CURSO DE FÍSICA 1° EMS 7 2025
Docente: Ing. Prof. Diego Villanueva
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Clase 1: 6/3: Presentación
Clases 2 y 3: Actividad N°1 y N°2 del Módulo Introductorio
Índice
Clases 5 y 6: Exposiciones grupales Actividad 2
Clase 7: 20/3 Cierre Módulo Introductorio
Clases 8 y 9: 24/3 Observamos algunas imágenes y reflexionamos
Clases 11 y 12: 31/3 Resumiendo las propiedades de la carga eléctrica.
Clase 3/4: De la carga a la corriente
Clase 7/4: Analizando las observaciones de la actividad experimetal demostrativa de la clase anterior
Clase 10/4: Energía entreganda por la pila de limón
Clase 21/4: Repasamos lo trabajado...
Clase 24/4: Trabajamos en el laboratorio
Clase 28/4: Observando el brillo de las lamparitas...
Clase 8/5: Complementamos el trabajo en el laboratorio mediante el uso de simuladores
Clase 19/5: Resolvemos algunos ejercicios de aplicación...
Clase 22/5: Características de los circuitos en paralelo
Clase 26/5: Retomamos lo trabajado en clase anterior, continuamos trabajando con el simulador...
Clase 29/5: Observaciones de los valores registrados trabajando con el simulador...
Clase 2/6: Aplicando las leyes de Kirchhoff: Resistencias equivalentes en circuitos
Índice 2
Clase 5/6: Resolviendo ejercicios...
Clase 9/6: ¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Clase 12/6: Concepto de Campo Eléctrico
Clase 16/6: Líneas de Campo Eléctrico
Clase 23/6: Aplicaciones del Campo Eléctrico
Clase 14/7 : Luego de las vacaciones, retomamos el curso
Clase 17/7 : Líneas de Campo Magnético
Clase 21/7 : Experimento de Oersted
Clase 24/7: Desarrollo de Actividad experimental
Clase 28/7: Analizamos los datos obtenidos en la actividad experimental
Índice 3
Clase 31/7: Flujo de campo magnético
Clase 4/8: Aplicando el concepto de flujo de campo magnético
Clase 7/8: Resolvemos ejercicios
Clase 11/8: ¿Se puede generar una corriente a partir de un campo magnético?
Clase 14/8: Trabajamos con el simulador Phet: Generador
Clase 18/8: Algunas aplicaciones de la Ley de Faraday
Clase 21/8: Comenzamos a trabajar la Unidad 2
Clase 28/8: Vibración y Sonido
Clase 1/9: ¿Qué es una Onda?
Clase 4/9: ¿Cómo se clasifican las ondas?
Clase 8/9: Clasificamos las ondas de acuerdo a diferentes criterios
Clase 15/9: Velocidad de propagación de las ondas
Clases 18/9: Resolvemos ejercicios....
Clases 25/9: Un ejemplo de onda electromagnética
Clases 9/10 y 13/10: El espectro electromagnético
Índice 4
Clase 20/10: La luz como onda electromagnética
Clase 3/11: Profundizamos sobre las teorías corpuscular y ondulatoria
Clase 10/11: Explicación de lo observado en el experimento de la doble rendija.
Clase 13/11: Proyecto huerta liceal.
Clase 17/11: Componentes del sistema de riego
Clase 12/12: ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
CLASE 2: Inicio del "Módulo Introductorio"
Metas de Aprendizaje para el Módulo Introductorio de Física en 1° EMS Objetivos generales:1) Comprender la presencia de la Física en la vida cotidiana y su impacto en diversos fenómenos naturales y tecnológicos.2) Desarrollar habilidades de análisis, argumentación y resolución de problemas a partir de situaciones concretas.3) Fomentar el trabajo colaborativo y la comunicación efectiva en equipos.4) Relacionar los conceptos físicos con fenómenos del mundo real.
CLASE 2: Inicio del "Módulo Introductorio
Metas específicas según actividad: Actividad 1: Identificación de la Física en la vida cotidiana
- Reconocer fenómenos físicos en situaciones diarias.
- Identificar conceptos o leyes físicas implícitas en estos fenómenos.
- Relacionar el lenguaje científico con la explicación de eventos cotidianos
Actividad 2: Análisis de situaciones en equipos
- Relacionar principios físicos con fenómenos específicos.
- Argumentar científicamente con base en conocimientos adquiridos.
- Presentar de manera clara y fundamentada las conclusiones del equipo.
Competencias Asociadas a las Actividades
Actividad 1: Identificación de la Física en la vida cotidiana
- Competencia científica: Aplicar conocimientos de Física para interpretar fenómenos del entorno.
- Competencia comunicativa: Explicar con claridad fenómenos físicos usando terminología adecuada.
- Competencia crítica y reflexiva: Analizar críticamente el impacto de la Física en la vida cotidiana.
Actividad 2: Análisis de situaciones en equipos
- Competencia científica: Relacionar conceptos físicos con eventos concretos mediante el análisis y la argumentación.
- Competencia tecnológica: Investigar y utilizar información para fundamentar explicaciones.
- Competencia colaborativa: Trabajar en equipo de forma organizada y participativa.
- Competencia comunicativa: Presentar los resultados de manera estructurada y fundamentada.
Actividad 1
Explicar situaciones de la vida cotidiana donde esté aplicada la Física, tratando de indicar qué conceptos o leyes físicas están implícitos en esas situaciones
Rúbrica de Evaluación de la Actividad 1:
Actividad 2
Trabajando en equipo se propone analizar las siguientes situaciones:
Actividad 2
1. Cada mil horas de vuelo, un avión es atravesado por un rayo y nadie se da cuenta. Gracias a la ingeniería y la física, los pasajeros pueden volar sin temor a que una tormenta eléctrica ponga en riesgo su vida. Explica qué conceptos o leyes físicas están vinculados a este fenómeno.
Actividad 2
2. Considerando la imagen que se muestra en la fotografía adjunta, por qué durante el amanecer o el atardecer el cielo tiene las tonalidades y no lo vemos de color celeste Desde el punto de vista de la Física, ¿cómo se pueden explicar las olas en el agua? ¿Qué son, cómo se generan y cómo se pueden clasificar según distintos criterios físicos?
Actividad 2
3. Ana, una estudiante de 1 EMS, se encuentra analizando la factura de UTE que llegó a su casa. En su casa hay diferentes electrodomésticos, entre ellos 3 aires acondicionados, de 1000 W cada uno, un calefón de 1500W, 1 tele de 70 W cada una. Si Ana desea encender estos electrodomésticos al mismo tiempo, ¿qué sugerencia/s le podrías realizar? Explica qué estás considerando para darle esa/s sugerencia/s.Basándote en la información aportada por la factura de UTE, durante el período de un año, ¿cuál ha sido en promedio el consumo de electricidad en la casa de Ana?
Actividad 2
4. La matriz energética de Uruguay ha cambiado desde 2008, debido a la implementación de una transición energética. Hoy en día, Uruguay es un líder en el uso de energías renovables en América Latina.Explica lo más detallado posible cuáles fueron los cambios que se produjeron en la matriz energética de Uruguay. ¿Qué implicancias ha tenido este cambio a nivel país?Considera el siguiente video del Canal de Noticias 26 de Argentina ¿Cómo podríamos saber, en el día de hoy de manera precisa, cuál a sido el porcentaje de generación eléctrica a partir de fuentes renovables?
Actividad 2
5. A veces se escucha decir a los astrónomos que “mirar el cielo nocturno es como mirar una ventana al pasado del universo”. Explica qué se quiere decir con esta frase con base en conceptos de la Física.Uno de los últimos modelos de las “ceibalitas” es el que se muestra en la imagen. ¿A qué refiere el diseño que se muestra en la cubierta de la ceibalita?
Actividad 2
6. a) ¿Qué es lo que se muestra en la imagen adjunta? b)¿Cuál es su finalidad? c) ¿Cómo se denomina el principio físico que explica su funcionamiento? d) ¿En qué consiste?
Actividad 2
7. Considerando el siguiente fragmento de la película Star Wars Episodio 4 Una Nueva Esperanza Explica desde la física qué errores se pueden percibir en el fragmento considerado de la película y por qué.
Actividad 2
8.
a) ¿Cómo se denomina el dispositivo que se muestra en la imagen adjunta? b)¿Cuál es su finalidad? c) ¿Por qué los tubos de vidrio poseen esa tonalidad?
Actividad 2
9. En la huerta del liceo, algunas plantas parecen más secas que otras, y los estudiantes han notado que, en algunas zonas, el suelo retiene mejor la humedad. Sin embargo, no siempre es fácil determinar cuándo es necesario regar y cuánta agua es suficiente.¿Cómo podemos medir la humedad del suelo de manera precisa y automatizada para optimizar el riego en la huerta?
Rúbrica de Evaluación del Trabajo en Equipos Actividad 2
Esta rúbrica permitirá evaluar tanto la calidad de la investigación y el análisis realizado por los equipos, como su capacidad de comunicación y trabajo en equipo.
Algunas imágenes ilustrativas...
¿Qué contenidos desarrollaremos en el curso de Física 1° EMS?
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Ahora me interesa conocer tu opinión...
Cuestionario de autoevaluación
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Para tener en cuenta...
Veamos el siguiente video...
¿Qué puedes decir a partir de lo propuesto en la imagen anterior y en el video?
Considera las siguientes imágenes...
Actividad: a partir de las imágenes mostradas deberás: 1° Establecer de manera individual cómo podrías vincular ambas situaciones. 2° Compartir tu idea con dos compañeros. 3° Establecer puntos en común y elaborar una hipótesis en conjunto, especificando qué conceptos están vinculados a ambas imágenes.
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Para complementar el 3er punto de la actividad propuesta
VEAMOS LOS SIGUIENTES VIDEOS..
Video 1
Video 2
Luego de haber visto los videos...
¿Qué aportes obtuvieron de los mismos en relación a las hipótesis y conceptos establecidos en forma grupal? ¿Cambiarían algo de lo establecido en grupo o incorporarían algún concepto nuevo?
VEAMOS UN CONCEPTO FUNDAMENTAL...
Complementando lo leido, ahora deberán establecer un listado con las propiedades de la carga eléctrica y presentarlo en clase
A manera de resumen respecto a las propiedades de la carga eléctrica, les propongo visualizar el siguiente video...
INTRODUCCIÓN AL ELECTROMAGNETISMO
Ahora les propongo la siguiente lectura...
TAREA...
Luego de la lectura deberán realizar, en grupo y para presentar, una línea del tiempo con los descubrimientos clave del electromagnetismo
De la carga a la corriente
Si la carga es lo que genera electricidad, ¿por qué necesitamos cables y baterías?
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Experiencia práctica: Construcción de una “pila de limón”
Materiales: limón, alambre de cobre, clavo de zinc, cables, LED.
Pasos para su ConstrucciónRueda el limón suavemente sobre una superficie para aflojar su pulpa y facilitar la liberación del jugo interno. No cortes el limón; se usará entero. Introduce el clavo de zinc en un lado del limón, sin que atraviese completamente.A unos 2-3 cm de distancia, introduce el alambre de cobre. Asegúrate de que los metales no se toquen dentro del limón.Usa los cables con caimanes para conectar el alambre de cobre a uno de los terminales del LED.Conecta el clavo de zinc al otro terminal del LED.
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¿Se podrá encender el LED?
¿De qué dependerá que pueda encenderse o no el LED?
¿Qué aspectos puedes considerar para responder la pregunta anterior?
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Formulación de HIPÓTESIS
La pila de limón no genera suficiente energía, entonces el LED no se encenderá
Si usamos limones más grandes o con más jugo, entonces el LED tendrá más posibilidades de encenderse
Si usamos diferentes metales dentro del limón, entonces el LED se encenderá con mayor o menor intensidad.
Si usamos más limones conectados entre sí, entonces el LED tendrá más posibilidades de encenderse
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Si usamos cables más delgados o más cortos, entonces el LED se encenderá
Veamos el siguiente video
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En nuestro caso, ¿cómo podemos verificar si el LED funciona correctamente?
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¿Cuál es el instrumento adecuado ?
SE DENOMINA MUTÍMETRO...o también se le conoce como tester
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Veamos cómo utilizarlo correctamente...
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¿Cuánta energía está entregando la pila de limón?
¿Qué variables son necesarias considerar para reponder la pregunta anterior?
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Para calcular la energía entregada por la pila de limón, se pueden seguir estos pasos:
1. Medir los valores con el multímetroConectando el multímetro en: Modo voltímetro: medir la diferencia de potencial (V) entre los electrodos de la pila de limón. Modo amperímetro: medir la intensidad de corriente (I) que circula en el circuito cuando el LED está conectado.
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2. Calcular la potencia eléctricaLa potencia (P) entregada por la pila se calcula mediante la ecuación: P=V×IDonde: P es la potencia en vatios (W) V es el voltaje en voltios (V) I es la corriente en amperios (A)
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3. Calcular la energía suministrada en un tiempo determinadoLa energía (E) se obtiene multiplicando la potencia por el tiempo de funcionamiento: E=P×tDonde: E es la energía en julios (J) si el tiempo t está en segundos (s) Si el tiempo está en horas (h), la energía se puede expresar en vatios-hora (Wh) usando: E=P×t(en Wh, si t está en horas)
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ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN
Responder el cuestionario 1 propuesto en CREA, denominado "Propiedades de la carga eléctrica"
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Repasamos lo trabajado...
La pila de limón es un ejemplo de circuito eléctrico que se crea al conectar elementos que generan electricidad, como el limón y metales.
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¿Qué es un circuito eléctrico?
Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica.La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado.Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.
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Componentes de un circuito eléctrico
Las partes de un circuito eléctrico básico son: - Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica por el circuito.
- Conductores: es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito.
- Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía.
- Elementos de mando o control (interruptor): permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito.
- Elementos de protección (Fusible): protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito.
