Ley jouli

UNIVERSIDAD NACIONAL DE EDUCACION ADISTANCIA
PROYECTO:
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UN PROYECTO DOCENTE EXPERIMENTAL
SOBRE LA LEY DE JOULE Y LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA EN CALOR.
CURSO:
Posgrado
TITULO:
Master en Física y Química
AUTOR:
Ing. Guido Namaj
CENTRO:
Extensión - Quito
CIUDAD:
Quito – Ecuador
FECHA:
9 de agosto del 2015
TELEFONO:
0969960778 Claro – 2712 116 Fijo
CORREO:
guinamaj@hotmail.com
TUTOR:
Dr. Carl McBride
QUITO - ECUADOR

2
INDICE Pág.
Portada…………………………………………………………………………… 1
Índice…………………………………………………………………………….. 2
Introducción……………………………………………………………………… 3
Justificación……………………………………………………………………… 5
Objetivos…………………………………………………………………………. 6
Objetivo general………………………………………………………………… 6
Objetivo general…………………………………………………………………. 6
Objetivo específico………………………………………………………………. 6
Fundamentación teórica………………………………………………………… 7
Ley de ohm……………………………………………………………………….. 7
Ejercicio propuesto del experimento…………………………………………. 7
Leyes de energía en el experimento.……………………………………….. 10
Efecto Joule en el experimento………………………………………………… 10
Aplicación del efecto joule………..……………………………………………. 10
Desarrollo del contenido del trabajo………………………………………….. 11
Explicación de experimento…………………………………………………… 11
Recursos para el experimento.……………………………………………….. 11
Materiales…………………………………………………………………………. 12
Proceso del experimento……………………………..………………………… 12
Aplicabilidad y originalidad del experimento…………………….………….. 13
Conclusiones y recomendaciones…………………………………………… 14
Bibliografía……………………………………………………………………….. 15
Anexo……………………………………………………………………………… 16

3
1. INTRODUCCIÓN
La Unidad Educativa del Milenio Bosco Wisuma cuenta con 1200 estudiantes en
donde se trabaja con dos jornadas y cuenta con Laboratorio de Física y Química,
las practicas que realizarán los Estudiantes son de segundo Bachillerato, se
fomentara una enseñanza más activa, participativa individualizada, en donde se
impulsara el método científico y el espíritu crítico y esto ayudara al estudiante el
desarrollo de sus habilidades y las técnicas elementales para que el estudiante se
ponga énfasis en sus desarrollo mental en el desarrollo de la transformación de
energía eléctrica, ha llegado evolucionando mediante la tecnología que aparecen
en el mundo global y al mismo momento con diversos factores que afectan al
medio ambiente, los estudiantes deben conocer la parte teórica para poner en
práctica, llevando los procesos de enseñanza para que el estudiante pueda lograr
sus objetivo propuestos por el docente, este proyecto es necesario para la vida
diaria, las cuales provienen de determinadas fuentes y que se transfiere mediante
un procesos, por lo cual satisfacer las necesidades en la sociedad, la
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE UN PROYECTO DOCENTE EXPERIMENTAL
SOBRE LA LEY DE JOULE Y LA TRANSFORMACIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA EN CALOR. Esto ayuda al estudiante principales aplicaciones de la
energía eléctrica proviene de su posibilidad transformación en calor. Esta
conversión, por efecto joule, se explicará como el resultado de los choques que
experimentan las cargas eléctricas del cuerpo porque circula la corriente, que
eleva así su temperatura.
También el efecto joule se aprecia en numerosos fenómenos cotidianos con los
estudiantes o en el hogar, Por ejemplo, se emplea para genera calor a partir de la
electricidad mediante calefactores eléctricos. Tienen efectos indispensables en los
circuitos, ya que provoca el calentamiento de los motores eléctricos, de las
bombillas de iluminación y de los cables, con los consiguientes riesgos de incendio
y las pérdidas de energía.

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Además es importante realizar este tipo de experiencias dentro del laboratorio,
para así poder poner en práctica aquellos conceptos teóricos, para luego saquen
sus propias conclusiones y recomendaciones al respecto.
Este proyecto hace conocer la planificación y diseño de un proyecto para los
estudiantes mediante una experimentación sobre la ley de Joule y la innovación de
energía eléctrica en calor demostrara la conservación de la energía en el
laboratorio. El efecto de Joule es fenómeno por el cual si en un conductor circula
corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en
calor debido a los choques que sufre con los átomos del material conductor por el
que circulan, elevando la temperatura del mismo.
En este Experimento se utilizara hilo metálico de mayor diámetro con la resistencia
de una cocinilla de 110 V, en donde se expondrá el calor generado por el hilo
metálico calentado y un recipiente de agua de masa conocida, con la utilización de
un regulador de voltaje (Dimmer), para demostrar a los estudiantes para su
aplicación de la ley de Joule y la trasformación de energía eléctrica en calor.

