Guía Física y Química

GUÍA DIDÁCTICA
DE LA ASIGNATURA DE
FÍSICA Y QUÍMICA
SEGUNDO CURSO – BLOQUE UNO

MINISTERIO DE EDUCACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA: GUÍA DIDÁCTICA 2
Tabla de contenido
DESARROLLO POR BLOQUES ........................................................................................... 3
BLOQUE 1: Electricidad y magnetismo ............................................................................ 5
Objetivos ........................................................................................................................ 5
Destrezas con criterios de desempeño ........................................................................... 5
Desarrollo del proceso pedagógico ................................................................................. 6
Electrización de la materia .......................................................................................... 6
Campo eléctrico .......................................................................................................... 8
Corriente eléctrica .................................................................................................... 12
Efectos de la corriente eléctrica ................................................................................ 14
Conexión de resistencias ........................................................................................... 18
Resistencia de un conductor ..................................................................................... 21
Campo magnético ..................................................................................................... 25
Inducción electromagnética ...................................................................................... 26
Fuerza magnetica sobre un conductor ...................................................................... 27
Generador de corriente eléctrica .............................................................................. 31
Transformador .......................................................................................................... 32
Actividades como estrategias para desarrollar las destrezas por medio de procesos mentales ...................................................................................................................... 34
Indagar. .................................................................................................................... 34
Sintetizar................................................................................................................... 35
Comparar. ................................................................................................................. 35
Idea Principal ............................................................................................................ 35
Mapa conceptual ...................................................................................................... 36
RÚBRICAS PARA EVALUACIÓN CRITERIAL ..................................................................... 37
RÚBRICA PARA CALIFICAR PRÁCTICAS ....................................................................... 39
FICHA INDIVIDUAL PARA LA AUTOEVALUACIÓN Y COEVALUACIÓN DEL TRABAJO EN GRUPO ...................................................................................................................... 39
RUBRICA PARA PRÁCTICA DE LABORATORIO ............................................................. 40
GLOSARIO:.................................................................................................................... 41

DESARROLLO POR BLOQUES
El Bachillerato General Unificado tiene como finalidad fortalecer la formación integral del estudiantado, desarrollar destrezas y valores para que puedan acceder y enfrentarse a un mundo de constantes cambios. La Física y la Química apoyan la formación y desarrollo del estudiante en los siguientes aspectos: aprender a aprender, aprender a ser, aprender a hacer, aprender a trabajar en grupo, a obtener pensamiento sistemático y pensamiento crítico, a ser creativo, a pensar lógicamente y a organizar el propio conocimiento. De esta manera, permite que el estudiantado tenga las suficientes capacidades para continuar estudios en la universidad o en la especialidad que su trabajo exija. La Física y la Química se orientan a hacer ciencia, requisito indispensable para el desarrollo tecnológico del país. Desarrollan e incentivan en los estudiantes la experimentación científica, base fundamental de la ciencia y de la tecnología. Con el estudio de esta asignatura, se les presentan concepciones científicas actualizadas del mundo natural y se les propone el aprendizaje de estrategias de trabajo centradas en la resolución de problemas que los aproximan a los procesos de investigación realizados por los científicos.

Aprendizaje significativo (Marco conceptual 1) Corriente eléctrica Ley de Ohm Resistencia eléctrica y conexiones Energía y potencia eléctrica Electrólisis Campo magnético Inducción electromagnética Autoinducción Imanes Aparatos de medida eléctrica Generador y motor eléctrico Corriente alterna
ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
ÁCIDOS –BASES Y SALES
CALOR Y TEMPERATURA
ESTADOS DE LA MATERIA
EQUILIBRIO QUÍMICO Y VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN
PROCESO DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES
FÍSICA
QUÍMICA
FÍSICA Y QUÍMICA
BIOLOGÍA
CIENCIAS EXPERIMENTALES

BLOQUE 1: Electricidad y magnetismo
En el presente año, como parte del estudio de las ciencias experimentales, se analizará el comportamiento de las cargas eléctricas en movimiento, sin pasar por alto los conceptos de campo eléctrico, potencial eléctrico y el conocimiento de los capacitores (dispositivos que almacenan carga eléctrica). La intensidad de corriente eléctrica y sus efectos permiten comprender el flujo de cargas por los conductores. La resistencia eléctrica, como resultado de la relación entre el potencial y la corriente eléctrica en un circuito básico de corriente, está regida por la ley de Ohm. Como comprobación de la conservación de la energía, podemos analizar la ley de Joule. Todos estos conceptos permiten entender fenómenos eléctricos, como el funcionamiento de un circuito, las trágicas consecuencias del descuido en la utilización de la corriente eléctrica, el funcionamiento de los dispositivos de calefacción, el comportamiento de materiales conductores y no conductores, entre otros. La interacción magnética y la interacción eléctrica explican el funcionamiento de los motores y de los aparatos de medición eléctrica, los transformadores, los generadores, la producción de la corriente eléctrica a gran escala, y las diferentes aplicaciones en la medicina, la industria, la producción, el transporte y la vida diaria.
Objetivos
Al finalizar el año lectivo el estudiante será capaz de:
- Distinguir componentes, magnitudes, unidades e instrumentos de medida de un circuito eléctrico y de un circuito magnético para explicar la interacción electromagnética mediante experiencias de laboratorio.
- Diferenciar entre corriente continua y corriente alterna, mediante la observación y análisis en una práctica de laboratorio sobre recubrimientos electrolíticos para conocer sus aplicaciones y concienciar sobre el ahorro de energía eléctrica.
Destrezas con criterios de desempeño
- Relacionar la electricidad con el magnetismo a partir de la descripción de los flujos de electrones, la corriente eléctrica, la explicación e interpretación de la ley de Ohm, la resistencia y los circuitos eléctricos, la electrólisis, el entramado existente entre energía, calor y potencia eléctrica y el análisis de los campos magnéticos generados por una corriente eléctrica o por un imán.