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Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los más comunes se resumen en la siguiente imagen:
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Trabajamos en el laboratorio...
Analizaremos las características de uno de los tipos de circuitos eléctricos desde el punto de vista experimental, trabajando en el laboratorio de Física.
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Circuito en Serie
Un circuito en serie es un tipo de circuito eléctrico en el que los componentes están conectados uno tras otro, formando una única trayectoria para el flujo de corriente eléctrica. Esto significa que la corriente pasa a través de cada componente en el circuito en el mismo orden en el que están conectados. Si un componente se desconecta o falla, la corriente se interrumpe y todo el circuito se apaga.
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Características de los circuitos en serie
1. Dependencia de los Componentes
Si en el caso particular de la serie de focos de navidad, se quita cualquier foco, se interrumpe la circulación de corriente. Es decir, que si uno de los componentes en un circuito en serie se desconecta o falla, todo el circuito se interrumpe y la corriente deja de fluir.
En la imagen podemos ver en el circuito de la parte inferior que al desconectarse un foco la corriente no tiene otro camino por el cual viajar lo que hace que se apaguen todos los focos.
Cuando se daña un foco ocurre lo mismo, el circuito se abre y deja de fluir la corriente.
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Características de los circuitos en serie
2. Corriente constante
La corriente que circula por todos los elementos de un circuito eléctrico en serie es la misma; esto se puede comprobar conectando amperímetros en cualquier parte del circuito y observando que la corriente es la misma. No importa cuántos componentes haya, la corriente no cambia a lo largo del circuito.
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Características de los circuitos en serie
3. Caída de Voltaje
la caída de voltaje se produce a través de cada componente (lamparillas, etc.) y la suma de estas caídas es igual al voltaje total de la fuente
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Observando el brillo de las lamparitas...
Magnitud de la corriente
La magnitud de la corriente que circula por el circuito es inversamente proporcional a la resistencia de todos los elementos conectados al circuito; esto quiere decir que si la resistencia aumenta, la corriente disminuirá, y viceversa. Esto se deriva de la ley de Ohm, que establece que la corriente eléctrica (I) es igual a la diferencia de potencial (V) dividida por la resistencia (R), o sea, I = V/R. Si la resistencia (R) aumenta, entonces la corriente (I) disminuirá, siempre que la diferencia de potencial (V) se mantenga constante.
Georg Simon Ohm (Erlangen, Baviera; 16 de marzo de 1789 - Múnich, 6 de julio de 1854) fue un físico y matemático alemán
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algunas imágenes ilustrativas...
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¿Qué es La Resistencia Eléctrica?
La resistencia eléctrica es una propiedad de los materiales que se opone al flujo de corriente eléctrica a través de ellos. Es decir, cuando una corriente eléctrica intenta fluir a través de un material, parte de esa corriente se convierte en calor y se disipa en el medio. Este proceso lo podemos definir como «resistencia eléctrica».Entonces, el concepto de resistencia eléctrica puede quedar de la siguiente manera: Es la oposición total que un material de longitud «L» y sección transversal «A» presenta al paso de los electrones o corriente eléctrica.
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Código de colores para determinar el valor de resistencias
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Complementamos lo trabajado en el laboratorio mediante el uso de un simulador...
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La relación entre el voltaje (V), la corriente eléctrica (I) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico, está dada por una de las leyes fundamentales de la electricidad denominada...
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Resolvemos algunos ejercicios de aplicación...
De acuerdo al diagrama, ¿cuál es la resistencia que, si se le aplica un voltaje de
60 volts, produciría una corriente de 3 amperios?
Si en un conductor tiene en sus extremos una diferencia de potencial de 220 V y su
resistencia es de 100 Ω. ¿Qué intensidad circula a través de él y en qué sentido?
Completa los espacios vacíos de acuerdo a lo trabajado sobre las magnitudes eléctricas: 1. La resistencia eléctrica (R) indica la ................. que presentan los conductores al flujo de la corriente................. 2. La intensidad de corriente (I), expresada en amperios, es la cantidad de .............. eléctrica que atraviesa una sección de un ...................... en un segundo. 3. . La ley de Ohm indica que la intensidad de ............ que atraviesa un circuito es ................ proporcional al voltaje del mismo e ................. proporcional a la resistencia que presenta..
Proyecto Riego solar automatizado para la huerta educativa del Liceo Rubino
Sugerencia de Guión para la elaboración del video
Características de los circuitos en paralelo
ACTIVIDAD 1:
- Discute con tus compañeros como podría instalar tres elementos eléctricos y que, si uno de ellos se rompe, los otros siguieran funcionando.
- Haz un diagrama de este circuito.
Características de los circuitos en paralelo
Consideraremos el siguiente simulador para desarrollar la Actividad 2 propuesta en la página siguiente
Características de los circuitos en paralelo
ACTIVIDAD 2:
Parte 1:
- Armar un circuito en paralelo que tenga tres elementos de igual resistencia. Investigar las variables voltaje e intensidad de corriente.Anota tus observaciones.
Parte 2:
- Armar un circuito en paralelo que tenga tres elementos de diferente resistencia. Investigar las variables voltaje e intensidad de corriente.Anota tus observaciones.
En el caso de la conexión de las 3 lámparas con igual resistencia...
En el caso de la conexión de las 3 lámparas con diferente resistencia...
- Las observaciones de la actividad con el simulador nos permiten verificar lo establecido por dos leyes fundamentales en la teoría de circuitos eléctricos...
LEYES DE KIRCHHOFF
Las leyes de Kirchhoff son dos principios fundamentales en la teoría de circuitos eléctricos que se utilizan para analizar circuitos complejos y resolver problemas relacionados con corrientes y voltajes.
Gustav Kirchhoff
Físico prusiano 1824-1887
Estamos en carrera...postulamos el proyecto de la automatización del riego para la huerta liceal
Felicitaciones por el trabajo realizado!!!!
Aplicando las leyes de Kirchhoff
La ecuación anterior, como vimos en la clase anterior, es la ley de las mallas de Kirchhoff. Para la Figura 10.12, la suma de la caída potencial de cada resistor y la tensión suministrada por la fuente de tensión debe ser igual a cero:
Ejemplo:
Ejercicio de aplicación...
La ecuación anterior, como vimos en la clase anterior, es la ley de nodos de Kirchhoff. En la figura 10.14, aplicando dicha ley, se deduce que I = I1 + I2. Hay dos mallas en este circuito, lo que conduce a las ecuaciones V = I1R1 e I1R1 = I2R2. Como ya lo dedujimos, el voltaje entre los resistores en paralelo es el mismo (V = V1 = V2) y la corriente es aditiva:
Ejemplo:
la resistencia total o equivalente del circuito mostrado en la figura anterior, aplicando la ecuación establecida en la página anterior, será:
Ejercicio de aplicación...
Ahora, a aplicar lo aprendido...
1. En la figura de la derecha se muestra un circuito con una fuente de voltaje V=12V y tres resistencias R1=100Ω, R2=200Ω y R3=300Ω en serie. Hallar la intensidad de corriente I y la caída de voltaje en cada resistencia.
2. Para el circuito en paralelo que se muestra en la figura de la izquierda determina: a) La Resistencia Total, b) La Corriente Total, c) Calcular la corriente en I1 e I2
3. En el circuito mostrado a la derecha: a) Determine la R3, b) Calcule la Tensión de la fuente, c) Encuentre la Corriente Total, d) Encuentre la Corriente en la resistencia de 20 Ohms.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 1: Actividad Introductoria
¿Qué creés que ocurre dentro de los cables cuando encendemos una lámpara conectada a una batería o enchufe?
Dibujá un esquema que represente lo que pensás que sucede en ese circuito. Indicá con flechas qué "se mueve" y hacia dónde.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 2:
Observá con atención el video adjunto y tomá nota de todo lo que te sorprenda, no entiendas o te parezca contradictorio con lo que pensabas antes.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 3: Después de observar el video
Responde las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la idea equivocada sobre la electricidad que el video intenta corregir? 2. El video menciona que los electrones se mueven muy lentamente. Sin embargo, la luz se enciende casi al instante. ¿Qué explicación da el video para este fenómeno? 3. Según el video, ¿cómo llega la energía desde la fuente (como una batería) hasta la lámpara? ¿Es como lo imaginabas? 4. El presentador utiliza una analogía para explicar lo que realmente pasa. ¿Cuál es? ¿Te ayuda a entender mejor el fenómeno? ¿Por qué? 5. Si pensás en un interruptor colocado lejos de la lámpara (por ejemplo, en la pared opuesta de un cuarto), ¿por qué la luz se enciende de inmediato cuando lo presionás?
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
¿Parte 4: Reconstrucción de ideas
Volvé a dibujar el esquema que hiciste al comienzo, pero ahora usando lo que aprendiste del video. ¿Qué cambiarías?
¿Qué 'viaja' rápidamente cuando encendemos la lámpara? ¿Qué permanece casi inmóvil?
¿Qué creés que hace que los electrones, aunque se muevan lentamente, comiencen a desplazarse por los cables cuando cerramos el circuito?
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
PUESTA EN COMÚN:
Basados en sus respuestas, vamos a identificar entre todos una idea que explique qué es lo que “empuja” o “actúa” sobre los electrones en un circuito y permite que la energía llegue de forma casi inmediata a todos los puntos del mismo.
Para ello es necesario introducir un nuevo concepto:
"Hay algo invisible, que no se ve, pero que aparece cuando conectamos la batería. Eso que aparece y empuja los electrones se llama campo eléctrico. Es el responsable de hacer que los electrones se muevan y que la energía llegue tan rápidamente a la lámpara."
Metas de aprendizaje para esta clase...
Meta 1:
Reconocer que una carga eléctrica genera una influencia en el espacio circundante. → ¿Para qué?: Para comprender que la interacción eléctrica no requiere contacto directo, ampliando la noción de fuerzas a distancia.
Meta 2:
Identificar que esta influencia se representa mediante el concepto de campo eléctrico. → ¿Para qué?: Para contar con una herramienta conceptual útil para explicar fenómenos como la atracción, repulsión o descarga entre cargas eléctricas.
Meta 3:
Interpretar diagramas de líneas de campo eléctrico para distintas configuraciones de carga. → ¿Para qué?: Para visualizar la dirección e intensidad del campo, desarrollando pensamiento gráfico y predictivo en contextos físicos
Meta 4:Relacionar el campo eléctrico con la fuerza que experimenta una carga de prueba. → ¿Para qué?: Para establecer el vínculo cuantitativo entre campo eléctrico y movimiento, integrando leyes del movimiento.
Meta 5:
Aplicar el concepto de campo eléctrico para explicar fenómenos eléctricos cotidianos. → ¿Para qué?: Para integrar el conocimiento con situaciones reales y fomentar una actitud crítica y reflexiva frente al uso de la electricidad.
Considera las siguientes imágenes... (a algunas ya las vimos antes, ¿recuerdan cuándo fue?)
¿Qué fuerza actúa en cada caso? ¿Podemos verla? ¿Cómo sabemos que está presente?”
La similitud entre una pelota que cae, papelitos atraídos por una regla frotada y un globo frotado que se acerca al pelo radica en la fuerza de atracción, aunque la causa de la misma difiere en cada caso. La pelota que cae es atraída por la fuerza peso, mientras que los otros dos fenómenos son resultado de la electricidad estática.
La regla frotada y los papelitos:
La pelota que cae
El globo frotado y el pelo:
- Del mismo modo, al frotar un globo contra el pelo, se produce una transferencia de electrones, dejando el globo con carga negativa y el pelo con carga positiva.
- Al acercar el globo al pelo, las cargas opuestas se atraen, haciendo que el pelo se levante y se adhiera al globo.
- Este fenómeno se debe a la fuerza de atracción eléctrica entre cargas opuestas
- La pelota cae debido a la fuerza peso, que es una fuerza de atracción entre objetos con masa.
- La fuerza peso es diferente de la fuerza eléctrica, ya que actúa entre cualquier objeto con masa, mientras que la fuerza eléctrica actúa entre cargas eléctrica
- Al frotar una regla de plástico con lana, se crea electricidad estática, donde la regla se carga negativamente.
- Cuando se acerca la regla a pequeños trozos de papel, los papelitos se atraen, debido a la atracción eléctrica entre la regla y los papelitos.
- La fuerza eléctrica es lo que hace que los papelitos se adquieran y suban hacia la regla
La fuerza Peso como la fuerza eléctrica entre cargas son ejemplo de interacciones entre cuerpos a distancia. Una carga colocada en un punto modifica las propiedades del espacio circundante de forma tal que si ahora introducimos una carga de prueba ésta acusará la existencia de una acción (fuerza) sobre ella que la atrae (si ambas cargas tienen signo contrario) o la repele (si son del mismo signo)
Se dice que una carga Q crea un campo eléctrico a su alrededor que actúa sobre otra carga de prueba qo ubicada a cierta distancia de la carga Q. El campo es el responsable de la acción ejercida sobre la carga de prueba qo
La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga
Representación gráfica del Campo Eléctrico
Consideraremos algunas características del E utilizando el simulador
¿Por qué las flechas van hacia afuera o hacia adentro?
Luego del trabajo con el simulador podemos establecer las siguientes características del E
¿Qué aprendí hoy sobre el campo eléctrico?
En grupo, creen un video corto (TikTok ) de acuerdo a la consigna establecida en la plataforma CREA
¿Cómo podemos visualizar el campo eléctrico?
Un campo eléctrico se puede visualizar mediante un método gráfico propuesto por el científico Michael Faraday el cual se denomina líneas de campo eléctrico
Aplicaciones del campo eléctrico...
En el enlace que se adjunta, encontrarás una lectura sobre una de las tantas aplicaciones prácticas y actualizadas del concepto de campo eléctrico
Deberán leer la información descripta en el artículo y luego responder las preguntas que se plantean en la siguiente bpágina...
📚
¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?