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2. CRITERIOS DE EVALUACIÓN
2.1. Justificación
Esta planificación y diseño de un proyecto docente experimental sobre la ley de
Joule y la transformación de energía eléctrica en calor, ayudara a los estudiantes
de la Unidad Educativa del Milenio Bosco Wisuma de Segundo Bachillerato a
comprender porque existen distintas formas para percibir el traslado de
temperatura de un cuerpo a otro, esto traslado se hacen de manera invisible y
solamente los podemos notar mediante el contacto con dicho cuerpos, es decir, la
sensación.
Con el desarrollo de este proyecto experimental se busca que el alumno y el
docente logremos la comprensión del tema, sus formas y transformaciones, así
como los trabajos que tiene respecto al buen uso. Los estudiantes reconocerán la
corriente de electrones se puede transportar hoy se puede gozar de las ventajas
que la energía eléctrica ofrece en los hogares, como el uso de la plancha
eléctrica, cocina de inducción, el uso de calefactores, y otros electrodomésticos
que los estudiantes conocen.
Y también dar el buen uso de laboratorio de física en la Unidad Educativa del
Milenio Bosco Wisuma, en donde años atrás no teníamos este servicio que ofrece
el Ministerio de Educación para que el estudiante pueda desenvolverse ante la
sociedad.

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2.2. OBJETIVOS
2.2.1. Objetivo General
Planificar y diseñar un proyecto docente experimental sobre la ley de Joule y la
transformación de energía eléctrica en calor, en la Unidad Educativa del Milenio
Bosco Wisuma del Cantón Morona, Provincia Morona Santiago.
2.2.2. Objetivo especifico
 Demostrar la energía eléctrica en calor con hilo metálico de mayor diámetro
con la resistencia de una cocinilla eléctrico de 110 Voltios.
 Calcular la intensidad total, potencia total, calórica en joule y el calor
especifico en un recipiente de agua.
 Explicar el trabajo experimental para los estudiante que trabajen en grupos,
para logra el objetivo propuesto.

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3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
3.1 LEY DE OHM
El físico alemán George Simón Ohm establece la ley electica que relaciona tres
aspecto: Intensidad, voltaje y resistencia.
Enunciado: en un circuito eléctrico, la intensidad de la corriente que recorre, es
directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.
𝐼 =
𝑉
𝑅
I = Intensidad en amperios (A)
V= Voltaje en voltios
R = Resistencia en ohmios (Ω)
Amperio: Es la intensidad de la corriente que circula por la resistencia de ohmio,
cuando el voltaje es de un voltio.
𝟏 𝒂𝒎𝒑𝒆𝒓𝒊𝒐 =
𝑽𝒐𝒍𝒕𝒊𝒐
𝑶𝒉𝒎𝒊𝒐
Amp = Culombio x segundo
El trabajo está en la siguiente manera para calcular la ley de ohm con este
proyecto del trabajo experimental.
3.2 Ejercicio propuesto del experimento:
La intensidad Circula una corriente de 50 ohmios de resistencia, y el voltaje
tenemos de 110 voltios ya mencionadas anteriormente.

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50Ω
110 V
Gráfico N° 1: Calefacción Térmica
a) Se calcula la intensidad total
I = x
V= 110
R = 50 ohmios
𝐈 =
𝐕
𝐑
I =
110v
50 Ohmios
= 2,2 amperios
b) Se calcula la intensidad o potencia total
P1 = I1
x R1
P1 = 2,2 x 50 = 110 W
c) Se calcula el total de energía calórica en joule
El calor producido por una resistencia eléctrica que drena una corriente de 2,2
amperios a 110 voltios durante 30 minutos.
𝑊 = 𝐼2
𝑅𝑡 = 𝐸 𝐼𝑡
110v x 2,2 amperios x (30 x 60)segundos = 𝟐𝟏𝟕, 𝟖𝟎𝟎 𝐉𝐨𝐮𝐥𝐞𝐬
A

