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GUIA DIDACTICA DE ACTIVIDADES Cdigo: PGA-02-R12

Versin: 1

Fecha: ENERO 2011

1. IDENTIFICACION:GRADO:

OncePERIODO:

TerceroAREA:

ciencias Naturales Fsica.INT. HORARIA:4 Horas semanales

EDUCADOR:Fabin Elas Montealegre Ramrez2. MOTIVACION:

En tu casa ingresa a internet y observa los siguientes videos denominados LA ELECTRICIDAD VERSIN COMPLETA: http://www.youtube.com/watch?v=_h5EQlI6Jfg y 02 La electricidad - DVD El Cientfico Cantinflas: http://www.youtube.com/watch?v=eY5UB40WGqQDescribe como se obtiene la electricidad. Adems, como se transporta y como llega a nuestros hogares.

Tambin menciona, quienes, a travs de la historia ayudaron al desarrollo de la misma.

Escribe tus respuestas en tu cuaderno de apuntes.3. METODOLOGIA:

Se analiza la motivacin, se realiza la presentacin de la temtica y luego se realizan las actividades pertinentes. Para ello se utiliza ayudas didcticas, principalmente video beam y pelculas en dvd.

Es importante en la clase, resolver las dudas de los estudiantes, por eso las preguntas que stos realicen sern resueltas de manera atenta.

Tambin es de tener en cuenta la presentacin del cuaderno, el cual es fundamental en la toma de apuntes y referencias para las evaluaciones, al igual que actividades en clase.

En algunas ocasiones, se hacen experimentos que puedan ilustrar mejor los temas y lograr un mejor aprendizaje.

4. EVALUACION: Las evaluaciones son principalmente de carcter escrito, estas pueden ser de pregunta cerrada o de pregunta abierta. Por cada perodo se hace una evaluacin tipo ICFES, y en algunas ocasiones se realizan en forma oral.

Es importante el trabajo realizado en clase con la gua.

Sin embargo, el estudiante puede proponer otro tipo de evaluacin, el cual se concertar.5. MALLA CURRICULAR DEL PERIODO

ESTNDARESCONTENIDOS TEMTICOSCOMPETENCIAS

Relaciono la estructura de las molculas orgnicas e inorgnicas con sus propiedades fsicas y qumicas y su capacidad de cambio qumico.

Utilizo modelos biolgicos, fsicos y qumicos para explicar la transformacin y conservacin de energa.

Explico las fuerzas entre objetos como interacciones debidas a la carga elctrica y a la masa.

LA CARGA ELCTRICA

La electrizacin

Las cargas elctricas.

Conservacin de la carga elctrica.

Fuerzas entre cargas elctricas.

CAMPO ELCTRICO Y POTENCIAL ELCTRICO.

Campo elctrico.

Potencial elctrica.

Algunas aplicaciones del campo elctrico.

Capacidad elctrica: condensadores.

CORRIENTE ELCTRICA.

La corriente elctrica.

Medida de la corriente y el voltaje.

Resistencia elctrica

Corriente directa y corriente alterna.Describir la interaccin entre cargas elctricas en trminos de atraccin y repulsin de acuerdo con la naturaleza de las mismas.

Relacionar las propiedades de la corriente elctrica con la potencia, el voltaje, conductores de la electricidad y la capacidad elctrica.

Relaciona la corriente elctrica con el flujo de carga y con los conceptos de potencial elctrico y de resistencia elctrica.

6. ACTIVIDADES EN CLASE Y EXTRACLASE LAS CARGAS ELCTRICAS

Toda materia est formada por partculas como stas llamadas tomos. Un tomo a su vez est compuesto por pequeos elementos:Protn. Tiene carga elctrica positiva, se encuentra localizado en el ncleo.Neutrn. No tiene carga elctrica. Se sita en el ncleo junto con los protones.Electrn. Posee carga elctrica negativa y se encuentra en la corteza.Si frotamos un bolgrafo en un trapo de lana y acercamos despus este bolgrafo a unos trocitos de papel, podemos comprobar que stos son atrados por el bolgrafo. Qu ha ocurrido aqu?Veamos, el bolgrafo, al igual que el trapo de lana y los trocitos de papel, estn compuestos por tomos.Su composicin, como ya sabes, es de neutrones y protones en el ncleo y electrones en rbita por la corteza.Un tomo en su totalidad tiene carga neutra, ya que posee el mismo nmero de electrones que de protones.Los electrones que se encuentran situados cerca del ncleo estn muy unidos a l, pero por el contrario, los electrones ms alejados, se encuentran tan poco unidos que se pueden traspasar a otro cuerpo por rozamiento, como es el caso de los electrones del trapo que se pasan al bolgrafo cargando ste con carga negativa.Tambin se produce este intercambio por acercamiento, como ha ocurrido con el papel que es atrado por cargas negativas.LEY DE COULOMBLo que acabamos de observar nos informa de que las fuerzas de distinto signo se atraen y las de distinto signo se repelen.