1. ¿Qué tipo de material debe tocar la pantalla para que detecte el contacto? ¿Por qué?2. ¿Qué pasa con el campo eléctrico de la pantalla cuando el dedo toca su superficie?3. ¿Por qué una pantalla táctil capacitiva no funciona con un guante común?4. ¿Qué diferencia a un guante común de un guante táctil?
🧠
📌
¿Podrías dar otro ejemplo de un dispositivo que funcione gracias a la detección de campos eléctricos? ¿En qué se parece su funcionamiento al de una pantalla táctil?
Las respuestas individuales deberán ser enviadas al correo rubino6tomd@gmail.com
📚
¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?
¿Podrías dar otro ejemplo de un dispositivo que funcione gracias a la detección de campos eléctricos? ¿En qué se parece su funcionamiento al de una pantalla táctil?
📌
Respuesta de Julieta...
Respuesta de Victoria...
Otra aplicación de los campos electrostáticos
Principales puntos de lo establecido en el video en cuanto al funcionamiento de la impresora láser y la utilización de campos eléctricos
Energía potencial eléctrica y diferencia
de potencial eléctrico
Los efectos eléctricos fueron analizados anteriormente en términos de vectores de
campo eléctrico y líneas de fuerza eléctrica. Recuerda que en la primera unidad, al
estudiar la mecánica, iniciamos el uso de las leyes de Newton, los diagramas de cuerpo libre y las fuerzas (vectores). La búsqueda de un enfoque más sencillo nos
conduce al estudio de cantidades escalares como el trabajo, la energía cinética y la energía potencial. Resulta extremadamente útil, tanto conceptualmente como
desde un enfoque de resolución de problemas, extender esos métodos de energía al estudio de los campos eléctricos.
Luego de las vacaciones...retomamos el curso
⚡ De qué trata lo que aprendimos hasta ahora
Hasta el momento, hemos trabajado conceptos clave de la electricidad y cómo se comportan las cargas en distintos contextos. Todo lo que vimos está conectado a cómo la energía eléctrica circula, se transforma y se mide.
🧱 ¿Cómo se organizan los temas?
🟢 CARGA Y CORRIENTE ELÉCTRICA
Toda la electricidad comienza con las cargas eléctricas.
Cuando las cargas se mueven en forma ordenada, tenemos corriente eléctrica.
Este movimiento requiere una diferencia de potencial (como una “presión eléctrica”).
➡ Esto nos lleva a estudiar los circuitos.
🟡 CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y VARIABLES
- Un circuito es un camino cerrado por donde circulan las cargas.
- Medimos:
- Tensión (V) con voltímetro
- Corriente (I) con amperímetro
- Resistencia (R) con óhmetro o cálculo
➡ Para entender cómo se relacionan, aparece la Ley de Ohm.
🔵 RESISTENCIA Y LEYES
- La resistencia impide el paso de corriente.
- La Ley de Ohm relaciona tensión, corriente y resistencia:
V=I⋅R
- En circuitos más complejos usamos:
- Leyes de Kirchhoff (para analizar mallas y nodos)
- Resistencias equivalentes (en serie y paralelo)
➡ Pero, ¿por qué se mueven las cargas? Entramos al mundo del campo eléctrico.
🟣 CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICO
- Una carga genera un campo eléctrico: afecta a otras cargas cercanas.
- Las líneas de campo muestran la dirección de la fuerza.
- Si combinamos varios campos, usamos el principio de superposición.
- El potencial eléctrico es como la “altura” en un mapa de energía: las cargas "caen" de mayor a menor potencial.
🔗 ¿Cómo se conectan todos estos temas?
Todo lo que vimos forma parte de una gran historia sobre cómo funciona la electricidad. Este repaso no es para aprender todo de nuevo, sino para recordar lo esencial y conectar los puntos. Lo más importante es que entiendas cómo cada tema prepara el camino para el siguiente.
PARA ESTA CLASE...
🎯 ¿Qué vamos a aprender en esta nueva etapa?
Después de estudiar cargas eléctricas, corriente y campos eléctricos, nos adentramos en el magnetismo, una fuerza invisible pero poderosa que está presente en la naturaleza, en la tecnología y en nuestra vida diaria.
Luego de visualizar el video, responde las siguientes preguntas:
- ¿Qué materiales se pueden atraer con un imán según el video?
- ¿Cómo se llaman los extremos de un imán?
- Qué significa que los imanes tengan un campo magnético? ¿Cómo se puede ver?
- ¿Qué ocurre cuando enfrentamos dos polos iguales? ¿Y cuando enfrentamos polos opuestos?
- ¿Es posible aislar una sola carga eléctrica (positiva o negativa)? ¿Y un solo polo magnético (norte o sur)?
- ¿Qué hipótesis propuso Gilbert sobre la Tierra y los imanes?
- ¿Qué semejanza tiene el planeta Tierra con un imán, según el video?
- ¿Dónde están ubicados los polos magnéticos de la Tierra? ¿Coinciden exactamente con los polos geográficos?
Subtitle
Puesta en común...
Subtitle
📚 Tarea domiciliaria
Investigá y respondé la siguiente pregunta con tus propias palabras:
¿Cómo se puede comprobar que la Tierra tiene polos magnéticos y qué estrategias podrías usar para identificar cuál es el polo norte y cuál el polo sur magnético?
Opcionalmente, podés complementar tu respuesta realizando o proponiendo una actividad experimental
🧪
Formato sugerido:
- Respuesta escrita breve (5 a 10 líneas).
- Si hacés una actividad experimental, podés incluir una descripción del procedimiento, materiales usados y lo que observaste.
- También podés acompañar con una foto o dibujo explicativo.
Evaluación: Se valorará la claridad conceptual, la creatividad, el uso adecuado del lenguaje científico y, si corresponde, la calidad de la experiencia propuesta o realizada.
Subtitle
Las limaduras de hierro se utilizan para visualizar campos magnéticos. Al esparcir limaduras de hierro sobre una superficie cercana a un imán, estas se alinean a lo largo de las líneas de campo magnético, mostrando la forma y dirección de dicho campo. Esto se debe a que cada limadura actúa como un pequeño imán, orientándose con el campo magnético circundante y formando patrones visibles
Líneas de campo magnético
Las líneas de campo salen del polo norte (N), hacen un bucle hacia el polo sur (S) y continúan a través de la barra magnética de vuelta al polo norte.
Las líneas de campo magnético tienen varias reglas estrictas:
1. La dirección del campo magnético es tangente a la línea de campo en cualquier punto del espacio. Una pequeña brújula señalará la dirección de la línea del campo. 2. La fuerza del campo es proporcional a la cercanía de las líneas. Es exactamente proporcional al número de líneas por unidad de superficie perpendicular a las líneas. 3. Las líneas de campo magnético no pueden cruzarse nunca, lo que significa que el campo es único en cualquier punto del espacio. 4. Las líneas de campo magnético son continuas, formando bucles cerrados sin principio ni fin. Se dirigen del polo norte al polo sur.
La última propiedad está relacionada con el hecho de que los polos norte y sur no pueden separarse.
El polo norte de una aguja de brújula apunta hacia el polo sur de un imán, que es como se orienta el campo magnético actual desde el interior de la Tierra. También apunta hacia el polo norte geográfico de la Tierra porque el polo norte geográfico está cerca del polo sur magnético.
1856-1943
El experimento de Oersted
En 1819, el físico danés Hans Oersted realizaba una demostración para unos estudiantes y se dio cuenta de que la aguja de brújula se movía cuando circulaba corriente por un cable cercano.
El 21 de julio de 1820 publicó un artículo, en latín, titulado “CIRCA EFFECTUM CONFLICTUS ELECTRICI IN ACUM MAGNETICAM” (Experimentos sobre el efecto de una corriente de electricidad en la aguja magnética). Los resultados fueron principalmente cualitativos, pero el efecto era claro: la aguja de una brújula, situada junto a un cable por el que circula una corriente eléctrica, sufre una deflexión del norte magnético cuando circula la corriente eléctrica, lo cual demuestra la relación directa entre electricidad y magnetismo. En este mismo año, por estos descubrimientos, La Royal Society of London le concedió la Medalla Copley y la Academia Francesa le premió con 3000 francos.
Hans Christian Oersted
1777 - 1851
Si ubicamos diferentes brújulas, a una misma distancia del conductor, ¿qué disposición toman las agujas magnéticas de esas brújulas?
Líneas de campo B conductor rectilíneo
En los conductores rectos y largos, como los cables que utilizamos rutinariamente; la corriente eléctrica de intensidad I genera un campo magnético cuyas líneas de fuerza son circunferencias concéntricas, situadas en planos perpendiculares al alambre.
La regla de la mano derecha, también conocida como la regla del sacacorchos, se utiliza para determinar la dirección del campo magnético. Si se apunta el pulgar de la mano derecha en la dirección de la corriente, los dedos que se curvan alrededor del conductor indicarán la dirección del campo magnético
Superposición de campos magnéticos
Sobre la brújula actúan dos campos magnéticos: el
campo magnético terrestre y el creado por el
conductor; de ésta manera la brújula se orientará en la dirección del campo magnético resultante. Si se considera un punto donde el campo del conductor forme un ángulo de 90º con el campo terrestre, la representación vectorial quedará de la siguiente forma.
La componente horizontal de BT es un valor conocido
1,8x10- 5 T
¿Cómo se puede medir el campo magnético terrestre?
Es posible utilizar el sensor magnético (magnetómetro) de tu celular para determinar el campo magnético terrestre, y hay aplicaciones disponibles en Google Play
Actividad experimental
Estudiaremos la dependencia del campo magnético debido a la corriente que circula por el conductor, BC, con:
a) la intensidad de corriente, I, que circula por el
conductor.
b) la distancia, r, que mantiene la brújula con el
conductor.
a) Se arma el circuito de la figura, se coloca la brújula y el dispositivo orientados con el
campo terrestre.
Dejando r constante se varía la intensidad que circula por el conductor (para ello
utilizamos el reóstato o resistencia variable). Se estructura un cuadro de valores y se anotan valores de I y alfa Se grafica BC= f (I)
b) Para analizar la dependencia de B con r se mantendrá fija la intensidad, y se cambiará la
posición de la brújula hasta que sea perceptible el efecto del campo magnético creado
por el conductor. En un segundo cuadro de datos, se registran valores de r y alfa. Se grafica BC= f (r) .
Parte b) de la Actividad experimental: Estudio de la relación entre campo magnético generado por un conductor rectilíneo largo en función de la distancia al mismo, considerando una corriente de 1,0 A.
Cuadro de datos obtenidos:
Recordar que:
Ecuación de la desviación angular:
Bconductor=Bterrestre⋅tan(α)
Campo magnético terrestre (componente horizontal): Bterrestre=1,8×10−5 T
Cálculos para algunos valores seleccionados de la tabla:
✅Para α=65,2∘ tan(65,2∘)≈2,164 Bc=1,8×10−5⋅2,164= 3,9×10−5 T ✅ Para α=29,2∘ tan(29,2∘)≈0,556 Bc=1,8×10−5⋅0,556= 1,0×10−5T
Analizando el gráfico de la página anterior podemos ver cómo el campo magnético,Bc, generado por un conductor rectilíneo disminuye inversamente con la distancia r al conductor. Como se aprecia, el campo es más intenso cuanto más cerca se está del conductor, y decrece rápidamente al alejarse.
Actividad de clase:
1. Busca en el diccionario concepto de “flujo”
Actividad de clase:
2. Contextualización con lo cotidiano: Consideramos el aire acondicionado
ACTIVIDAD DOMICILIARIA:
1. Ver el siguiente video explicativo sobre flujo magnético:
2. Luego de ver el video, y apoyándote en lo que observaste en clase, deberás escribir un párrafo donde expliques con tus palabras qué es el flujo magnético.
3. Toma una foto al párrafo que escribiste en tu cuaderno y la subes a CREA, en el espacio establecido para tal fin.
Algunas consideraciones respecto al flujo de campo magnético:
Cálculo del flujo de un campo magnético uniforme a través de un área plana.
Algunas consideraciones respecto al flujo de campo magnético:
El flujo magnético es una cantidad escalar
La unidad del SI para el flujo magnético es igual a la unidad del campo magnético
(1 T) multiplicada por la unidad de área (1 m 2 ). Esta unidad se llama weber (1 Wb),
en honor del físico alemán Wilhelm Weber (1804-1891)
1 Wb=1 T . 1m2
Wilhelm Weber
Ejercicios de aplicación sobre el flujo magnético
1. La figura muestra una vista en perspectiva de una superficie plana con área de 3.0 cm 2 en un campo magnético uniforme. Si el flujo magnético a través de esta área es de 0.90 mWb, calcule la magnituddel campo magnético y obtenga la dirección del vector de área.
2. Un área circular con radio de 6.50 cm yace en el plano xy.¿Cuál es la magnitud del flujo magnético a través de este círculo debido a un campo magnético uniforme B= 0.230 T, a) en la dirección+z; b) a un ángulo de 53.1° a partir de la dirección +z; c) en la dirección +y?
3. El campo magnético en cierta región es de 0.128 T, y su dirección es la del eje +z en la figura. a) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie abcd en la figura? b) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie befc? c) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie aefd? d) ¿Cuál es el flujo neto a través de las cinco superficies que encierran el volumen sombreado?
DEVOLUCIÓN EVALUACIÓN SEMESTRAL:
Ejemplo de material que podría haber sido considerado en la elaboración del informe:
Clase 11/8: Introducción...
De acuerdo al experimento de Oersted, un campo magnético estacionario es asociado a una corriente estacionaria.En aquellos tiempos era tentador argumentar, en base a la simetría, que si una corriente producía un campo, entonces un campo magnético estacionario debería producir una corriente estacionaria. Muchos investigadores buscaron esto pero fracasaron.Los experimentos realizados por Michael Faraday en Inglaterra y Joseph Henry en Estados Unidos, en 1831, mostraron que se podía producir una corriente eléctrica en un circuito mediante un campo magnético variable. Los resultados de estos experimentos, muchos de los cuales veremos en esta prctica, condujeron a formular una de las ley fundamentales del electromagnetismo, que hoy se conoce como Ley de Inducción de Faraday. En la clase de hoy nos introduciremos al enunciado de esta ley fundamental para comprender cómo funcionan dispositivos de uso cotidiano...