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d) Energía térmica en caloría
Energia terminca en caloria = 0,24 por energia termica en joule =
0,24 x 217,800 joules = 𝟓𝟐, 𝟐𝟕𝟐 𝐂𝐚𝐥𝐨𝐫𝐢𝐚𝐬
e) Se calcula el calor especifico
Se tiene el calor especifico de 100gr de agua con que 217,800 Joule de calor,
dando como resultados un aumento de temperatura de 10°C a 15°C.
Datos 𝑪 = 𝑸 𝒎∆𝒕⁄
M = 100gr C = 217,800J / (100g x 5°C)
Q = 217,800 julios C = 435,5J / (g x °C)
∆𝑡 = 15°𝐶 − 10°𝐶 = 5°𝐶
C =?
El calor especifico nos demuestra de 435,6 J / (g x °C)
Explicación: Tenemos una cierta cantidad de agua de 100gr en un recipiente
a una temperatura inicial de 10°C, calentamos el agua subiendo su
temperatura a 15°C teniendo una variación de 5°C lo que hace que el calor del
agua sea de 217,800J encontrando un calor especifico 435,6J en los 100gr de
agua.
El cuerpo de este trabajo experimental nos explica que un cuerpo aumenta su
temperatura (∆𝑇) acumula calor en su masa, resultando que el incremento de
energía acumula por unidad de masa o etalpia (∆𝐸) será:
∆𝐸 = 𝛾𝑥∆𝑇(
𝐾𝑐𝑎𝑙
𝐾𝑔
𝑜
𝐽
𝐾𝑔
)
Si la cantidad total de calor (q) aculado por una masa determinada (M) cuando
se calienta se puede determinar por la expresión:
𝑞 = 𝛾 𝑥 ∆𝑇 𝑥 𝑀 (𝐾𝑐𝑎𝑙 𝑜 𝐽)
(Gavilanes, 2012) Ministerio de Educación, Libro de Física y Química para
Bachillerato Unificado, Pág. 50 y 51

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3.3 LEYES DE LA ENERGÍA PARA EL EXPERIMENTO
3.1 La conservación de la energía
La conservación enunciada así por Lavoisier: “La energía no se crea ni se
destruye, únicamente se transforma”
3.4 EFECTO JOULE EN EL EXPERIMENTO
El efecto consiste en la transformación de la energía eléctrica en calor (energía
térmica) mediante una resistencia que ha sido atravesada por una corriente
eléctrica por un generador.
_ A
Resistencia
+ B
Grafico N° 2
En el gráfico se demuestra que la energía eléctrica ha disminuido su valor porque
las cargas al pasar del punto A al B se transforman en energía calórica, es decir
en calor, que se pone en manifiesto porque la resistencia se pone al rojo y emite
calor.
3.5 APLICACIONES DEL EFECTO JOULE
Principalmente se usa y aplica en el hogar para obtener calor y luz. Con los
ejemplos ya citados, cocina eléctrica, ducha, queda explicado en lo anterior.
En el caso particular de un foco común en su interior existe un alambre,
resistencia o filamento en forma de espiral que es utilizado en cocinillas eléctricas
hecho de cobre espacial que se caracteriza porque se funden a alta temperatura y
está en forma enrollada. Este filamento que se calienta obteniéndose la
conversión de la energía eléctrica en calor y luz también.

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El efecto joule, también, se utilizan en la fabricación e instalación de los llamados
fusibles, que se emplean para limitar la corriente que circula a través de un circuito
eléctrico.
Bachillerato Unificado, Pag.20, 21, 22, 23 y 24.
4. DESARROLLO DEL CONTENIDO DEL TRABAJO
El desarrollo de este trabajo se realizara la transformación de energía eléctrica en
calor, que constituye uno de los medios que se calculó la intensidad total,
potencia total, calórica en joule y el calor específico en un recipiente de agua.
4.1 EXPLICACION DEL EXPERIMENTO
 Utilizando el hilo metálico en forma de espiral este es una resistencia
eléctrica utilizada para las cocinilla eléctricas funciona con 110 voltios,
directamente con 110 voltios por eso es un hilo de mayor diámetro en forma
de espiral y vamos hacerle funcionar con un extremo unir el conductor y
otro que viene a otro elemento a un regulador de voltaje luego a un
extremos a la resistencia y sin utilizar terminal otro aparatos, se empezará
darle voltaje para ver que ocurren en la resistencia, es decir que esta
resistencia es de una cocinilla, luego se pone incandescente, ese es el
trabajo de la resistencia en producir calor calentamiento de cocinillas y
para calcular el calor especifico y Calcular la intensidad total, potencia total,
calórica en joule y el calor especifico en un recipiente de agua.
5. RECURSOS PARA EL EXPERIMENTO
5.1 Materiales
 Fuente de tensión
 Interruptor de 110 voltios
 Dimmer regulador de voltaje