La fuerza de atraccin o de rechazo de una carga a otra depende de la cantidad de las cargas y de la separacin que existe entre ellas. Esta afirmacin se recoge en esta frmula sacada de la ley de Coulomb:Para calcular la fuerza con la que se atraen estas dos cargas elctricas de distinto signo utilizaremos la frmula de la Ley de Coulomb, la cual nos dice que la fuerza con que se atraen estas dos partculas es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, siendo la constante de proporcionalidad K = 9109 en unidades del SI.ACTIVIDADResolver los siguientes ejercicios:1. Se tienen 2 cargas positivas Q1 = 2 C y Q2 = 10 C separadas una distancia de 10 cm en el vaco.

Calcular la fuerza que acta entre las cargas.

Qu ocurre si se duplica la distancia entre las cargas? Qu fuerza es mayor, la que acta sobre Q1 o la que acta sobre Q2?

2. Dos cargas puntuales de + 24 C y - 30 C estn separadas en el aire a una distancia de 2 m.

Se atraen o se repelen?

Cul es el valor de las fuerzas que experimentan?

Haz un dibujo en el que se representen las cargas y las fuerzas.3. Cmo se modificara el ejercicio anterior si ambas cargas, manteniendo el mismo valor y estando situadas a la misma distancia, fuesen ambas positivas?4. Dos pequeas esferas de plstico tienen cargas positiva. Cuando estn separadas 30 cm la fuerza de repulsin es de F = 0,15 N. diga: a) cul es la carga de cada esfera? y b) cul sera la carga de cada una si una de las esferas tiene tres veces la carga de la otra?EVALUACIN ESCRITACAMPO Y POTENCIAL ELCTRICOCuando un cuerpo atrae o repele a otro desde una distancia se dice que se ha creado un campo elctrico.

Este campo elctrico es la zona donde al entrar en contacto el cuerpo se produce la accin de atraer o repeler. Esto se pone de manifiesto en la Ley de Coulomb.

Para su representacin y estudio se utiliza una carga de prueba, sta ser positiva. Para representarla se dibuja la trayectoria que sufre esta carga de prueba.

Podemos crear un campo elctrico si frotamos un bolgrafo en la manga de la chaqueta. El bolgrafo se carga negativamente con los electrones arrancados de la tela. El campo creado es capaz de realizar un pequeo trabajo, ya que tiene la fuerza suficiente como para atraer pedacitos de papel. Para la representacin del campo elctrico se trazan lneas segn las trayectorias seguidas por la carga elctrica positiva abandonada libremente en el campo.Estas trayectorias son las lneas de fuerza o lneas de campo:

Son lneas radiales.

Las lneas salen desde las cargas positivas (fuentes) y llegan hasta las negativas (sumideros).

Nunca se cortan.

El nmero de lneas que salen o llegan a una carga es proporcional al valor de la carga.

Si se sita la carga de prueba en un campo o zona donde acta una carga positiva nuestra carga ser repelida, por eso se dibujan las flechas hacia fuera.

Si por el contrario la carga de prueba, no olvides que lleva carga positiva, se sita en un campo creado por una carga negativa esta ser atrada y las flechas de representacin sern hacia adentro.Toda partcula que entra en este campo es atrada o repelida por lo que se est realizando un movimiento. Es decir, este cuerpo realiza un trabajo de desplazamiento. A este trabajo realizado por la partcula se le denomina potencial elctrico. La unidad de potencial elctrico es el voltio. Un voltio equivale al producto de un ohmio por un amperio. ACTIVIDADResolver los siguientes ejercicios:

1. Calcular el campo elctrico a una distancia de 1 m de una carga q = 10 coulomb2. Se tienen dos cargas puntuales sobre el eje X: q1= 0,2 C est situada ala derecha del origen y dista de l 1 m; q2= +0,4 C est a la izquierda del origen y dista de l 2 m. a)En qupuntosdel eje Xel potencial creadopor lasdos cargas es nulo?b)Si se coloca en elorigen una carga: q= +0,4 C, determine la fuerzaejercida sobre ella por las cargas q1y q2.