- Analizar circuitos magnéticos con la descripción inicial de los instrumentos de medición más utilizados en este campo, como son los galvanómetro, amperímetro y voltímetro.
- Interpretar el proceso de inducción electromagnética como resultado de la interacción entre bobinas por las cuales circula la corriente eléctrica.
- Relacionar las estructuras de los generadores y de los motores eléctricos a partir del análisis de sus partes y sus funciones específicas.
- Identificar circuitos de corriente continua y de corriente alterna a partir de la explicación de sus definiciones puntuales y de sus propiedades, de la observación y de sus estructuras constitutivas, tanto en el laboratorio como mediante videos, diapositivas o cualquier otro recurso audiovisual.
Desarrollo del proceso pedagógico
Electrización de la materia
- Provéase de los siguientes materiales: plastilina, tres tubos de ensayo, un lápiz nuevo con punta, un estuche de esferográfico, una funda nueva de plástico, peinilla.
Plastilina: Esferográfico Lápiz Tubo de Ensayo Peinilla Mesa de trabajo: Procedimiento:
- Con la plastilina, el lápiz, el tubo de ensayo y el esferográfico construya un molinete eléctrico, de la siguiente manera:

- Acerque la peinilla hacia el estuche del esferografico que se encuentra en equilibrio en el molinete.
Escriba su observación:
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Pase la peinilla por el cabello y acérquelo al esferográfico del molinete.
Escriba su observación: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Retire el esferografico del molinete, frotelo en el cabello y coloque de nuevo en su sitio, acerque al esferográfico la peinilla previamente frotada en el cabello.
- Cambie el esferográfio del molinete y coloque en su lugar un tubo de ensayo, acerque el otro tubo de ensayo al molinete.

- Acerque el tubo de ensayo anterior previamente frotado con la funda de plástico hacia el molinete.
Escriba su observación: ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ __________________________________________________________________
- Retire el tubo de ensayo del molinete, frótelo con la funda plástica y colóquelo de nuevo en su sitio, acerque al tubo de ensayo del molinete el otro tubo de ensayo previamente frotado con la funda plástica.
Escriba su observación: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Con esta experiencia podemos analizar algunos temas de la electrostática como:
Nº Conceptos
Definición 1 Carga eléctrica 2
Electrización 3 Tipos de electrización 4
Aislantes y conductores 5 Campo eléctrico 7
Potencial eléctrico 8 Condensadores
Campo eléctrico
- Provéase de los siguientes materiales: plastilina, dos lápices, dos tapas metálicas de los envases de conservas, envolturas de los choccolates (papel aluminio), hilo de coser, peinilla, un pedazo de alambre, un pedazo de franela, un pedazo de lámina de acrilico o una carpeta de plástico limpia y seca

Plastilina: Lápiz Tapas metálicas: Papel aluminio: Hilo de coser: Peinilla: Alambre: Lámina de acrílico: Pedazo de franela: Mesa de trabajo: Procedimiento:
- Construya un péndulo electrostático con el alambre, el hilo y el papel aluminio como indica la figura.
- Electrice el péndulo por contacto de manera que adquiera la carga del material que lo electrizó. Compruebe acercando el elemento que lo electrizó al péndulo: este debe ser rechazado.

- Contruya los electróforos de Volta con las tapas metálicas, la plastilina y los lápices, de la manera que se indica:
- Electrice el electróforo de la siguiente manera:
Frotamos con el paño la lámina de acrílico, la cual se electriza por fotamiento arrancando electrones al paño.
- Coloque el electróforo sobre la lámina de acrílico electrizada.
Q
Q
- - - - - - -

- Realice una conexión a tierra para el electróforo.
Retire la conexión a tierra y luergo retire el electróforo; este queda cargado con carga contraria a la de la lámina de acrílico.
- Luego, coloque todos los dispositivos como indica la figura:
- Recuerde que uno de los electróforos está cargado, el otro se carga por influencia y que la masa del pendulo también esta cargada.
- - - - - - -
- - - - - - -

Escriba su observación: _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Con esta experiencia podemos analizar algunos temas de la electrostática como: Nº
Conceptos Definición 1 Electrización por inducción
2
Condensador
3 Líneas de fuerza
4
Diferencia de potencial
5 Movimiento o flujo de cargas
Corriente eléctrica
Antes de continuar es necesario que el estudiante investigue sobre la simbología de algunos dispositivos utilizados en los circuitos eléctricos para que pueda diseñar diagramas de circuitos e interpretarlos. Nº
Gráfico Referencia 1 Conductor 2
Condensador 3 - + Generador 4
Resistor 5 Reóstato o resistencia variable 6
Bombilla eléctrica 7 Inductor 8
+ - Amperímetro 9 + - Voltímetro 10 Fuente de corriente alterna
A
V

- Proveáse de los siguientes materiales: dos pilas grandes alcalinas de 1,5V, 1m de cable eléctrico nº 16, una bombilla eléctrica de 3V.
Pilas: Cable eléctrico: Bombilla eléctrica
- Corte el cable eléctrico en pedazos de 25cm; en cada pedazo descubrimos las puntas quitando el material aislante 1,5cm y armamos un circuito como indica la figura.
Como se puede observar no se cierra el circuito, por tanto no existe flujo de electrones y no se enciende la bombilla.
- Si se arma el circuito como se indica en la siguiente figura (completamente cerrado), se observa que se enciende la bombilla debido a que existe flujo de electrones.
1,5V
1,5V
1,5V