¿Cómo se puede explicar lo observado en el siguiente video?:
Una espira es un conductor eléctrico enrollado en forma circular.
Una bobina o solenoide es un dispositivo electromecánico que consiste en un alambre enrollado en forma de espiral
Al cambiar la orientación del campo magnético en las secciones de conductores verticales se ejercen fuerzas iguales en magnitud pero de sentido contrario, lo que provoca un efecto de rotación alrededor de un eje vertical; en las secciones horizontales de la espira no se ejerce fuerza alguna debido a que el campo magnético es paralelo.
Motores eléctricos:
Los motores eléctricos funcionan aprovechando la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas.
Inducción en el motor:
Cuando una corriente eléctrica fluye a través de una bobina dentro de un campo magnético, se genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético externo, creando una fuerza que hace girar el rotor.
Ley de Faraday
La ley de Faraday proporciona el fundamento teórico para la conversión de energía eléctrica en movimiento en los motores eléctricos, al explicar cómo un cambio en el flujo magnético puede inducir una corriente y generar fuerza.
Gran físico experimental Inglaterra 1791-1863
establece que la fuerza electromotriz (FEM) inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con la que cambia el flujo magnético que atraviesa ese circuito
La expresión matemática de la ley de Faraday es la siguiente:
ε = -N(ΔΦ/Δt)
Donde:
ε (FEM inducida): Es la tensión inducida en el circuito, medida en voltios. N (Número de espiras): Representa el número de vueltas en la bobina o circuito. ΔΦ (Cambio en el flujo magnético): Es la variación del flujo magnético que atraviesa el circuito, medida en Webers. Δt (Cambio en el tiempo): Es el intervalo de tiempo en el que ocurre el cambio en el flujo magnético, medido en segundos.
El signo negativo en la ecuación de la ley de faraday se debe a la ley de Lenz (1834), que indica que la corriente inducida crea un campo magnético que se opone al cambio original del flujo magnético
Lenz descubrió que el sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo
Heinrich Friedrich Emil Lenz Rusia 1804 - 1865
Consideremos los siguientes esquemas interpretativos de la ley de Lenz:
Primer caso:
Cuando el polo norte de un imán se acerca a la bobina, se produce un aumento en el flujo magnético a través de ella. La corriente inducida en la bobina será tal que su campo magnético se oponga a este aumento en el flujo magnético. Por lo tanto, la corriente inducida fluirá de tal manera que genere un campo magnético que se opone al campo magnético del imán que se acerca.
Consideremos los siguientes esquemas interpretativos de la ley de Lenz:
Segundo caso:
Cuando el polo norte de un imán se aleja de la bobina, hay una disminución en el flujo magnético a través de ella. La corriente inducida en la bobina será tal que su campo magnético se oponga a esta disminución en el flujo magnético. Por lo tanto, la corriente inducida fluirá de tal manera que genere un campo magnético que se opone a la disminución del campo magnético del imán que se aleja.
TAREA DOMICILIARIA:
A partir de lo trabajado en la clase de hoy, deberán responder PARA LA CLASE DEL DÍA JUEVES 14 el cuestionario compartido en la plataforma CREA que se denomina:"Inducción magnética/ Ley de Faraday-Lenz".
Generador eléctrco utilizando el simulador Phet
TAREA:a) Antes de entrar al simulador predice y anota las respuestas en tu cuaderno. La imagen te muestra la pestaña Generador que usaremos, tienes que predecir qué sucederá con el brillo de la lamparita si:
AHORA VERIFICA TUS RESPUESTAS...
b) Luego ingresa al simulador, en la pestaña Generador, realiza las actividades anteriores y compara lo que observaste con tus predicciones. Cambia tus respuestas en el caso que no concuerden con las observaciones
Algunas aplicaciones de la Ley de Faraday-Lenz
VIDEO 1: Como funciona un TRANSFORMADOR ELÉCTRICO
VIDEO 2: Complejo Hidroeléctrico Binacional Salto Grande
VIDEO 3: Cómo Funcionan Realmente las Turbinas Eólicas:
Soldadura por calentamiento:
Comenzamos a desarrollar la Unidad N°2
Consideramos el siguiente dispositivo denominado DIAPASÓN
ACTIVIDAD DE CLASE:
1. Averigua qué es un diapasón, cuáles son sus características y sus usos
2. Ahora, con una varilla golpea el diapasón, observa lo sucedido y registra anotaciones en tu cuaderno
3. Luego coloca el diapasón sobre la caja de madera. Golpea nuevamente al diapasón, observa lo sucedido y registra anotaciones en tu cuaderno
PREGUNTAS VINCULADAS CON LA ACTIVIDAD ANTERIOR:
1. ¿Qué sucede cuando golpeamos un diapasón? ¿Qué estamos escuchando realmente?
2. ¿Por qué al apoyar el diapasón en una caja de resonancia el sonido se vuelve más fuerte?
3. ¿Qué diferencia hay entre “sentir” una vibración y “escuchar” un sonido?
4. ¿Por qué algunos objetos vibran y producen sonido, mientras que otros no?
5. ¿Creen que el aire juega un papel en que escuchemos el sonido?
6. ¿Qué otras situaciones cotidianas conocen donde se amplifique el sonido
¿Qué diferencia hay entre sentir vibración y escuchar sonido?
La diferencia clave está en cómo percibimos el fenómeno y qué órganos del cuerpo intervienen:
Conclusión:
Cuando hablamos de vibraciones y de sonido, estamos hablando del mismo fenómeno físico visto desde dos formas de percibirlo
Analizador de espectro de audio en tiempo real
Algunas apps disponibles:
A partir del uso del analizador de espectros (Spectroid u otro) deberán responder, como TAREA DOMICILIARIA, el cuestionario planteado en CREA "Analizador del espectro de audio"
El fenómeno físico del sonido es una perturbación de la materia que se transmite desde su origen hacia el exterior.
Un altavoz produce una onda de sonido al oscilar un cono, causando vibraciones de las moléculas de aire.
En la siguiente escena, diseñada por Andreu Glasmann, Wolfgang Christian, Mario Belloni y lookang, se muestra la vista molecular de una onda de sonido:
Considerando la aplicación interactiva anterior, se pueden deducir las características generales de una Onda:
Vibración:
Las ondas provocan vibraciones u oscilaciones en las partículas del medio que atraviesan.
Propagación:
Se desplazan desde el punto donde se originó la perturbación, alejándose del foco inicial.
Transporte de energía
Las ondas transmiten energía de un punto a otro sin que haya un desplazamiento de la materia en sí misma.
Consideremos ahora la siguiente aplicación que simula la generación, propagación y recepción de una onda sonora Autor:Orlando Benito Escalona Toro
A partir de la representación de la onda establecida en la aplicación anterior, establecemos las siguientes características:
Cresta: El punto más alto de una onda. Valle: El punto más bajo de una onda. Nodo: Es el punto de equilibrio, es decir donde la onda intercepta la línea de equilibrio. Amplitud: El desplazamiento máximo de una partícula desde su posición de equilibrio hasta la cresta o el valle. Longitud de onda (λ): La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos. Frecuencia (f): El número de ondas completas que pasan por un punto en un segundo. Periodo (T): Es el tiempo que tarda la onda en realizar una oscilación completa.
En el caso de las ondas: ¿será necesario clasificarlas?
Video 1:
En el caso de las ondas: ¿será necesario clasificarlas?
Video 2:
Ficha de Trabajo
Material de apoyo para completar la ficha de trabajo
Sonido:
Ondas de radio
Ondas en una cuerda
Tarea domiciliaria
¿Cómo clasificarías la onda que se produce en un sismo?
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
En el siguiente video podrás ampliar la información establecida en el cuadro anterior
Concepto de Velocidad de Onda
La velocidad de una onda se define como la distancia que una onda recorre en un intervalo de tiempo determinado.
Esta velocidad depende del medio en el que la onda se propaga.
Por ejemplo, la velocidad del sonido en el aire es diferente de la velocidad del sonido en el agua o en el acero. Esto ocurre porque cada medio tiene propiedades físicas específicas que influyen en la propagación de las ondas.
La ecuación v = λf relaciona la velocidad de propagación de una onda (v) con su longitud de onda (λ) y su frecuencia (f). En esta ecuación, 'v' representa la velocidad de la onda, medida en metros por segundo (m/s), 'λ' es la longitud de onda, medida en metros (m), y 'f' es la frecuencia, medida en hertz (Hz).
Una onda de sonido emana de una fuente, como un diapasón, que vibra a una frecuencia f. Se propaga a una velocidad v y tiene una longitud de onda λ.
Velocidad del sonido en varios medios
Debido a que los líquidos y los sólidos son relativamente rígidos y muy difíciles de comprimir, la velocidad del sonido en tales medios es generalmente mayor que en los gases.
En el siguiente simulador podremos aplicar los conceptos anteriores
Ahora a practicar... resolvemos los siguientes ejercicios
1. Una cuerda de 1 m de longitud se mantiene fija por sus dos extremos. Un pulso engendrado en un
extremo se refleja y regresa al punto de partida en 0,1 s. ¿Cuáles son las frecuencias de oscilación
permitidas en esta cuerda?
2. Una onda armónica transversal de 4 Hz de frecuencia se propaga a lo largo de una cuerda con una
velocidad de 2 m/s en la dirección positiva del eje OX. Hallar el periodo y la longitud de onda de la onda armónica considerada.
3. Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
Resolución...
Ejercicio 2.
Resolución...
Ejercicio 3
Un ejemplo de Onda Electromagnética
Observamos algunos videos....
Video 1...
Video 2...seguramente lo recuerdan...
Complementamos el trabajo de la clase anterior con el simulador Phet de la Universidad de Colorado
El simulador PhET del espectro de radiación de cuerpo negro muestra cómo la temperatura de un objeto afecta la intensidad y la longitud de onda de la radiación que emite. Indica que al aumentar la temperatura de un cuerpo negro, la intensidad total de su radiación aumenta y el pico de emisión se desplaza hacia longitudes de onda más cortas (hacia el ultravioleta).
Qué puedes observar y aprender con la simulación?
- Relación Temperatura-Intensidad:
Puedes ver que a medida que aumentas la temperatura (ajustando la flecha azul), el área bajo la curva de espectro, que representa la intensidad total de la radiación, se hace más grande.
- Relación Temperatura-Longitud de Onda:
La simulación te permite identificar el punto máximo del espectro de radiación. Al aumentar la temperatura, el pico de esta curva se mueve hacia la izquierda (longitudes de onda más cortas), demostrando la ley de desplazamiento de Wien.
Puedes seleccionar objetos como el Sol, la Tierra o una bombilla para ver cómo sus temperaturas se corresponden con su espectro de radiación. Por ejemplo, el Sol tiene un pico de emisión en el espectro visible.
El espectro electromagnético
El espectro electromagnético
CONSIGNA: analiza con tu equipo y responde en el cuaderno
- ¿Qué ocurre cuando la longitud de onda disminuye?
- ¿Qué radiaciones están antes y después de la luz visible?
- ¿Cuál parece tener más energía?
- ¿Dónde se ubican los rayos UV y el infrarrojo que han mencionado anteriormente?
- ¿Qué relación habrá entre la longitud de onda y la energía que propaga la onda?
- ¿Varía la velocidad de la luz cuando cambia su longitud de onda?
- ¿Con qué criterio están ordenadas las diferentes-radiaciones?
Concepto asociado a la energía de las Ondas electromagnéticas: el fotón
Energía de un fotón
Retomando una lectura ya trabajada...
Retomando una lectura ya trabajada...
Ahora observa el siguiente video...
A partir de lo observado en el video...
Considera las imágenes que se muestran el el documento compartido en el enlace:
Luego vincula cada imagen a alguno de los fenómenos asociados a la luz que se explicitan en el video, argumentando con qué teoría se corresponde.
Fenómenos cotidianos asociados con la reflexión y refracción de la luz...
Reflexión interna total
Tratamientos médicos quirúrgicos
Fibra óptica conexión Internet
Espejismos: Refracción de la luz
Profundizando lo trabajado sobre las teorías que explican qué es la luz...
Observa el siguiente video sobre la teoría corpuscular
Luego observa este otro video sobre la teoría ondulatoria
Luego de observar el video sobre la teoría ondulatoria...
¿Qué fenómeno físico se intenta explicar en el experimento de Young?
Si tuvieras que explicar este fenómeno a un compañero que no vio el video, ¿cómo lo harías usando tus propias palabras y un dibujo
Establece fenómenos cotidianos que se explican considerando la luz como una onda
Observación en la pantalla luego de que la luz láser pasa por la doble rendija
Cómo se interpreta lo observado en la pantalla luego de que la luz láser pasa por la doble rendija
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz láser rojo: experimento de la doble rendija
Interferencia de la luz láser verde: experimento de la doble rendija
Establece fenómenos cotidianos que se explican considerando la luz como una onda
Estación de
medida para variables agroambientales
Es una plataforma de sensoramiento mediante tecnología digital para el área agroecológica. Realiza un monitoreo remoto de
parámetros asociados al suelo, el riego , plantas y factores climáticos para la evaluación
de alerta temprana. La plataforma se alimenta a base de energía solar fotovoltaica
Estación de
medida para variables agroambientales
Estación de
medida para variables agroambientales
¿Qué elementos/dispositivos que conforman la estación de medida logras reconocer?
¿Qué función cumple cada uno de ellos?
¿Qué elementos/dispositivos deben agregarse a la estación para ser funcional al sistema de riego?
