo común. Los hilos están aislados, por lo que no están en contacto: se trata de dos circuitos separados. Pero si se hace pasar una corriente por una bobina, esta genera un campo magnético y, cuando ese campo cambia de cualquier forma, se crea una corriente en la segunda bobina. Este es el transformador casero que voy a utilizar. Como puedes ver, hay dos juegos de cables rojos; el anillo de hierro aumenta la intensidad del campo magnético para que el transformador sea más eficaz. Para que quede claro: no es el campo magnético en sí mismo lo que induce una tensión en la segunda bobina, sino el cambio en el campo magnético. Cuando se activa o se desactiva la corriente en una bobina, se produce un pico de tensión en la otra bobina. Si se activa y se deja encendida, esa tensión cae a cero. De hecho, la intensidad de la tensión inducida depende en parte de la velocidad de variación. Si reduces el campo magnético lentamente, obtienes una tensión baja; si lo apagas rápidamente, obtienes una tensión alta. También puedes conseguir una tensión más alta aumentando el número de espiras de alambre en la bobina secundaria. Ese es el secreto de este pequeño truco. El transformador permite aumentar el voltaje que llega al circuito secundario, donde está conectado el LED, incluso si la pila entrega mucho menos. El siguiente paso es hacer que el circuito primario se encienda y apague muy rápido, una y otra vez. Ahí entra el transistor. El transistor En términos simples, un transistor funciona como una válvula que controla el paso de la electricidad: puede bloquear la corriente o dejarla pasar. Esa "válvula" se abre o se cierra mediante una pequeña señal eléctrica. Es parecido a usar un pequeño chorro de agua para controlar otro flujo mucho mayor. Eso es prácticamente todo lo que necesitas saber sobre cómo funciona el "ladrón de julios". El transistor activa y desactiva la corriente miles de veces por segundo, creando esencialmente una corriente oscilante para que el transformador produzca un voltaje más alto. El "ladrón de julios" Ahora estamos listos para el circuito completo. Hay muchos tutoriales en línea para construir uno de estos, pero voy a utilizar una versión muy sencilla. Aquí tienes un diagrama: Así pues, la pila impulsa una corriente a través de la bobina primaria (azul) del transformador, creando un campo magnético y, por lo tanto, un pico de corriente en la bobina secundaria (roja). Esta corriente inducida pasa entonces al transistor y corta la corriente primaria, pero eso provoca de nuevo un salto en el campo magnético. Cada vez se produce un pico de 3 voltios en la segunda bobina, lo que hace que se encienda el LED. Pero la pila no puede mantener eso, porque solo tiene 1.5 voltios, y esto hace que el transistor vuelva al primer bucle. Esta es una foto del ladrón de julios que construí. Como puedes ver, solo tiene una pila de 1.5 voltios, que es la mitad de la tensión que necesita el LED. Cuando tomé esta foto, la luz ya llevaba varios días encendida de forma continua. Y seguirá encendida hasta que la pila se agote por completo. No vas a llevar este invento contigo a todas partes. Por eso, muchas linternas de bolsillo de gama alta incorporan un circuito similar a un ladrón de julios, capaz de elevar el voltaje para funcionar con una sola pila. Todo ese sistema cabe en una pequeña placa electrónica conocida como convertidor elevador. El mismo método de crear una oscilación con una fuente de alimentación de corriente continua se utiliza para elevar el voltaje en otros dispositivos. Por ejemplo, los paneles solares suelen conectarse a baterías domésticas para almacenar energía eléctrica que se utiliza por la noche. Pero en un día nublado, los paneles pueden generar solo un potencial de 10 voltios, lo que no basta para cargar una batería de 12 voltios. Por eso, estos sistemas suelen incluir un convertidor elevador. Como ves, no se trata solo de un ingenioso truco de laboratorio. Los ladrones de julios están por todos lados. ¡Y esto es algo bueno!