- Para el segundo caso, el diagrama eléctrico es:
Es mejor utilizar los diagramas eléctricos en vista de que permiten en el plano expresar el circuito completo.
Efectos de la corriente eléctrica
1. EFECTO TÉRMICO
- Además de las 2 pilas, el cable, hilos de alambre de rasquette Nº 5 de por lo menos 20cm, consiga un pedazo de espuma flex o fundas de plástico, armar el circuito como indica la figula:
La línea de color rojo representa el alambre de rasquete el cual, al pasar la corriente eléctrica, se calienta por el flujo de electrones. Con este alambre se puede cortar las fundas de plástico, la lámina de espuma flex y formar figuras o nombres, sin olvidar que se
1,5V
i
i
i
i
i
i
-1,5V+
i
i
i
i
i
i
- 3V+
i
i
i

debe manejar con cuidado el alambre de rasquete que es muy delgado y esta caliente, puede provocar quemaduras o cortes en las manos. Tome en cuenta que este alambre se dilata incluso hasta romperse.
- Escriba lo que ha observado sobre la corriente eléctrica.
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿Qué se puede concluir sobre el efecto térmico de la corriente eléctrica? Investigue las aplicaciones y las consecuencia de este efecto el la vida de los seres humanos.
2. EFECTO MAGNÉTICO
- Para comprobar este efecto necesitamos dos pilas, los conductores y una brújula.
Arme el circuito como indica la figura, de manera que el cable ab ubicado sobre la brújula coincida con su orientación.
Las flechas de color rojo indican el sentido del flujo de carga eléctrica o sentido de la corriente eléctrica . La conexión está abierta en C. Esta es móvil de manera que solo se hace contacto por 2 segundos durante los cuales se observa el efecto sobre la brújula.
- Escriba la observación: ¿qué sucede con el norte de la brújula?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Repetir el proceso con las siguientes alternativas:
- Coloque el cable ab debajo de la brújula y realice el contacto en C.
Escriba la observación: ¿qué sucede con el norte de la brújula?
- 3V +
b
a
N
S
C
i
i
i

___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Coloque el cable ab sobre la brújula, cambie la polaridad de la pila y realice el contacto en C. Escriba su observación: ¿qué sucede con el norte de la brújula?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Coloque el cable ab debajo de la brújula, mantenga la ultima orientación de la pila y realice el contacto en C. Escriba su observación: ¿qué sucede con el norte de la brújula?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Investigue sobre las consecuencias del efecto magnético en los seres humanos y las aplicaciones en los diferentes campos de las ciencias.
3. EFECTO QUÍMICO
Los materiales necesarios son: las pilas, los conductores con sus extremos descubiertos, un vaso de precipitación, dos tubos de ensayo, agua y sal. Procedimiento: En el vaso de precipitación realice una mezcla de agua 200cm3 con dos cucharadas de sal, diluya completamente la sal, llene los tubos de ensayo con esta mezcla y arme el circuito como indica la figura. Los tubos deben estar llenos de la solución salina e invertidos, cuidando de que en el proceso de armado del sistema no ingrese aire en los tubos. Coloque los extremos libres de los conductores dentro de los tubos como se indica y verifique el estado de estos extremos de los conductores (color, forma).
_ +
3V
ClNa
i
i
i
i

- Cierre el circuito en C y espere la evolución de la reacción en la solución salina.
Escriba las observaciones: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿Qué sucede con la solución a medida que el circuito funciona?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿Qué se observa en el tubo cuyo cable está conectado al polo positivo de la pila?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿Qué se observa en el tubo cuyo cable está conectado al polo negativo de la pila?
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿En cuál de los tubos se observa gas?
___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿De qué tipo de gas se trata?
___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- ¿Qué sucede en el otro tubo? Explique.
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Luego de tener una cantidad de medio tubo de ensayo con gas, suspender la experiencia y con mucho cuidado recoja el gas sin que se mezcle con el aire. Tape con un dedo el tubo, encienda un fósforo y deje que el gas salga por debajo del fósforo encendido. Escriba la observación:
___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________
- Escriba su observación del cable que estaba dentro del tubo con gas en cuanto a su color y forma.

___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
- Escriba su observación del cable que estaba dentro del tubo lleno de la solución en
cuanto a su color y forma.
___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Investigue sobre el fenómeno de electrolisis del agua y sus aplicaciones.
Conexión de resistencias
Se necesita 4 pilas alcalinas grandes de 1,5V, conductores con sus extremos descubiertos,
3 bombillas de 3V, aparatos de medida: voltímetro, amperímetro, ohmímetro. Antes de
realizar la experiencia con el ohmímetro, mida las resistencias de las lámparas y registre su
valor.
Conexión en serie:
Arme el circuito como indica el diagrama: coloque los aparatos de medida, tanto el
voltímetro como el amperímetro, en las posiciones indicadas para la lampara 1 (L1), tenga
cuidado con la polaridad. Cierre el circuito y registre las mediciones de voltaje y corriente
eléctrica. Desconecte el circuito.
- Arme el circuito de la siguiente manera. Para registrar los valores en la segunda
lámpara (L2), desconecte el circuito:
V
A
A
+
6V
i L1
i
i
V
A
A
+
6V L2
i
i
i