Microcontrolador Arduino
Sensor de humedad
Bomba Solar 12V
¿Características de cada equipo/dispositivo
Bomba Solar 12V
Datos Técnicos:Modelo: LSWQB12VVoltaje: 12vPotencia: 180wFlujo Máx.: 1500 L/hAltura Máx.: 15mDiámetro ø Caño: 1″
¿Características de cada equipo/dispositivo
Microcontrolador Arduino
¿Características de cada equipo/dispositivo
Sensor de humedad
Programando el arduino
Cómo utilizar un sensor de humedad de suelo con Arduino
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una longitud de 1.5 m y una rapidez de 350 m/s durante 0.8 s. Encuentra la frecuencia de onda y la cantidad de vibraciones que realiza en 0.8 s.
Una onda sonora posee una longitud de 0.9 m y una rapidez de 400 m/s durante 0.8 s. Encuentra el periodo y la distancia a la que se encuentra el frente de la onda sonora a los 0.8 s.
Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
Encuentra la longitud de onda de luz en el vacío que tiene una frecuencia de 4,3x10 14 hz
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una longitud de 1.5 m y una rapidez de 350 m/s durante 0.8 s. Encuentra la frecuencia de onda y la cantidad de vibraciones que realiza en 0.8 s.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una lonitud de 0.9 m y una rapidez de 400 m/s durante 0.8 s. Encuentra el periodo y la distancia a la que se encuentra el frente de la onda sonora a los 0.8 s.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Encuentra la longitud de onda de luz en el vacío que tiene una frecuencia de 4,3x10 14 hz
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Utilizar la ecuación de Planck para determinar la energía, emitida por una onda electromagnética, si la frecuencia de ésta es 3 x 1015 Hz.
CURSO DE FÍSICA 2025 4° 7 Liceo Rubino
UTEC
Created on March 5, 2025
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Transcript
CURSO DE FÍSICA 1° EMS 7 2025
Docente: Ing. Prof. Diego Villanueva
EMPEZAR
Clase 1: 6/3: Presentación
Clases 2 y 3: Actividad N°1 y N°2 del Módulo Introductorio
Índice
Clases 5 y 6: Exposiciones grupales Actividad 2
Clase 7: 20/3 Cierre Módulo Introductorio
Clases 8 y 9: 24/3 Observamos algunas imágenes y reflexionamos
Clases 11 y 12: 31/3 Resumiendo las propiedades de la carga eléctrica.
Clase 3/4: De la carga a la corriente
Clase 7/4: Analizando las observaciones de la actividad experimetal demostrativa de la clase anterior
Clase 10/4: Energía entreganda por la pila de limón
Clase 21/4: Repasamos lo trabajado...
Clase 24/4: Trabajamos en el laboratorio
Clase 28/4: Observando el brillo de las lamparitas...
Clase 8/5: Complementamos el trabajo en el laboratorio mediante el uso de simuladores
Clase 19/5: Resolvemos algunos ejercicios de aplicación...
Clase 22/5: Características de los circuitos en paralelo
Clase 26/5: Retomamos lo trabajado en clase anterior, continuamos trabajando con el simulador...
Clase 29/5: Observaciones de los valores registrados trabajando con el simulador...
Clase 2/6: Aplicando las leyes de Kirchhoff: Resistencias equivalentes en circuitos
Índice 2
Clase 5/6: Resolviendo ejercicios...
Clase 9/6: ¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Clase 12/6: Concepto de Campo Eléctrico
Clase 16/6: Líneas de Campo Eléctrico
Clase 23/6: Aplicaciones del Campo Eléctrico
Clase 14/7 : Luego de las vacaciones, retomamos el curso
Clase 17/7 : Líneas de Campo Magnético
Clase 21/7 : Experimento de Oersted
Clase 24/7: Desarrollo de Actividad experimental
Clase 28/7: Analizamos los datos obtenidos en la actividad experimental
Índice 3
Clase 31/7: Flujo de campo magnético
Clase 4/8: Aplicando el concepto de flujo de campo magnético
Clase 7/8: Resolvemos ejercicios
Clase 11/8: ¿Se puede generar una corriente a partir de un campo magnético?
Clase 14/8: Trabajamos con el simulador Phet: Generador
Clase 18/8: Algunas aplicaciones de la Ley de Faraday
Clase 21/8: Comenzamos a trabajar la Unidad 2
Clase 28/8: Vibración y Sonido
Clase 1/9: ¿Qué es una Onda?
Clase 4/9: ¿Cómo se clasifican las ondas?
Clase 8/9: Clasificamos las ondas de acuerdo a diferentes criterios
Clase 15/9: Velocidad de propagación de las ondas
Clases 18/9: Resolvemos ejercicios....
Clases 25/9: Un ejemplo de onda electromagnética
Clases 9/10 y 13/10: El espectro electromagnético
Índice 4
Clase 20/10: La luz como onda electromagnética
Clase 3/11: Profundizamos sobre las teorías corpuscular y ondulatoria
Clase 10/11: Explicación de lo observado en el experimento de la doble rendija.
Clase 13/11: Proyecto huerta liceal.
Clase 17/11: Componentes del sistema de riego
Clase 12/12: ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
CLASE 2: Inicio del "Módulo Introductorio"
Metas de Aprendizaje para el Módulo Introductorio de Física en 1° EMS Objetivos generales:1) Comprender la presencia de la Física en la vida cotidiana y su impacto en diversos fenómenos naturales y tecnológicos.2) Desarrollar habilidades de análisis, argumentación y resolución de problemas a partir de situaciones concretas.3) Fomentar el trabajo colaborativo y la comunicación efectiva en equipos.4) Relacionar los conceptos físicos con fenómenos del mundo real.
CLASE 2: Inicio del "Módulo Introductorio
Metas específicas según actividad: Actividad 1: Identificación de la Física en la vida cotidiana
- Reconocer fenómenos físicos en situaciones diarias.
- Identificar conceptos o leyes físicas implícitas en estos fenómenos.
- Relacionar el lenguaje científico con la explicación de eventos cotidianos
Actividad 2: Análisis de situaciones en equiposCompetencias Asociadas a las Actividades
Actividad 1: Identificación de la Física en la vida cotidiana
Actividad 2: Análisis de situaciones en equipos
Actividad 1
Explicar situaciones de la vida cotidiana donde esté aplicada la Física, tratando de indicar qué conceptos o leyes físicas están implícitos en esas situaciones
Rúbrica de Evaluación de la Actividad 1:
Actividad 2
Trabajando en equipo se propone analizar las siguientes situaciones:
Actividad 2
1. Cada mil horas de vuelo, un avión es atravesado por un rayo y nadie se da cuenta. Gracias a la ingeniería y la física, los pasajeros pueden volar sin temor a que una tormenta eléctrica ponga en riesgo su vida. Explica qué conceptos o leyes físicas están vinculados a este fenómeno.
Actividad 2
2. Considerando la imagen que se muestra en la fotografía adjunta, por qué durante el amanecer o el atardecer el cielo tiene las tonalidades y no lo vemos de color celeste Desde el punto de vista de la Física, ¿cómo se pueden explicar las olas en el agua? ¿Qué son, cómo se generan y cómo se pueden clasificar según distintos criterios físicos?
Actividad 2
3. Ana, una estudiante de 1 EMS, se encuentra analizando la factura de UTE que llegó a su casa. En su casa hay diferentes electrodomésticos, entre ellos 3 aires acondicionados, de 1000 W cada uno, un calefón de 1500W, 1 tele de 70 W cada una. Si Ana desea encender estos electrodomésticos al mismo tiempo, ¿qué sugerencia/s le podrías realizar? Explica qué estás considerando para darle esa/s sugerencia/s.Basándote en la información aportada por la factura de UTE, durante el período de un año, ¿cuál ha sido en promedio el consumo de electricidad en la casa de Ana?
Actividad 2
4. La matriz energética de Uruguay ha cambiado desde 2008, debido a la implementación de una transición energética. Hoy en día, Uruguay es un líder en el uso de energías renovables en América Latina.Explica lo más detallado posible cuáles fueron los cambios que se produjeron en la matriz energética de Uruguay. ¿Qué implicancias ha tenido este cambio a nivel país?Considera el siguiente video del Canal de Noticias 26 de Argentina ¿Cómo podríamos saber, en el día de hoy de manera precisa, cuál a sido el porcentaje de generación eléctrica a partir de fuentes renovables?
Actividad 2
5. A veces se escucha decir a los astrónomos que “mirar el cielo nocturno es como mirar una ventana al pasado del universo”. Explica qué se quiere decir con esta frase con base en conceptos de la Física.Uno de los últimos modelos de las “ceibalitas” es el que se muestra en la imagen. ¿A qué refiere el diseño que se muestra en la cubierta de la ceibalita?
Actividad 2
6. a) ¿Qué es lo que se muestra en la imagen adjunta? b)¿Cuál es su finalidad? c) ¿Cómo se denomina el principio físico que explica su funcionamiento? d) ¿En qué consiste?
Actividad 2
7. Considerando el siguiente fragmento de la película Star Wars Episodio 4 Una Nueva Esperanza Explica desde la física qué errores se pueden percibir en el fragmento considerado de la película y por qué.
Actividad 2
8.
a) ¿Cómo se denomina el dispositivo que se muestra en la imagen adjunta? b)¿Cuál es su finalidad? c) ¿Por qué los tubos de vidrio poseen esa tonalidad?
Actividad 2
9. En la huerta del liceo, algunas plantas parecen más secas que otras, y los estudiantes han notado que, en algunas zonas, el suelo retiene mejor la humedad. Sin embargo, no siempre es fácil determinar cuándo es necesario regar y cuánta agua es suficiente.¿Cómo podemos medir la humedad del suelo de manera precisa y automatizada para optimizar el riego en la huerta?
Rúbrica de Evaluación del Trabajo en Equipos Actividad 2
Esta rúbrica permitirá evaluar tanto la calidad de la investigación y el análisis realizado por los equipos, como su capacidad de comunicación y trabajo en equipo.
Algunas imágenes ilustrativas...
¿Qué contenidos desarrollaremos en el curso de Física 1° EMS?
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Ahora me interesa conocer tu opinión...
Cuestionario de autoevaluación
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Para tener en cuenta...
Veamos el siguiente video...
¿Qué puedes decir a partir de lo propuesto en la imagen anterior y en el video?
Considera las siguientes imágenes...
Actividad: a partir de las imágenes mostradas deberás: 1° Establecer de manera individual cómo podrías vincular ambas situaciones. 2° Compartir tu idea con dos compañeros. 3° Establecer puntos en común y elaborar una hipótesis en conjunto, especificando qué conceptos están vinculados a ambas imágenes.
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Para complementar el 3er punto de la actividad propuesta
VEAMOS LOS SIGUIENTES VIDEOS..
Video 1
Video 2
Luego de haber visto los videos...
¿Qué aportes obtuvieron de los mismos en relación a las hipótesis y conceptos establecidos en forma grupal? ¿Cambiarían algo de lo establecido en grupo o incorporarían algún concepto nuevo?
VEAMOS UN CONCEPTO FUNDAMENTAL...
Complementando lo leido, ahora deberán establecer un listado con las propiedades de la carga eléctrica y presentarlo en clase
A manera de resumen respecto a las propiedades de la carga eléctrica, les propongo visualizar el siguiente video...
INTRODUCCIÓN AL ELECTROMAGNETISMO
Ahora les propongo la siguiente lectura...
TAREA...
Luego de la lectura deberán realizar, en grupo y para presentar, una línea del tiempo con los descubrimientos clave del electromagnetismo
De la carga a la corriente
Si la carga es lo que genera electricidad, ¿por qué necesitamos cables y baterías?
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Experiencia práctica: Construcción de una “pila de limón”
Materiales: limón, alambre de cobre, clavo de zinc, cables, LED.
Pasos para su ConstrucciónRueda el limón suavemente sobre una superficie para aflojar su pulpa y facilitar la liberación del jugo interno. No cortes el limón; se usará entero. Introduce el clavo de zinc en un lado del limón, sin que atraviese completamente.A unos 2-3 cm de distancia, introduce el alambre de cobre. Asegúrate de que los metales no se toquen dentro del limón.Usa los cables con caimanes para conectar el alambre de cobre a uno de los terminales del LED.Conecta el clavo de zinc al otro terminal del LED.
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¿Se podrá encender el LED?
¿De qué dependerá que pueda encenderse o no el LED?
¿Qué aspectos puedes considerar para responder la pregunta anterior?
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Formulación de HIPÓTESIS
La pila de limón no genera suficiente energía, entonces el LED no se encenderá
Si usamos limones más grandes o con más jugo, entonces el LED tendrá más posibilidades de encenderse
Si usamos diferentes metales dentro del limón, entonces el LED se encenderá con mayor o menor intensidad.
Si usamos más limones conectados entre sí, entonces el LED tendrá más posibilidades de encenderse
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Si usamos cables más delgados o más cortos, entonces el LED se encenderá
Veamos el siguiente video
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En nuestro caso, ¿cómo podemos verificar si el LED funciona correctamente?
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¿Cuál es el instrumento adecuado ?
SE DENOMINA MUTÍMETRO...o también se le conoce como tester
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Veamos cómo utilizarlo correctamente...
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¿Cuánta energía está entregando la pila de limón?
¿Qué variables son necesarias considerar para reponder la pregunta anterior?
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Para calcular la energía entregada por la pila de limón, se pueden seguir estos pasos:
1. Medir los valores con el multímetroConectando el multímetro en: Modo voltímetro: medir la diferencia de potencial (V) entre los electrodos de la pila de limón. Modo amperímetro: medir la intensidad de corriente (I) que circula en el circuito cuando el LED está conectado.