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 Amperímetro
 Termómetro
 Un hilo de menor diámetro en forma espiral de cocinilla eléctrica.
 Un cable de experimentación negro
 Un cable de experimentación rojo
 Pinzas conductoras
6. PROCESO DEL EXPERIMENTO
Aquí se demuestra el proceso que el docente necesita exponer para sus
estudiantes y luego ellos lo demuestren de acuerdo el procedimiento que se tome
el profesor.
1. Adquisición de los materiales necesarios: La adquisición de los materiales
se realizara en ferretería para lo que se necesite en la experimentación.
2. Instalación de interruptor: El interruptor es necesario para controlar el paso
de la energía eléctrica durante el experimento.
3. Instalación de Dimmer regulador de voltaje: El regulador de voltaje es el
controlador de los voltios en la que se necesita utilizar para el experimento.
4. Instalación de cables del experimento: Las instalaciones de los cables del
experimento esto es ya para la ejecución del experimento en donde se
observa el paso de la energía eléctrica de los átomos negativos y positivos.
5. Ubicación de hilo en forma de espiral utilizado en cocinillas eléctricas, para
observar el incandescente que se producirá el calor.
6. Ubicar el hilo en el envase de agua de 100gr de agua.
7. Calcular la intensidad total, potencia total, calórica en joule y el calor

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7. APLICABILIDAD Y ORIGINALIDAD DEL EXPEIMENTO
Los estudiantes estudiante deben conocer primero la fundamentación teórica para
su aplicabilidad de su conocimiento en donde que el circuito eléctrico es el
conjunto de componentes unidos entre sí que permite el paso de la corriente
eléctrica o electricidad, en donde los alumnos calcularan la intensidad total,
potencia total, calórica en joule y el calor especifico en un recipiente de agua de
acuerdos los datos ya propuestos anteriormente.
El alumno observa los siguientes elementos:
 Generador: El que produce electricidad en el establecimiento educativo o
uso doméstico puede ser el uso de pilas o baterías.
 Cables y conectores: El material que permite el paso de la electricidad y el
más utilizado es el cable de cobre.
 Los elementos de control: Son elementos que ayuda el controlar o proteger
a los circuitos eléctricos como el regulador de interruptor y regulador de
voltaje.
 Utilización de amperímetro: Este aparato nos ayuda para medir los
amperios el circuito y pone el instrumento para permitir que la corriente
eléctrica fluya por el amperímetro para medirla.
 Elementos de protección: protegen al circuito de sobrecargas o
cortocircuitos como los fusibles y los cables de cobre que ayuda a proteger
a los usuarios.
 Receptor: es el dispositivo eléctrico que queremos hacer funcionar, en el
que transforma la energía eléctrica a calor.
 Calculan la intensidad total, potencia total, calórica en joule y el calor
 En la que aplicaremos este proyecto es en donde tomaremos de acuerdo la
fundamentación teórica según la conexión de resistencia en serie a según

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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
 En este experimento se observará como la energía eléctrica se transforma
en calor utilizando hilo en forma candescente.
 Se explicó la función de cada uno de los implementos que se utilizados en
el experimento.
 Se argumentó a los estudiantes en que otras situaciones se cumple este
efecto en el campo tecnológico.
 Se calculó la intensidad total, potencia total, calórica en joule y el calor especifico
en un recipiente de agua.
 Se determinó el calor específico de un cuerpo de agua en 100gr y se convirtió en
calor.
Recomendaciones.
 Planificar y diseñar un proyecto docente experimental sobre la ley de joule y
la transformación de energía eléctrica en calor utilizando hilo en forma de
espiral que es utilizado en embace plástica de agua.
 Desarrollará los estudiantes de acuerdo el proceso ya indicado
anteriormente en este proyecto.
 Tomo en consideración el proceso a experimentar con los estudiantes y los
medios de seguridad.
 Trabajar en grupos para desarrollar este experimento en coordinación del
docente y con sus debidas indicaciones.
 El buen uso de las calculadoras y los instrumentos de laboratorio.

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9. BIBLIOGRAFÍA
 (VILLAGÓMEZ, SALASAR, MONCAYO, ALLAUCA, & CABA, miércoles, 15
de mayo de 2013) http://teoriaelectromagneticaleydejoule.blogspot.com/
 (Gavilanes, 2012) Ministerio de Educación, Libro de Física y Química para
 (Gavilanes, 2012) Ministerio de Educación, Libro de Física y Química para
Bachillerato Unificado, Pag.17 y 18

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10. ANEXOS
Anexo N° 1
Materiales necesarios

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Anexo N° 2
Trabajo del Experimento
Amperímetro Fuente de tención
Termómetro
Calorímetro
Figura: Diagrama de experimentación
ALAMBRE DE COCINILLA
AGUA

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