- Arme el circuito para la tercera lámpara y registre los valores de voltaje y corriente
eléctrica eléctrica. Desconecte el circuito.
Los valores medidos registramos en la siguiente tabla:
Lámpara Resistencia (R) Voltaje (V) Corriente eléctrica (i)
Medido con el
Ohmímetro
Medido con el
Voltímetro
Medido con el
Amperímetro
1
2
3
Luego de la experiencia y con los valores obtenidos se puede verificar lo siguiente:
1. Comprobar por medio de la ley de Ohm el valor de las resistencia de las lámparas y
comparar con los valores medidos con el ohmímetro.
2. Comprobar las propiedades de la conexión de resistencias en serie.
3. Utilizando la ley de Joule calcular la potencia individual y del sistema.
Conexión en paralelo:
- Arme el circuito como indica el diagrama. Coloque los aparatos de medida, tanto el
voltímetro como el amperímetro, en las posiciones indicadas para la lampara 1
(L1). Cierre el circuito y registre las mediciones de voltaje y corriente eléctrica.
Desconecte el circuito.
V
A
A
+
6V
L3
i
i
i

- Arme el circuito de la siguiente manera para registrar los valores en la segunda lámpara (L2). Desconecte el circuito.
- Arme el circuito para la tercera lámpara y registre los valores de voltaje y corriente y corriente eléctrica. Desconecte el circuito.
Registre los valores medidos, en la siguiente tabla:
A
v
- 6V+
L1
V1
R1
i1
A
v
- 6V+
L2
i2
R2
V2
v
A
- 6V+
L3
V3
R3
i3

Lámpara Resistencia medida (R) Voltaje (V) Corriente eléctrica (i) 1
2
3
Luego de la experiencia y con los valores obtenidos se puede verificar lo siguiente:
1. Comprobar por medio de la ley de Ohm el valor de las resistencia de las lámparas y comparar con los valores medidos con el ohmímetro.
2. Comprobar las propiedades de la conexión de resistencias en paralelo.
3. Aplicar la ley de Joule y calcular la potencia individual y del sistema.
Resistencia de un conductor
Los gráficos nos permiten deducir las caractiristicas de la resistencia de un conductor.
1. Sean dos conductores del mismo material, de igual área pero de diferente longitud, la longitud del conductor 1 es extremadamente mayor que del conductor 2. El muñeco y la flecha de color rojo representan la corriente eléctrica que atraviesa el conductor.
Conductor 1
Conductor 2
Se observa que la resistencia al paso de la corrienten eléctrica está en función de la longitud del conductor.

2. Sean dos conductores del mismo material, de igual longitud pero de diferente área, el área del conductor 1 es extremadamente mayor que del conductor 2. El muñeco y la flecha de color rojo representan la corriente eléctrica que atraviesa el conductor.
Conductor 1
Conductor 2
Se observa que la resistencia al paso de la corriente eléctrica depende del área del conductor, si el conductor tiene menor área presenta mucha dificultad al paso de la corriente eléctrica.
3. Sean dos conductores, de igual longitud y área, pero de diferente material, el conductor 1 presenta mayor facilidad de conducción que el conductor 2. El muñeco y la flecha de color rojo representan la corriente eléctrica que atraviesa el conductor.
Conductor 1
Conductor 2

Se observa que la resistencia al paso de la corrienten eléctrica depende del material del conductor, si el material por el que circula la corriente corresponde a un buen conductor, este facilita el paso de la corriente eléctrica. Con la ayuda del docente se puede construir un dispositivo como el que se indica a continuación en la figura, con las pilas, un tablero, condutores de diferente la longitud, área (por el grosor del conductor) tipo de material y los aparatos de medida. (las líneas de color significan las conexiones que se deben realizar para cada caso)
El dispositivo indicado corresponde a conductores de diferente sección pero todos de igual material y longitud.
A
V
A
V

El dispositivo indicado corresponde a conductores de diferente material pero todos de igual sección y longirud.
El dispositivo indicado corresponde a un conductor para diferente longitud pero de igual sección y material. Los dispositivos antes indicados permiten verificar los resultados e inferir las relaciones para la resistencia de un condutor dado por el modelo: en donde: R = Resistencia del conductor, Unidad (R)SI = Ω .l = longitud del conductor, Unidad (l)SI = m A = área del conductor, Unidad (A)SI =m2 = resistividad del conductor, Unidad ()SI = Ω-m Los estudiantes con la ayuda del docente pueden investigar sobre la resistividad, los diferentes tipos de resistencias eléctricas y sus aplicaciones en los diferentes campos de las ciencia, asi como su utilidad en la electrónica. Efecto joule: Como se trata de la producción de calor debido al paso de la corriente eléctrica por un conductor o es el efecto térmico de la corriente eléctrica, los estudiantes, con la guía del docente, pueden construir un reververo eléctrico o una cafetera, pueden investigar sobre este efecto y sus aplicaciones como en la plancha eléctrica, los dispositivos de calefacción, la suelda eléctrica, entre otros.
A
V

La ley de Joule permite determinar la potencia en los sistemas eléctricos. Está representada por el modelos: , Conjuntamente con la ley de Ohm (R = V/i), se puede investigar la potencia eléctrica consumida en un domicilo, la corriente eléctrica que circula en los artefactos eléctricos, la resistencia de dichos artefactos y sus potencias.
Campo magnético
Para la observación del campo magnético y sus líneas de fuerza magnéticas se necesita: un frasco de vidrio ancho y transparente, 100g de limaduras de hierro, aceite de comer trasnparente y dos imanes. Procedimiento: Llene de aceite el frasco, coloque las limaduras de hierro, tape herméticamente el frasco y sacúdalo de manera que las limaduras se muevan dentro de todo el líquido. Coloque los imanes con los polos opuestos efrentándose en medio el frasco, como indica la figura:
Escriba las observaciones e investigue sobre los polos magnéticos, la naturaleza de los imanes y su campo magnético, las líneas de fuerza magnéticas, el campo magnético terrestre. El efecto magnético de la corriente eléctrica nos permite verificar la generación de un campo magnético cuando una corriente eléctrica circula por un conductor. Investigue las reglas de la mano derecha.
. . . . . .. . . . . . . … .. . . . . . . . … .
S
N
N
S
B