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2. Calcular la potencia eléctricaLa potencia (P) entregada por la pila se calcula mediante la ecuación: P=V×IDonde: P es la potencia en vatios (W) V es el voltaje en voltios (V) I es la corriente en amperios (A)
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3. Calcular la energía suministrada en un tiempo determinadoLa energía (E) se obtiene multiplicando la potencia por el tiempo de funcionamiento: E=P×tDonde: E es la energía en julios (J) si el tiempo t está en segundos (s) Si el tiempo está en horas (h), la energía se puede expresar en vatios-hora (Wh) usando: E=P×t(en Wh, si t está en horas)
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ACTIVIDAD DE EVALUACIÓN
Responder el cuestionario 1 propuesto en CREA, denominado "Propiedades de la carga eléctrica"
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Repasamos lo trabajado...
La pila de limón es un ejemplo de circuito eléctrico que se crea al conectar elementos que generan electricidad, como el limón y metales.
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¿Qué es un circuito eléctrico?
Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica.La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado.Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.
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Componentes de un circuito eléctrico
Las partes de un circuito eléctrico básico son:- Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica por el circuito.
- Conductores: es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito.
- Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía.
- Elementos de mando o control (interruptor): permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito.
- Elementos de protección (Fusible): protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito.
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Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los más comunes se resumen en la siguiente imagen:
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Trabajamos en el laboratorio...
Analizaremos las características de uno de los tipos de circuitos eléctricos desde el punto de vista experimental, trabajando en el laboratorio de Física.
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Circuito en Serie
Un circuito en serie es un tipo de circuito eléctrico en el que los componentes están conectados uno tras otro, formando una única trayectoria para el flujo de corriente eléctrica. Esto significa que la corriente pasa a través de cada componente en el circuito en el mismo orden en el que están conectados. Si un componente se desconecta o falla, la corriente se interrumpe y todo el circuito se apaga.
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Características de los circuitos en serie
1. Dependencia de los Componentes
Si en el caso particular de la serie de focos de navidad, se quita cualquier foco, se interrumpe la circulación de corriente. Es decir, que si uno de los componentes en un circuito en serie se desconecta o falla, todo el circuito se interrumpe y la corriente deja de fluir.
En la imagen podemos ver en el circuito de la parte inferior que al desconectarse un foco la corriente no tiene otro camino por el cual viajar lo que hace que se apaguen todos los focos. Cuando se daña un foco ocurre lo mismo, el circuito se abre y deja de fluir la corriente.
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Características de los circuitos en serie
2. Corriente constante
La corriente que circula por todos los elementos de un circuito eléctrico en serie es la misma; esto se puede comprobar conectando amperímetros en cualquier parte del circuito y observando que la corriente es la misma. No importa cuántos componentes haya, la corriente no cambia a lo largo del circuito.
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Características de los circuitos en serie
3. Caída de Voltaje
la caída de voltaje se produce a través de cada componente (lamparillas, etc.) y la suma de estas caídas es igual al voltaje total de la fuente
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Observando el brillo de las lamparitas...
Magnitud de la corriente
La magnitud de la corriente que circula por el circuito es inversamente proporcional a la resistencia de todos los elementos conectados al circuito; esto quiere decir que si la resistencia aumenta, la corriente disminuirá, y viceversa. Esto se deriva de la ley de Ohm, que establece que la corriente eléctrica (I) es igual a la diferencia de potencial (V) dividida por la resistencia (R), o sea, I = V/R. Si la resistencia (R) aumenta, entonces la corriente (I) disminuirá, siempre que la diferencia de potencial (V) se mantenga constante.
Georg Simon Ohm (Erlangen, Baviera; 16 de marzo de 1789 - Múnich, 6 de julio de 1854) fue un físico y matemático alemán
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algunas imágenes ilustrativas...
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¿Qué es La Resistencia Eléctrica?
La resistencia eléctrica es una propiedad de los materiales que se opone al flujo de corriente eléctrica a través de ellos. Es decir, cuando una corriente eléctrica intenta fluir a través de un material, parte de esa corriente se convierte en calor y se disipa en el medio. Este proceso lo podemos definir como «resistencia eléctrica».Entonces, el concepto de resistencia eléctrica puede quedar de la siguiente manera: Es la oposición total que un material de longitud «L» y sección transversal «A» presenta al paso de los electrones o corriente eléctrica.
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Código de colores para determinar el valor de resistencias
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Complementamos lo trabajado en el laboratorio mediante el uso de un simulador...
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La relación entre el voltaje (V), la corriente eléctrica (I) y la resistencia (R) en un circuito eléctrico, está dada por una de las leyes fundamentales de la electricidad denominada...
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Resolvemos algunos ejercicios de aplicación...
De acuerdo al diagrama, ¿cuál es la resistencia que, si se le aplica un voltaje de 60 volts, produciría una corriente de 3 amperios?
Si en un conductor tiene en sus extremos una diferencia de potencial de 220 V y su resistencia es de 100 Ω. ¿Qué intensidad circula a través de él y en qué sentido?
Completa los espacios vacíos de acuerdo a lo trabajado sobre las magnitudes eléctricas: 1. La resistencia eléctrica (R) indica la ................. que presentan los conductores al flujo de la corriente................. 2. La intensidad de corriente (I), expresada en amperios, es la cantidad de .............. eléctrica que atraviesa una sección de un ...................... en un segundo. 3. . La ley de Ohm indica que la intensidad de ............ que atraviesa un circuito es ................ proporcional al voltaje del mismo e ................. proporcional a la resistencia que presenta..
Proyecto Riego solar automatizado para la huerta educativa del Liceo Rubino
Sugerencia de Guión para la elaboración del video
Características de los circuitos en paralelo
ACTIVIDAD 1:
Características de los circuitos en paralelo
Consideraremos el siguiente simulador para desarrollar la Actividad 2 propuesta en la página siguiente
Características de los circuitos en paralelo
ACTIVIDAD 2:
Parte 1:
Parte 2:
En el caso de la conexión de las 3 lámparas con igual resistencia...
En el caso de la conexión de las 3 lámparas con diferente resistencia...
LEYES DE KIRCHHOFF
Las leyes de Kirchhoff son dos principios fundamentales en la teoría de circuitos eléctricos que se utilizan para analizar circuitos complejos y resolver problemas relacionados con corrientes y voltajes.
Gustav Kirchhoff
Físico prusiano 1824-1887
Estamos en carrera...postulamos el proyecto de la automatización del riego para la huerta liceal
Felicitaciones por el trabajo realizado!!!!
Aplicando las leyes de Kirchhoff
La ecuación anterior, como vimos en la clase anterior, es la ley de las mallas de Kirchhoff. Para la Figura 10.12, la suma de la caída potencial de cada resistor y la tensión suministrada por la fuente de tensión debe ser igual a cero:
Ejemplo:
Ejercicio de aplicación...
La ecuación anterior, como vimos en la clase anterior, es la ley de nodos de Kirchhoff. En la figura 10.14, aplicando dicha ley, se deduce que I = I1 + I2. Hay dos mallas en este circuito, lo que conduce a las ecuaciones V = I1R1 e I1R1 = I2R2. Como ya lo dedujimos, el voltaje entre los resistores en paralelo es el mismo (V = V1 = V2) y la corriente es aditiva:
Ejemplo:
la resistencia total o equivalente del circuito mostrado en la figura anterior, aplicando la ecuación establecida en la página anterior, será:
Ejercicio de aplicación...
Ahora, a aplicar lo aprendido...
1. En la figura de la derecha se muestra un circuito con una fuente de voltaje V=12V y tres resistencias R1=100Ω, R2=200Ω y R3=300Ω en serie. Hallar la intensidad de corriente I y la caída de voltaje en cada resistencia.
2. Para el circuito en paralelo que se muestra en la figura de la izquierda determina: a) La Resistencia Total, b) La Corriente Total, c) Calcular la corriente en I1 e I2
3. En el circuito mostrado a la derecha: a) Determine la R3, b) Calcule la Tensión de la fuente, c) Encuentre la Corriente Total, d) Encuentre la Corriente en la resistencia de 20 Ohms.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 1: Actividad Introductoria
¿Qué creés que ocurre dentro de los cables cuando encendemos una lámpara conectada a una batería o enchufe?
Dibujá un esquema que represente lo que pensás que sucede en ese circuito. Indicá con flechas qué "se mueve" y hacia dónde.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 2:
Observá con atención el video adjunto y tomá nota de todo lo que te sorprenda, no entiendas o te parezca contradictorio con lo que pensabas antes.
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
Parte 3: Después de observar el video
Responde las siguientes preguntas: 1. ¿Cuál es la idea equivocada sobre la electricidad que el video intenta corregir? 2. El video menciona que los electrones se mueven muy lentamente. Sin embargo, la luz se enciende casi al instante. ¿Qué explicación da el video para este fenómeno? 3. Según el video, ¿cómo llega la energía desde la fuente (como una batería) hasta la lámpara? ¿Es como lo imaginabas? 4. El presentador utiliza una analogía para explicar lo que realmente pasa. ¿Cuál es? ¿Te ayuda a entender mejor el fenómeno? ¿Por qué? 5. Si pensás en un interruptor colocado lejos de la lámpara (por ejemplo, en la pared opuesta de un cuarto), ¿por qué la luz se enciende de inmediato cuando lo presionás?
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
¿Parte 4: Reconstrucción de ideas
Volvé a dibujar el esquema que hiciste al comienzo, pero ahora usando lo que aprendiste del video. ¿Qué cambiarías?
¿Qué 'viaja' rápidamente cuando encendemos la lámpara? ¿Qué permanece casi inmóvil?
¿Qué creés que hace que los electrones, aunque se muevan lentamente, comiencen a desplazarse por los cables cuando cerramos el circuito?
“¿Cómo viaja realmente la electricidad? Repensando lo que creemos saber
PUESTA EN COMÚN:
Basados en sus respuestas, vamos a identificar entre todos una idea que explique qué es lo que “empuja” o “actúa” sobre los electrones en un circuito y permite que la energía llegue de forma casi inmediata a todos los puntos del mismo.
Para ello es necesario introducir un nuevo concepto: "Hay algo invisible, que no se ve, pero que aparece cuando conectamos la batería. Eso que aparece y empuja los electrones se llama campo eléctrico. Es el responsable de hacer que los electrones se muevan y que la energía llegue tan rápidamente a la lámpara."
Metas de aprendizaje para esta clase...
Meta 1: Reconocer que una carga eléctrica genera una influencia en el espacio circundante. → ¿Para qué?: Para comprender que la interacción eléctrica no requiere contacto directo, ampliando la noción de fuerzas a distancia.
Meta 2: Identificar que esta influencia se representa mediante el concepto de campo eléctrico. → ¿Para qué?: Para contar con una herramienta conceptual útil para explicar fenómenos como la atracción, repulsión o descarga entre cargas eléctricas.
Meta 3: Interpretar diagramas de líneas de campo eléctrico para distintas configuraciones de carga. → ¿Para qué?: Para visualizar la dirección e intensidad del campo, desarrollando pensamiento gráfico y predictivo en contextos físicos
Meta 4:Relacionar el campo eléctrico con la fuerza que experimenta una carga de prueba. → ¿Para qué?: Para establecer el vínculo cuantitativo entre campo eléctrico y movimiento, integrando leyes del movimiento.
Meta 5: Aplicar el concepto de campo eléctrico para explicar fenómenos eléctricos cotidianos. → ¿Para qué?: Para integrar el conocimiento con situaciones reales y fomentar una actitud crítica y reflexiva frente al uso de la electricidad.
Considera las siguientes imágenes... (a algunas ya las vimos antes, ¿recuerdan cuándo fue?)
¿Qué fuerza actúa en cada caso? ¿Podemos verla? ¿Cómo sabemos que está presente?”
La similitud entre una pelota que cae, papelitos atraídos por una regla frotada y un globo frotado que se acerca al pelo radica en la fuerza de atracción, aunque la causa de la misma difiere en cada caso. La pelota que cae es atraída por la fuerza peso, mientras que los otros dos fenómenos son resultado de la electricidad estática.
La regla frotada y los papelitos:
La pelota que cae
El globo frotado y el pelo:
La fuerza Peso como la fuerza eléctrica entre cargas son ejemplo de interacciones entre cuerpos a distancia. Una carga colocada en un punto modifica las propiedades del espacio circundante de forma tal que si ahora introducimos una carga de prueba ésta acusará la existencia de una acción (fuerza) sobre ella que la atrae (si ambas cargas tienen signo contrario) o la repele (si son del mismo signo)
Se dice que una carga Q crea un campo eléctrico a su alrededor que actúa sobre otra carga de prueba qo ubicada a cierta distancia de la carga Q. El campo es el responsable de la acción ejercida sobre la carga de prueba qo
La dirección y sentido del vector campo eléctrico en un punto vienen dados por la dirección y sentido de la fuerza que experimentaría una carga positiva colocada en ese punto: si la carga fuente es positiva, el campo eléctrico generado será un vector dirigido hacia afuera (a) y si es negativa, el campo estará dirigido hacia la carga
Representación gráfica del Campo Eléctrico
Consideraremos algunas características del E utilizando el simulador
¿Por qué las flechas van hacia afuera o hacia adentro?
Luego del trabajo con el simulador podemos establecer las siguientes características del E
¿Qué aprendí hoy sobre el campo eléctrico?
En grupo, creen un video corto (TikTok ) de acuerdo a la consigna establecida en la plataforma CREA
¿Cómo podemos visualizar el campo eléctrico?
Un campo eléctrico se puede visualizar mediante un método gráfico propuesto por el científico Michael Faraday el cual se denomina líneas de campo eléctrico
Aplicaciones del campo eléctrico...
En el enlace que se adjunta, encontrarás una lectura sobre una de las tantas aplicaciones prácticas y actualizadas del concepto de campo eléctrico
Deberán leer la información descripta en el artículo y luego responder las preguntas que se plantean en la siguiente bpágina...
📚
¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?
1. ¿Qué tipo de material debe tocar la pantalla para que detecte el contacto? ¿Por qué?2. ¿Qué pasa con el campo eléctrico de la pantalla cuando el dedo toca su superficie?3. ¿Por qué una pantalla táctil capacitiva no funciona con un guante común?4. ¿Qué diferencia a un guante común de un guante táctil?