Inducción electromagnética
Se necesitan 5m de alambre de bobinas Nº 20, un cilindro de cartón, voltímetro con la aguja en la mitad o al menos desplazada del cero y en la menor escala de voltaje, un imán de barra o, si se tiene, un par de imanes pequeños colocados en los extremos de una varrilla de metal. Procedimiento:
- Construya una bobina con el alambre y un cilindro de cartón como indica la figura. Descubra los extremos del alambre.
- Conecte los extremos de la bobina al voltimetro como se indica:
- Mueva la barra de imán dentro de la bobina trasladándola lentamente y verificando el movimiento de la aguja del voltimetro (la doble flecha de color negro adjunta indica el movimientio del imán).
+
-
N
S
+
-

Es importande detectar cómo se mueve la aguja del voltímetro cuando el imán ingresa en la bobina, y cómo es el movimiento cuando el imán sale. Se puede invertir el imán y obtener las conclusiones respectivas, también se puede mover la bobina y mantener quieto el imán o se puede mover los dos elementos al mismo tiempo. Se pueden realizar algunas variante si se cambia el número de espiras (vueltas) en la bobina o se realiza un dispositivo para mantener el movimiento del imán. Las observaciones deben ser muy cuidadosas para obtener conclusiones verídicas; si realizamos repititivamente el movimiento se genera una corriente eléctrica alterna. Con la ayuda del docente puede inducir la leyes de Faraday, Henry y Lenz.
Fuerza magnetica sobre un conductor
Con esta experiencia se puede comprobar el efecto de un campo magnético sobre una corriente eléctrica que circula por un conductor recto. Para realizar esta experiencia se necesita un par de imanes de parlante, cables conductores, un conductor de aluminio diseñado en forma de columpio, materiales de soporte y una fuente de corriente eléctrica continua, que puede ser 4 pilas grandes; el sistema se dispone de la siguiente manera:
S
N
S
N
B
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
i
i
i
i
i
F

En el esquema el campo magnético B se dirige de abajo hacia arriba, la corriente eléctrica se dirige hacia adentro de la página, el conductor experimenta una fuerza magnética dirigida hacia la derecha. La dirección del campo magnético, la corriente y la fuerza magnética son mutuamente perpendiculares; con el docente puede practicarse estas direcciones aplicando la regla de la mano izquierda o derecha, para lo cual se establece un código.
Para el caso de una espira de alambre (un alambre en forma de rectángulo casi cerrado) se tiene un giro de la espira. El dispositivo se indica a continuación.
En este caso, el campo magnético se dirige de izquierda a derecha, la corriente pasa hacia detro de la página por el segmento del cable de la espira del lado izquierdo; para el segmento de cable del lado derecho, la corriente sale de la página, la fuerza en el lado izquierdo de la espira es hacia abajo y en el lado derecho es hacia arriba, provocando que la espira gire en torno del eje de línea cortada en sentido antihorario como indica la flecha de color amarillo; se incrementa el efecto si se aumenta el número de espiras, este es el diseño del motor eléctrico, también es el principio en el que se basa los aparatos de medición eléctrica.
Galvanómetro es un dispositivo que sirve para detectar la presencia de corriente eléctrica en un circuito; esquematicamente se lo representa de acuerdo a la figura anterior.
S
N
F
B
i
i
i
i
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
i
i
F
S
N

El campo magnético generado por los imanes cóncavos produce un momento de torsión sobre la bobina, (devanada alrededor de un núcleo de hierro cilíndrico móvil) colocada dentro del campo magnético y sustentada por un eje vertical.
La rotación de la bobina con el núcleo disminuye hasta detenerse por la acción de dos resortes en espiral; los resortes conducen la corriente eléctrica a la bobina, la aguja sujeta al eje del núcleo que gira en uno u otro sentido frente a una escala e indica el tamaño de la corriente eléctrica en el momento que se detiene, además da el sentido de la corriente de acuerdo hacia donde se mueve la aguja.
Voltímetro es un instrumento de alta resistencia que permite medir el voltaje o la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia. Se conecta en paralelo con la resistencia del circuito.
Re
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
+
-
N
S
RV
Rb
I
I
i
i
N
S

Rb: Resistencia de la bobina.
RV: Resistencia muy grande que se conecta en serie con la bobina del galvanómetro. Re: Resistencia experimental que correponde al circuito externo. I :Intensidad de corriente que correponde al circuito externo. i : Intensidad de corriente que corresponde al circuito interno del voltímetro. VV : Voltaje medido por el voltímetro. VV = I .Re : Voltaje de la resistencia grande + voltaje de la bobina. VV = I .Re = i. RV + i. Rb VV = i. RV + i. Rb (VV / i) - Rb = RV: este modelo permite calcular el valor de la resistencia que debe conectarse en serie con la bobina en el interior del voltímetro. Amperímetro es un dispositivo que permite medir la intensidad de corriente eléctrica que pasa por una resistencia de un circuito eléctrico (Re); el amperímetro se conecta en serie con la resistencia del circuito.
Rd: Resistencia de derivación de la corriente que tiene un valor bajo. Rb: Resistencia de la bobina. Re : Resistencia experimental que correponde al circuito externo. I : Intensidad de corriente que correponde al circuito externo. i : Intensidad de corriente que corresponde al circuito interno del voltímetro. VV : Voltaje dado por la fuente de enegía eléctrica.
Rd
ib
ib
N
S
-
+
I
I
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
+1,5V -
Re
Rb
id

Vd : Diferencia de potencial o voltaje en la resistencia de la derivación. Vb : Diferencia de potencial o voltaje en la resistencia de la bobina. La resistencia de la bobina del nucleo con la resistencia de derivación están conectados en paralelo, por tanto tiene el mismo potencial o votaje: Vd = Vb Vd = id. Rd: para la resistencia de la bobina. Vb = ib. Rb: para la resistencia de la derivación.
id + ib = I :intensidad de corriente del cicuito.
id = I – ib: intensidad de corriente de la derivación,
igualando los voltajes: id. Rd = ib. Rb, reemplazando (I – ib ) Rd = ib. Rb. La resisencia de la derivación es: Rd = (ib. Rb)/ (I – ib ).
Generador de corriente eléctrica
Un dispositivo en el cual se puede evidenciar la transformación energética constituye un generador eléctrico. Para construirlo es necesario dos imanes de parlantes, 5m de alambre delgado de bobina nº 24, un alambre para un eje, una varilla de hierro de media pulgada en forma de U, un soporte, dos botones para los ejes, una manivela, alambre, una bombilla o un diodo LED para amperaje máximo 30mA. Una tabla de 20cm por 25cm y de 1cm de espesor, grapas, alambre de amarra, una bincha de carpeta para los contactos con el rotor dividido. Arme el dispositivo como se indica en la figura:

Al girar la manivela el cuadro de la bobina, en sus segmentos largos, corta las líneas del campo magnético, generando un movimiento de los electrones en el cable de la bobina y produciéndose una corriente eléctrica que se verificará en la lámpara LED. Con el docente se puede realizar los análisis correspondientes y construir un motor eléctrico; esta investigación ayuda a comprender el funcionamiento de los aparatos de medida eléctricos.
Transformador
Cuando se mueve un iman dentro de una espira, este movimiento induce en la espira una coriente eléctrica en un sentido, el momento en que se detiene el imán deja de inducirse la corriente y cuando sale el imán se induce la corriente en sentido contrario. Si se mantiene el movimiento del imán ingresando y saliendo se induce una corrinete alterna con una frecuencia igual a la del movimiento del iman, para aumentar el efecto se aumenta el número de espiras y se obtiene una bobina. El grafico indica el proceso para el ingreso del iman.
Si al sistema anterior se acerca otra bobina, se inducirá una corriente en la nueva bobina; la corriente inducida se origina en la variación del campo magnético asociado a la variación en la corriente originada por el movimiento del imán. El gráfico indica el proceso para el ingreso del imán en la primera bobina que se lo designa como primario y la segunda bobina como secundario.
i
i
N N
S
+
-

La aplicación de este principio constituye el Transformador que es un dispositivo que aumenta o reduce el voltaje de un circuito de corriente alterna; los elementos de untransformador son:
1. Una bobina primaria conectada a una fuente de corriente alterna.
2. Una bobina secundaria.
3. Un nucleo laminado de hierro.
A medida que se aplica una corriente alterna en la bobina primaria, las líneas de flujo magnético varían a través del núcleo de hierro, de manera que se induce una corriente alterna en la bobina secundaria; la relación entre los voltaje del primario y secundario están en función del número de espiras.
VP: Voltaje en el primario = ЄP.
VS: Voltaje en el secundario = ЄS.
NP: Número de espira en el primario.
NS: Número de espira en el secundario.
i
i
N N
S
+
-
i
i
-
+

Si NP > NS el transformador es reductor, se cumple VP > VS Si NP < NS el transformador es evador, se cumple VP < VS
Actividades como estrategias para desarrollar las destrezas por medio de procesos mentales
Estrategia de aprendizaje= destreza + contenido + método
Indagar. Investigar conceptos o teorías utilizando diferentes medios de información, con la finalidad de hacer comprensible una situación no bien definida. 1. Indagar sobre los diferentes aparatos de medición eléctrica mediante la búsqueda grupal de información en diferentes fuentes, demostrando perseverancia en el trabajo y respeto a las normas del equipo. Procesos mentales:
a. Identificar los conceptos adecuados sobre el tema.
b. Organizar la información mediante un cuadro comparativo.
c. Seleccionar los aparatos de medición eléctrica más representativos.
El informe se realiza en grupos colaborativos de 5 personas; se entrega el informe final del equipo, junto con los borradores del trabajo realizado por cada componente del grupo de trabajo. La extensión del trabajo de grupo es de 300 palabras, Calibri nº 12, 1,25 de espacio interlineal.
i
FUENTE DE CORRIENTE ALTERNA
-
+
ЄS
NP
NS
ЄP
R