🧠
📌
¿Podrías dar otro ejemplo de un dispositivo que funcione gracias a la detección de campos eléctricos? ¿En qué se parece su funcionamiento al de una pantalla táctil?
Las respuestas individuales deberán ser enviadas al correo rubino6tomd@gmail.com
📚
¿Cómo funcionan las pantallas táctiles?
¿Podrías dar otro ejemplo de un dispositivo que funcione gracias a la detección de campos eléctricos? ¿En qué se parece su funcionamiento al de una pantalla táctil?
📌
Respuesta de Julieta...
Respuesta de Victoria...
Otra aplicación de los campos electrostáticos
Principales puntos de lo establecido en el video en cuanto al funcionamiento de la impresora láser y la utilización de campos eléctricos
Energía potencial eléctrica y diferencia de potencial eléctrico
Los efectos eléctricos fueron analizados anteriormente en términos de vectores de campo eléctrico y líneas de fuerza eléctrica. Recuerda que en la primera unidad, al estudiar la mecánica, iniciamos el uso de las leyes de Newton, los diagramas de cuerpo libre y las fuerzas (vectores). La búsqueda de un enfoque más sencillo nos conduce al estudio de cantidades escalares como el trabajo, la energía cinética y la energía potencial. Resulta extremadamente útil, tanto conceptualmente como desde un enfoque de resolución de problemas, extender esos métodos de energía al estudio de los campos eléctricos.
Luego de las vacaciones...retomamos el curso
⚡ De qué trata lo que aprendimos hasta ahora
Hasta el momento, hemos trabajado conceptos clave de la electricidad y cómo se comportan las cargas en distintos contextos. Todo lo que vimos está conectado a cómo la energía eléctrica circula, se transforma y se mide.
🧱 ¿Cómo se organizan los temas?
🟢 CARGA Y CORRIENTE ELÉCTRICA Toda la electricidad comienza con las cargas eléctricas. Cuando las cargas se mueven en forma ordenada, tenemos corriente eléctrica. Este movimiento requiere una diferencia de potencial (como una “presión eléctrica”).
➡ Esto nos lleva a estudiar los circuitos.
🟡 CIRCUITOS ELÉCTRICOS Y VARIABLES
➡ Para entender cómo se relacionan, aparece la Ley de Ohm.
🔵 RESISTENCIA Y LEYES
- La resistencia impide el paso de corriente.
- La Ley de Ohm relaciona tensión, corriente y resistencia:
V=I⋅R➡ Pero, ¿por qué se mueven las cargas? Entramos al mundo del campo eléctrico.
🟣 CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICO
🔗 ¿Cómo se conectan todos estos temas?
Todo lo que vimos forma parte de una gran historia sobre cómo funciona la electricidad. Este repaso no es para aprender todo de nuevo, sino para recordar lo esencial y conectar los puntos. Lo más importante es que entiendas cómo cada tema prepara el camino para el siguiente.
PARA ESTA CLASE...
🎯 ¿Qué vamos a aprender en esta nueva etapa?
Después de estudiar cargas eléctricas, corriente y campos eléctricos, nos adentramos en el magnetismo, una fuerza invisible pero poderosa que está presente en la naturaleza, en la tecnología y en nuestra vida diaria.
Luego de visualizar el video, responde las siguientes preguntas:
Subtitle
Puesta en común...
Subtitle
📚 Tarea domiciliaria
Investigá y respondé la siguiente pregunta con tus propias palabras:
¿Cómo se puede comprobar que la Tierra tiene polos magnéticos y qué estrategias podrías usar para identificar cuál es el polo norte y cuál el polo sur magnético?
Opcionalmente, podés complementar tu respuesta realizando o proponiendo una actividad experimental
🧪
Formato sugerido:
Evaluación: Se valorará la claridad conceptual, la creatividad, el uso adecuado del lenguaje científico y, si corresponde, la calidad de la experiencia propuesta o realizada.
Subtitle
Las limaduras de hierro se utilizan para visualizar campos magnéticos. Al esparcir limaduras de hierro sobre una superficie cercana a un imán, estas se alinean a lo largo de las líneas de campo magnético, mostrando la forma y dirección de dicho campo. Esto se debe a que cada limadura actúa como un pequeño imán, orientándose con el campo magnético circundante y formando patrones visibles
Líneas de campo magnético
Las líneas de campo salen del polo norte (N), hacen un bucle hacia el polo sur (S) y continúan a través de la barra magnética de vuelta al polo norte.
Las líneas de campo magnético tienen varias reglas estrictas:
1. La dirección del campo magnético es tangente a la línea de campo en cualquier punto del espacio. Una pequeña brújula señalará la dirección de la línea del campo. 2. La fuerza del campo es proporcional a la cercanía de las líneas. Es exactamente proporcional al número de líneas por unidad de superficie perpendicular a las líneas. 3. Las líneas de campo magnético no pueden cruzarse nunca, lo que significa que el campo es único en cualquier punto del espacio. 4. Las líneas de campo magnético son continuas, formando bucles cerrados sin principio ni fin. Se dirigen del polo norte al polo sur.
La última propiedad está relacionada con el hecho de que los polos norte y sur no pueden separarse.
El polo norte de una aguja de brújula apunta hacia el polo sur de un imán, que es como se orienta el campo magnético actual desde el interior de la Tierra. También apunta hacia el polo norte geográfico de la Tierra porque el polo norte geográfico está cerca del polo sur magnético.
1856-1943
El experimento de Oersted
En 1819, el físico danés Hans Oersted realizaba una demostración para unos estudiantes y se dio cuenta de que la aguja de brújula se movía cuando circulaba corriente por un cable cercano.
El 21 de julio de 1820 publicó un artículo, en latín, titulado “CIRCA EFFECTUM CONFLICTUS ELECTRICI IN ACUM MAGNETICAM” (Experimentos sobre el efecto de una corriente de electricidad en la aguja magnética). Los resultados fueron principalmente cualitativos, pero el efecto era claro: la aguja de una brújula, situada junto a un cable por el que circula una corriente eléctrica, sufre una deflexión del norte magnético cuando circula la corriente eléctrica, lo cual demuestra la relación directa entre electricidad y magnetismo. En este mismo año, por estos descubrimientos, La Royal Society of London le concedió la Medalla Copley y la Academia Francesa le premió con 3000 francos.
Hans Christian Oersted
1777 - 1851
Si ubicamos diferentes brújulas, a una misma distancia del conductor, ¿qué disposición toman las agujas magnéticas de esas brújulas?
Líneas de campo B conductor rectilíneo
En los conductores rectos y largos, como los cables que utilizamos rutinariamente; la corriente eléctrica de intensidad I genera un campo magnético cuyas líneas de fuerza son circunferencias concéntricas, situadas en planos perpendiculares al alambre.
La regla de la mano derecha, también conocida como la regla del sacacorchos, se utiliza para determinar la dirección del campo magnético. Si se apunta el pulgar de la mano derecha en la dirección de la corriente, los dedos que se curvan alrededor del conductor indicarán la dirección del campo magnético
Superposición de campos magnéticos
Sobre la brújula actúan dos campos magnéticos: el campo magnético terrestre y el creado por el conductor; de ésta manera la brújula se orientará en la dirección del campo magnético resultante. Si se considera un punto donde el campo del conductor forme un ángulo de 90º con el campo terrestre, la representación vectorial quedará de la siguiente forma.
La componente horizontal de BT es un valor conocido 1,8x10- 5 T
¿Cómo se puede medir el campo magnético terrestre?
Es posible utilizar el sensor magnético (magnetómetro) de tu celular para determinar el campo magnético terrestre, y hay aplicaciones disponibles en Google Play
Actividad experimental
Estudiaremos la dependencia del campo magnético debido a la corriente que circula por el conductor, BC, con:
a) la intensidad de corriente, I, que circula por el conductor.
b) la distancia, r, que mantiene la brújula con el conductor.
a) Se arma el circuito de la figura, se coloca la brújula y el dispositivo orientados con el campo terrestre. Dejando r constante se varía la intensidad que circula por el conductor (para ello utilizamos el reóstato o resistencia variable). Se estructura un cuadro de valores y se anotan valores de I y alfa Se grafica BC= f (I)
b) Para analizar la dependencia de B con r se mantendrá fija la intensidad, y se cambiará la posición de la brújula hasta que sea perceptible el efecto del campo magnético creado por el conductor. En un segundo cuadro de datos, se registran valores de r y alfa. Se grafica BC= f (r) .
Parte b) de la Actividad experimental: Estudio de la relación entre campo magnético generado por un conductor rectilíneo largo en función de la distancia al mismo, considerando una corriente de 1,0 A.
Cuadro de datos obtenidos:
Recordar que:
Ecuación de la desviación angular: Bconductor=Bterrestre⋅tan(α)
Campo magnético terrestre (componente horizontal): Bterrestre=1,8×10−5 T
Cálculos para algunos valores seleccionados de la tabla:
✅Para α=65,2∘ tan(65,2∘)≈2,164 Bc=1,8×10−5⋅2,164= 3,9×10−5 T ✅ Para α=29,2∘ tan(29,2∘)≈0,556 Bc=1,8×10−5⋅0,556= 1,0×10−5T
Analizando el gráfico de la página anterior podemos ver cómo el campo magnético,Bc, generado por un conductor rectilíneo disminuye inversamente con la distancia r al conductor. Como se aprecia, el campo es más intenso cuanto más cerca se está del conductor, y decrece rápidamente al alejarse.
Actividad de clase:
1. Busca en el diccionario concepto de “flujo”
Actividad de clase:
2. Contextualización con lo cotidiano: Consideramos el aire acondicionado
ACTIVIDAD DOMICILIARIA:
1. Ver el siguiente video explicativo sobre flujo magnético:
2. Luego de ver el video, y apoyándote en lo que observaste en clase, deberás escribir un párrafo donde expliques con tus palabras qué es el flujo magnético.
3. Toma una foto al párrafo que escribiste en tu cuaderno y la subes a CREA, en el espacio establecido para tal fin.
Algunas consideraciones respecto al flujo de campo magnético:
Cálculo del flujo de un campo magnético uniforme a través de un área plana.
Algunas consideraciones respecto al flujo de campo magnético:
El flujo magnético es una cantidad escalar
La unidad del SI para el flujo magnético es igual a la unidad del campo magnético (1 T) multiplicada por la unidad de área (1 m 2 ). Esta unidad se llama weber (1 Wb), en honor del físico alemán Wilhelm Weber (1804-1891)
1 Wb=1 T . 1m2
Wilhelm Weber
Ejercicios de aplicación sobre el flujo magnético
1. La figura muestra una vista en perspectiva de una superficie plana con área de 3.0 cm 2 en un campo magnético uniforme. Si el flujo magnético a través de esta área es de 0.90 mWb, calcule la magnituddel campo magnético y obtenga la dirección del vector de área.
2. Un área circular con radio de 6.50 cm yace en el plano xy.¿Cuál es la magnitud del flujo magnético a través de este círculo debido a un campo magnético uniforme B= 0.230 T, a) en la dirección+z; b) a un ángulo de 53.1° a partir de la dirección +z; c) en la dirección +y?
3. El campo magnético en cierta región es de 0.128 T, y su dirección es la del eje +z en la figura. a) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie abcd en la figura? b) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie befc? c) ¿Cuál es el flujo magnético a través de la superficie aefd? d) ¿Cuál es el flujo neto a través de las cinco superficies que encierran el volumen sombreado?
DEVOLUCIÓN EVALUACIÓN SEMESTRAL:
Ejemplo de material que podría haber sido considerado en la elaboración del informe:
Clase 11/8: Introducción...
De acuerdo al experimento de Oersted, un campo magnético estacionario es asociado a una corriente estacionaria.En aquellos tiempos era tentador argumentar, en base a la simetría, que si una corriente producía un campo, entonces un campo magnético estacionario debería producir una corriente estacionaria. Muchos investigadores buscaron esto pero fracasaron.Los experimentos realizados por Michael Faraday en Inglaterra y Joseph Henry en Estados Unidos, en 1831, mostraron que se podía producir una corriente eléctrica en un circuito mediante un campo magnético variable. Los resultados de estos experimentos, muchos de los cuales veremos en esta prctica, condujeron a formular una de las ley fundamentales del electromagnetismo, que hoy se conoce como Ley de Inducción de Faraday. En la clase de hoy nos introduciremos al enunciado de esta ley fundamental para comprender cómo funcionan dispositivos de uso cotidiano...
¿Cómo se puede explicar lo observado en el siguiente video?:
Una espira es un conductor eléctrico enrollado en forma circular.
Una bobina o solenoide es un dispositivo electromecánico que consiste en un alambre enrollado en forma de espiral
Al cambiar la orientación del campo magnético en las secciones de conductores verticales se ejercen fuerzas iguales en magnitud pero de sentido contrario, lo que provoca un efecto de rotación alrededor de un eje vertical; en las secciones horizontales de la espira no se ejerce fuerza alguna debido a que el campo magnético es paralelo.
Motores eléctricos:
Los motores eléctricos funcionan aprovechando la interacción entre campos magnéticos y corrientes eléctricas.
Inducción en el motor:
Cuando una corriente eléctrica fluye a través de una bobina dentro de un campo magnético, se genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético externo, creando una fuerza que hace girar el rotor.
Ley de Faraday
La ley de Faraday proporciona el fundamento teórico para la conversión de energía eléctrica en movimiento en los motores eléctricos, al explicar cómo un cambio en el flujo magnético puede inducir una corriente y generar fuerza.
Gran físico experimental Inglaterra 1791-1863
establece que la fuerza electromotriz (FEM) inducida en un circuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con la que cambia el flujo magnético que atraviesa ese circuito
La expresión matemática de la ley de Faraday es la siguiente:
ε = -N(ΔΦ/Δt)
Donde:
ε (FEM inducida): Es la tensión inducida en el circuito, medida en voltios. N (Número de espiras): Representa el número de vueltas en la bobina o circuito. ΔΦ (Cambio en el flujo magnético): Es la variación del flujo magnético que atraviesa el circuito, medida en Webers. Δt (Cambio en el tiempo): Es el intervalo de tiempo en el que ocurre el cambio en el flujo magnético, medido en segundos.
El signo negativo en la ecuación de la ley de faraday se debe a la ley de Lenz (1834), que indica que la corriente inducida crea un campo magnético que se opone al cambio original del flujo magnético
Lenz descubrió que el sentido de las corrientes o fuerza electromotriz inducida es tal que se opone siempre a la causa que la produce, o sea, a la variación del flujo
Heinrich Friedrich Emil Lenz Rusia 1804 - 1865
Consideremos los siguientes esquemas interpretativos de la ley de Lenz:
Primer caso:
Cuando el polo norte de un imán se acerca a la bobina, se produce un aumento en el flujo magnético a través de ella. La corriente inducida en la bobina será tal que su campo magnético se oponga a este aumento en el flujo magnético. Por lo tanto, la corriente inducida fluirá de tal manera que genere un campo magnético que se opone al campo magnético del imán que se acerca.
Consideremos los siguientes esquemas interpretativos de la ley de Lenz:
Segundo caso:
Cuando el polo norte de un imán se aleja de la bobina, hay una disminución en el flujo magnético a través de ella. La corriente inducida en la bobina será tal que su campo magnético se oponga a esta disminución en el flujo magnético. Por lo tanto, la corriente inducida fluirá de tal manera que genere un campo magnético que se opone a la disminución del campo magnético del imán que se aleja.
TAREA DOMICILIARIA:
A partir de lo trabajado en la clase de hoy, deberán responder PARA LA CLASE DEL DÍA JUEVES 14 el cuestionario compartido en la plataforma CREA que se denomina:"Inducción magnética/ Ley de Faraday-Lenz".
Generador eléctrco utilizando el simulador Phet
TAREA:a) Antes de entrar al simulador predice y anota las respuestas en tu cuaderno. La imagen te muestra la pestaña Generador que usaremos, tienes que predecir qué sucederá con el brillo de la lamparita si:
AHORA VERIFICA TUS RESPUESTAS...
b) Luego ingresa al simulador, en la pestaña Generador, realiza las actividades anteriores y compara lo que observaste con tus predicciones. Cambia tus respuestas en el caso que no concuerden con las observaciones
Algunas aplicaciones de la Ley de Faraday-Lenz
VIDEO 1: Como funciona un TRANSFORMADOR ELÉCTRICO
VIDEO 2: Complejo Hidroeléctrico Binacional Salto Grande
VIDEO 3: Cómo Funcionan Realmente las Turbinas Eólicas:
Soldadura por calentamiento:
Comenzamos a desarrollar la Unidad N°2
Consideramos el siguiente dispositivo denominado DIAPASÓN
ACTIVIDAD DE CLASE:
1. Averigua qué es un diapasón, cuáles son sus características y sus usos
2. Ahora, con una varilla golpea el diapasón, observa lo sucedido y registra anotaciones en tu cuaderno
3. Luego coloca el diapasón sobre la caja de madera. Golpea nuevamente al diapasón, observa lo sucedido y registra anotaciones en tu cuaderno
PREGUNTAS VINCULADAS CON LA ACTIVIDAD ANTERIOR:
1. ¿Qué sucede cuando golpeamos un diapasón? ¿Qué estamos escuchando realmente?
2. ¿Por qué al apoyar el diapasón en una caja de resonancia el sonido se vuelve más fuerte?
3. ¿Qué diferencia hay entre “sentir” una vibración y “escuchar” un sonido?
4. ¿Por qué algunos objetos vibran y producen sonido, mientras que otros no?
5. ¿Creen que el aire juega un papel en que escuchemos el sonido?
6. ¿Qué otras situaciones cotidianas conocen donde se amplifique el sonido
¿Qué diferencia hay entre sentir vibración y escuchar sonido?
La diferencia clave está en cómo percibimos el fenómeno y qué órganos del cuerpo intervienen:
Conclusión:
Cuando hablamos de vibraciones y de sonido, estamos hablando del mismo fenómeno físico visto desde dos formas de percibirlo
Analizador de espectro de audio en tiempo real
Algunas apps disponibles:
A partir del uso del analizador de espectros (Spectroid u otro) deberán responder, como TAREA DOMICILIARIA, el cuestionario planteado en CREA "Analizador del espectro de audio"
El fenómeno físico del sonido es una perturbación de la materia que se transmite desde su origen hacia el exterior.
Un altavoz produce una onda de sonido al oscilar un cono, causando vibraciones de las moléculas de aire.
En la siguiente escena, diseñada por Andreu Glasmann, Wolfgang Christian, Mario Belloni y lookang, se muestra la vista molecular de una onda de sonido:
Considerando la aplicación interactiva anterior, se pueden deducir las características generales de una Onda:
Vibración:
Las ondas provocan vibraciones u oscilaciones en las partículas del medio que atraviesan.
Propagación:
Se desplazan desde el punto donde se originó la perturbación, alejándose del foco inicial.
Transporte de energía
Las ondas transmiten energía de un punto a otro sin que haya un desplazamiento de la materia en sí misma.
Consideremos ahora la siguiente aplicación que simula la generación, propagación y recepción de una onda sonora Autor:Orlando Benito Escalona Toro
A partir de la representación de la onda establecida en la aplicación anterior, establecemos las siguientes características:
Cresta: El punto más alto de una onda. Valle: El punto más bajo de una onda. Nodo: Es el punto de equilibrio, es decir donde la onda intercepta la línea de equilibrio. Amplitud: El desplazamiento máximo de una partícula desde su posición de equilibrio hasta la cresta o el valle. Longitud de onda (λ): La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos. Frecuencia (f): El número de ondas completas que pasan por un punto en un segundo. Periodo (T): Es el tiempo que tarda la onda en realizar una oscilación completa.
En el caso de las ondas: ¿será necesario clasificarlas?
Video 1:
En el caso de las ondas: ¿será necesario clasificarlas?
Video 2:
Ficha de Trabajo
Material de apoyo para completar la ficha de trabajo
Sonido:
Ondas de radio
Ondas en una cuerda
Tarea domiciliaria
¿Cómo clasificarías la onda que se produce en un sismo?
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
Respuestas establecidas grupalmente en clase anterior
En el siguiente video podrás ampliar la información establecida en el cuadro anterior
Concepto de Velocidad de Onda
La velocidad de una onda se define como la distancia que una onda recorre en un intervalo de tiempo determinado.
Esta velocidad depende del medio en el que la onda se propaga.
Por ejemplo, la velocidad del sonido en el aire es diferente de la velocidad del sonido en el agua o en el acero. Esto ocurre porque cada medio tiene propiedades físicas específicas que influyen en la propagación de las ondas.
La ecuación v = λf relaciona la velocidad de propagación de una onda (v) con su longitud de onda (λ) y su frecuencia (f). En esta ecuación, 'v' representa la velocidad de la onda, medida en metros por segundo (m/s), 'λ' es la longitud de onda, medida en metros (m), y 'f' es la frecuencia, medida en hertz (Hz).
Una onda de sonido emana de una fuente, como un diapasón, que vibra a una frecuencia f. Se propaga a una velocidad v y tiene una longitud de onda λ.
Velocidad del sonido en varios medios
Debido a que los líquidos y los sólidos son relativamente rígidos y muy difíciles de comprimir, la velocidad del sonido en tales medios es generalmente mayor que en los gases.
En el siguiente simulador podremos aplicar los conceptos anteriores
Ahora a practicar... resolvemos los siguientes ejercicios
1. Una cuerda de 1 m de longitud se mantiene fija por sus dos extremos. Un pulso engendrado en un extremo se refleja y regresa al punto de partida en 0,1 s. ¿Cuáles son las frecuencias de oscilación permitidas en esta cuerda?
2. Una onda armónica transversal de 4 Hz de frecuencia se propaga a lo largo de una cuerda con una velocidad de 2 m/s en la dirección positiva del eje OX. Hallar el periodo y la longitud de onda de la onda armónica considerada.
3. Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
Resolución...
Ejercicio 2.
Resolución...
Ejercicio 3
Un ejemplo de Onda Electromagnética
Observamos algunos videos....
Video 1...
Video 2...seguramente lo recuerdan...
Complementamos el trabajo de la clase anterior con el simulador Phet de la Universidad de Colorado
El simulador PhET del espectro de radiación de cuerpo negro muestra cómo la temperatura de un objeto afecta la intensidad y la longitud de onda de la radiación que emite. Indica que al aumentar la temperatura de un cuerpo negro, la intensidad total de su radiación aumenta y el pico de emisión se desplaza hacia longitudes de onda más cortas (hacia el ultravioleta).
Qué puedes observar y aprender con la simulación?
- Relación Temperatura-Intensidad:
Puedes ver que a medida que aumentas la temperatura (ajustando la flecha azul), el área bajo la curva de espectro, que representa la intensidad total de la radiación, se hace más grande.- Relación Temperatura-Longitud de Onda:
La simulación te permite identificar el punto máximo del espectro de radiación. Al aumentar la temperatura, el pico de esta curva se mueve hacia la izquierda (longitudes de onda más cortas), demostrando la ley de desplazamiento de Wien.- Ejemplos Prácticos:
Puedes seleccionar objetos como el Sol, la Tierra o una bombilla para ver cómo sus temperaturas se corresponden con su espectro de radiación. Por ejemplo, el Sol tiene un pico de emisión en el espectro visible.El espectro electromagnético
El espectro electromagnético
CONSIGNA: analiza con tu equipo y responde en el cuaderno
Concepto asociado a la energía de las Ondas electromagnéticas: el fotón
Energía de un fotón
Retomando una lectura ya trabajada...
Retomando una lectura ya trabajada...
Ahora observa el siguiente video...
A partir de lo observado en el video...
Considera las imágenes que se muestran el el documento compartido en el enlace:
Luego vincula cada imagen a alguno de los fenómenos asociados a la luz que se explicitan en el video, argumentando con qué teoría se corresponde.
Fenómenos cotidianos asociados con la reflexión y refracción de la luz...
Reflexión interna total
Tratamientos médicos quirúrgicos
Fibra óptica conexión Internet
Espejismos: Refracción de la luz
Profundizando lo trabajado sobre las teorías que explican qué es la luz...
Observa el siguiente video sobre la teoría corpuscular
Luego observa este otro video sobre la teoría ondulatoria
Luego de observar el video sobre la teoría ondulatoria...
¿Qué fenómeno físico se intenta explicar en el experimento de Young?
Si tuvieras que explicar este fenómeno a un compañero que no vio el video, ¿cómo lo harías usando tus propias palabras y un dibujo
Establece fenómenos cotidianos que se explican considerando la luz como una onda
Observación en la pantalla luego de que la luz láser pasa por la doble rendija
Cómo se interpreta lo observado en la pantalla luego de que la luz láser pasa por la doble rendija
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz: explicación geométrica
Interferencia de la luz láser rojo: experimento de la doble rendija
Interferencia de la luz láser verde: experimento de la doble rendija
Establece fenómenos cotidianos que se explican considerando la luz como una onda
Estación de medida para variables agroambientales
Es una plataforma de sensoramiento mediante tecnología digital para el área agroecológica. Realiza un monitoreo remoto de parámetros asociados al suelo, el riego , plantas y factores climáticos para la evaluación de alerta temprana. La plataforma se alimenta a base de energía solar fotovoltaica
Estación de medida para variables agroambientales
Estación de medida para variables agroambientales
¿Qué elementos/dispositivos que conforman la estación de medida logras reconocer?
¿Qué función cumple cada uno de ellos?
¿Qué elementos/dispositivos deben agregarse a la estación para ser funcional al sistema de riego?
Microcontrolador Arduino
Sensor de humedad
Bomba Solar 12V
¿Características de cada equipo/dispositivo
Bomba Solar 12V
Datos Técnicos:Modelo: LSWQB12VVoltaje: 12vPotencia: 180wFlujo Máx.: 1500 L/hAltura Máx.: 15mDiámetro ø Caño: 1″
¿Características de cada equipo/dispositivo
Microcontrolador Arduino
¿Características de cada equipo/dispositivo
Sensor de humedad
Programando el arduino
Cómo utilizar un sensor de humedad de suelo con Arduino
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una longitud de 1.5 m y una rapidez de 350 m/s durante 0.8 s. Encuentra la frecuencia de onda y la cantidad de vibraciones que realiza en 0.8 s.
Una onda sonora posee una longitud de 0.9 m y una rapidez de 400 m/s durante 0.8 s. Encuentra el periodo y la distancia a la que se encuentra el frente de la onda sonora a los 0.8 s.
Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
Encuentra la longitud de onda de luz en el vacío que tiene una frecuencia de 4,3x10 14 hz
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una longitud de 1.5 m y una rapidez de 350 m/s durante 0.8 s. Encuentra la frecuencia de onda y la cantidad de vibraciones que realiza en 0.8 s.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Una onda sonora posee una lonitud de 0.9 m y una rapidez de 400 m/s durante 0.8 s. Encuentra el periodo y la distancia a la que se encuentra el frente de la onda sonora a los 0.8 s.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Para conocer la profundidad de un lago se emite una onda con frecuencia de 30 Hz y longitud de onda de 20 m. Si la señal es captada 2 s después de ser emitida, encuentra la profundidad del lago.
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Encuentra la longitud de onda de luz en el vacío que tiene una frecuencia de 4,3x10 14 hz
ACTIVIDADES APE: Ejercicios sobre ONDAS
Utilizar la ecuación de Planck para determinar la energía, emitida por una onda electromagnética, si la frecuencia de ésta es 3 x 1015 Hz.