Nota: El desarrollo de los valores debe realizarse en cada grupo mediante: la definición del valor perseverancia haciendo hincapié en la importancia de poner toda su voluntad en lograr los objetivos y del valor respeto a las normas del equipo, al trabajar de acuerdo a las reglas consensuadas por este, permitiendo el desarrollo de las actividades en forma amigable.
Sintetizar. Articular las ideas, principios y procesos en forma coherente, formando un todo global esquemático. 2. Sintetizar la información (obtenida en internet, libros, revista) sobre Inducción electromagnética mediante una red conceptual. Procesos mentales
a. Leer la información del documento escogido de una manera global.
b. Extraer los conceptos sobre la información del texto.
c. Relacionar los conceptos para comprender su estructura interna.
d. Diseñar una red conceptual de tema.
Comparar. Confrontar dos o más hechos y objetos tomando en cuenta elementos semejantes o diferentes de los mismos. 3. Comparar entre generador eléctrico y motor eléctrico, elaborando un cuadro sobre las diferencias y semejanzas entre ellos Procesos mentales 1. Identificar los elementos que vamos a comparar. 2. Determinar los criterios de comparación. 3. Establecer semejanzas y diferencias. 4. Sintetizar la comparación en un cuadro.
Idea Principal
4. Dado un documento encontrar la idea principal. (Documento a) Primero, se define lo que es idea principal. La idea principal de un párrafo es aquella unidad de significado en torno a la cual se estructura toda la información entregada. Procesos mentales:
a) lectura pausada del texto
(Clarificar las palabras que no se entiendan)
b) 2. Identificar todas las ideas que existan en un párrafo (subraye estas ideas)

(Unas serán fundamentales otras serán complementarias)
c) Jerarquizar las ideas
Algunas ideas son más importantes que otras ¿Cómo podemos determinar la idea más inclusora? Tomando en cuenta lo siguiente. No se puede eliminarla porque pierde sentido el texto.. Me permite entender las ideas anteriores o posteriores El resto de las ideas dependen de ella (no las entendemos si no es en función de esa idea) Responden a la pregunta ¿de qué se habla en el texto?
La idea ubicada en primer lugar en el paso anterior será considerada la IDEA PRINCIPAL. Documento a
Mapa conceptual
5. Diseñar un mapa conceptual sobre la electricidad, relacionando los siguientes conceptos: Resistencia, serie, electricidad, intensidad, tensión, corriente eléctrica, mixto, ley de Ohm, conexión, potencia, paralelo. Recordar que los elementos del mapa conceptual son tres:
- Conceptos
- Palabras de enlace y
- Proposiciones
La electrólisis o electrolisis es un método de separación de los elementos que forman un compuesto aplicando electricidad: se produce en primer lugar la descomposición en iones, seguido de diversos efectos o reacciones secundarios según los casos concretos.
Electrólisis procede de dos radicales, electro que hace referencia a electricidad y lisis que quiere decir rotura.
El proceso electrolítico consiste en lo siguiente. Se disuelve una sustancia en un determinado disolvente, con el fin de que los iones que constituyen dicha sustancia estén presentes en la disolución. Posteriormente se aplica una corriente eléctrica a un par de electrodos conductores colocados en la disolución. El electrodo cargado negativamente se conoce como cátodo, y el cargado positivamente como ánodo. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se desplazan hacia el ánodo. La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos, proviene de una fuente de potencia eléctrica que mantiene la diferencia de potencial en los electrodos.
En los electrodos, los electrones son absorbidos o emitidos por los iones, formando concentraciones de los elementos o compuestos deseados. Por ejemplo, en la electrólisis del agua, se forma hidrógeno en el cátodo, y oxígeno en el ánodo. Esto fue descubierto en 1820 por el físico y químico inglés Michael Faraday. La electrólisis no depende de la transferencia de calor, aunque éste puede ser producido en un proceso electrolítico, por tanto, la eficiencia del proceso puede ser cercana al 100%.
http://enciclopedia.us.es/index.php/Electr%C3%B3lisis tomado el 07-08-2012

 Un concepto es un evento o un objeto que con regularidad se denomina con un nombre o etiqueta (Novak 1988). Por ejemplo, agua, casa, silla, química, física, perro, lluvia, electricidad, resistencia, paralelo entre otros.
 El concepto, puede ser considerado como aquella palabra que se emplea para designar cierta imagen de un objeto o de un acontecimiento que se produce en la mente de un individuo.
Mapa conceptual sobre la electricidad
RÚBRICAS PARA EVALUACIÓN CRITERIAL
Criterio de selección y manejo de información para un trabajo de investigación. AUTOLEVALUACIÓN Puntaje Criterio/Niveles de desempeño 10 Seleccioné, analicé y organicé información que me permitió dar respuesta a mi hipótesis de investigación de manera ordenada. 7 Seleccioné y organicé información que respondió a mi hipótesis de investigación cometiendo pocos errores. 4 Ordené la información que encontré, cometí varios errores. No pude mantenerme orientado en la información que me ayudara a responder mi hipótesis. 1 No pude seleccionar y organizar la información que encontré para responder a mi hipótesis de investigación.

CRITERIOS 10 7 4 1 CONOCE CONCEPTOS Y RESUELVE EJERCICIOS Y PROBLEMAS Identifica conceptos y leyes de la física y de la Química para la solución de ejercicios y problemas. Identifica la mayoría de los conceptos y leyes de la física y de la Química para la solución de ejercicios y problemas. Identifica algunos conceptos y leyes de la física y de la Química para la solución de ejercicios y problemas. Identifica muy pocos conceptos y leyes de la física y de la Química para la solución de ejercicios y problemas. APLICA MÉTODOS DE SOLUCIÓN DE EJERCICICOS Y PROBLEMAS En toda la práctica el estudiante demuestra el uso correcto de los métodos adecuados para la solución de ejercicios y problemas. En gran parte de la práctica el estudiante demuestra el uso correcto de los métodos adecuados para la solución de ejercicios y problemas. En la práctica el estudiante demuestra poca comprensión del uso correcto de los métodos adecuados para la solución de ejercicios y problemas. En la práctica el estudiante demuestra una incorrecta comprensión del uso correcto de los métodos adecuados para la solución de ejercicios y problemas. PLANTEA ESTATEGIAS EFICIENTES Y EFECTIVAS PARA RESOLVER EJERCICICOS Y PROBLEMAS Usa una estrategia eficiente y efectiva para plantear y resolver ejercicios y problemas utilizando los diferentes métodos. Por lo general, usa una estrategia efectiva para plantear y resolver ejercicios y problemas utilizando los diferentes métodos. Algunas veces usa una estrategia efectiva para plantear y resolver ejercicios y problemas utilizando los diferentes métodos. Raramente usa una estrategia efectiva para plantear y resolver ejercicios y problemas utilizando los diferentes métodos.

RÚBRICA PARA CALIFICAR PRÁCTICAS
FICHA INDIVIDUAL PARA LA AUTOEVALUACIÓN Y COEVALUACIÓN DEL TRABAJO EN GRUPO SEC CRITERIO Evaluación- Coevaluación 10 7 4 1 1 Respeta las ideas de los otros miembros del grupo. 2 Tiene una actitud positiva hacia el proyecto. 3 Es activo en la búsqueda de información. 4 Comparte la información que selecciona con los otros miembros del grupo. 5 Presenta sus ideas de una manera coherente. 6 Ayuda a encontrar información para las actividades parciales. 7 Ha contribuido a preparar las actividades parciales. 8 Contribuye en el perfeccionamiento del producto final. 9 Su participación durante las diferentes sesiones de trabajo del grupo ha sido esencial. 10 Respeta las normas de su grupo. TOTAL
CRITERIOS 10 7 4 1 Participación en el trabajo del grupo (evaluación por los miembros del grupo: ver ficha individual) Siempre La mayoría de las veces Pocas veces Nunca o muy pocas veces

RUBRICA PARA PRÁCTICA DE LABORATORIO
Criterios Muy bien 10 Bien 9-8 Suficiente 7-6 Insuficiente 5 Material de laboratorio. Presentó todos los materiales solicitados para la realización de la práctica. Presentó la mayoría de los materiales solicitados para la realización de la práctica. Presentó algunos materiales solicitados para la realización de la práctica. No presentó materiales para la realización de la práctica. Medidas de seguridad. El estudiante asiste con su bata limpia y bien cerrada, y cumple con las medidas de seguridad. El estudiante asiste con bata limpia y cerrada, pero no cumple las medidas de seguridad. El estudiante asiste con la bata sucia o manchada, sin cerrar y no cumple con las medidas de seguridad. No asiste con bata, hace caso omiso a las medidas de seguridad. Integración de equipos. El estudiante presenta buena integración, es respetuoso de las ideas de los demás, participa muy bien en el desarrollo de la práctica. El estudiante se integra bien en equipo, pero no es respetuoso de las ideas de los demás, participa del desarrollo de la práctica. El estudiante se integra, trabaja regularmente en equipo, no es respetuoso, participa en el desarrollo de la práctica. El estudiante no se integra, no respeta las ideas de los demás, no participa en el desarrollo de la práctica. Marco teórico. Enlista los principales conceptos de la práctica de manera ordenada. Enlista los principales conceptos de la práctica pero no los ordena. Enlista algunos de los principales conceptos de la práctica, pero sin orden. No enlista, ni ordena los principales conceptos de la práctica.

GLOSARIO: Electrón Partícula subatómica, cuya masa es insignificante, por lo que no se la toma en cuenta en los cálculos en la interacción electrica. Interacción Eléctrica El resultado de la influencia que se genera por la presencia de al menos dos cargas Intensidad de Corriente Eléctrica Es la circulación de cargas negativas a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre de mayor potencial a menor potencial de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (fem). Energía La energía es la capacidad de los cuerpos o un sistema para efectuar un trabajo en virtud de algumna propiedad relevante. Potencia eléctrica Potencia es la rapidez a la que se consume la energía eléctrica. También se puede definir Potencia como la energía desarrollada o consumida en una unidad de tiempo, expresada en la fórmula. La Potencia es igual al cociente entre la energía y el tiempo. Resistencia eléctrica Es la oposición que presentan los materiales al paso de la corriente eléctrica a través de ellos. La unidad de medida de la resistencia eléctrica es el Ohm. Circuito eléctrico Es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas; contiene tres elementos: generador, conductores y receptor. Electrolisis Es un proceso que tiene lugar en soluciones cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos electrodos. La electrólisis transforma la energía eléctrica en energía química. El proceso es inverso al que se produce en una batería. Imán Un imán es un material ferromagnético, capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro, Co y Ni. Inducción electromagnética. Es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. Galvanómetros Son los instrumentos usados en la detección del sentido y

medición de la corriente eléctrica. Amperímetros Son aparatos que miden la intensidad de la corriente eléctrica. Voltímetro Son aparatos que miden la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito. Generador eléctric. Es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía en energía eléctrica. Motor eléctrico Son máquinas eléctricas que transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Corriente continua o directa Implica el flujo de carga en una sola dirección. Los bornes de una batería siempre mantienen el mismo potencial. Corriente alterna Las cargas del circuito se desplazan primero en una dirección y luego en sentido opuesto, con un movimiento de vaivén en torno a posiciones relativamente fijas. Conductor eléctrico Material capaz de ofrecer poca resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Guía Física y Química

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Guía Física y Química

Similar a Guía Física y Química (20)

Más de David Mls

Más de David Mls (20)

Último

Último (20)

Guía Física y Química