3. Se tienen doscargas elctricaspuntuales de 3 C cada una, una positiva y la otra negativa, colocadas a una distancia de 20 cm. Calcular la intensidad del campo elctrico y el potencial elctrico en los siguientes puntos: a) enelpuntomediodelsegmentoquelasune;b) enun punto equidistante20cmde ambascargas.4. Una pelota de corcho cargada de masa 1g, est suspendida de un hilo muy ligero en un campo elctrico uniforme. Cuando E= (3i + 5j) x 105N/C, la pelota est en equilibrio en un ngulo igual a 37. Determine la carga sobre la pelota y la tensin en el hilo.

5. Tres cargas elctricas puntuales e idnticas, magnitud q = + 2,7 microcoulomb se encuentran ubicada en los vrtices de un triangulo equiltero de 35 cm de lado. calcular la magnitud del campo elctrico resultante en el centro del triangulo.POTENCIAL ELCTRICO

El concepto de voltaje o potencial en electricidad es similar al concepto de altura en la gravedad y el concepto de temperatura en termodinmica. La fuerza elctrica al igual que la fuerza gravitacional, es consecuencia de las leyes fundamentales de la naturaleza. Las fuerzas elctricas conciernen a la interaccin de una distribucin de carga con otra carga. La energa potencial elctrica es la energa de la distribucin de la carga junto con la de una segunda carga. El potencial elctrico tiene la misma relacin con el campo elctrico que la que tiene la energa potencial con la fuerza. La descarga de los rayos es una impresionante demostracin de que hay energa en los campos elctricos. Existe una gran diferencia de potencial entre la Tierra y las nubes, o entre nubes distintas, que provoca el rayo. Energa Potencial ElctricaExiste una relacin entre el trabajo y la energa potencial. El concepto de energa de posicin o energa potencial es extremadamente til. Se sabe que una masa m a una altura h (mucho menor que el radio de la Tierra) sobre la superficie terrestre tiene una energa potencial que se puede representar por U = mgh. Esa energa potencial se puede convertir en energa cintica de acuerdo a la conservacin de la energa.

Al levantar un objeto se realiza trabajo sobre l y se incrementa su energa potencial gravitacional. De manera anloga, un objeto cargado puede tener energa potencial en virtud de su posicin en un campo elctrico. Tambin se requiere trabajo para desplazar una partcula cargada contra el campo elctrico de un cuerpo con carga. La energa potencial elctrica de una partcula cargada aumenta cuando se realiza trabajo sobre ella para moverla contra el campo elctrico de algn otro objeto cargado.

La fuerza elctrica que ejerce la carga qo sobre la q, separadas por una distancia r, es:

Esta fuerza tiene una notable semejanza con la fuerza de gravitacin. Ambas fuerzas son conservativas, de modo que ambas tienen energa potencial U. Esa energa potencial, que es funcin de la posicin, asume la misma forma para ambos casos. Solo los cambios de energa potencial tienen significado. Dos cargas en la misma posicin tienen dos veces ms energa potencial que una sola; tres cargas tendrn el triple de energa potencial; un grupo de diez cargas tendrn diez veces ms energa potencial, y as sucesivamente.En vez de ocuparnos de la energa potencial total de un grupo de cargas, es conveniente, cuando se trabaja con electricidad, considerar la energa potencial elctrica por unidad de carga. La energa potencial elctrica por unidad de carga es el cociente de la energa potencial elctrica total entre la cantidad de carga. En cualquier punto la energa potencial por unidad de carga es la misma, cualquiera que sea la cantidad de carga. Por ejemplo, un objeto con diez unidades de carga que se encuentra en un punto especfico tiene diez veces ms energa que un objeto con una sola unidad de carga, pero como tambin tiene diez veces ms carga, la energa potencial por unidad de carga es la misma.El concepto de energa potencial por unidad de carga recibe un nombre especial:potencial elctrico.

La unidad del Sistema Internacional que mide el potencial elctrico es elvolt,as llamado en honor del fsico italiano Alessandro Volta (1745-1827). El smbolo del volt es V. Puesto que la energa potencial se mide en joules y la carga en coulombs:

Como el potencial elctrico se mide en volts, se le suele llamarvoltajeACTIVIDADResolver los siguientes ejercicios:

1. Determinar el valor del potencial elctrico creado por una carga puntualq1=12 x 10-9Cen un punto ubicado a 10 cm. del mismo como indica la figura.2. Dos cargas puntualesq1=12 x 10-9 Cyq2=-12 x 10-9Cestn separadas10 cm. como muestra la figura. Calcular la diferencia de potencial entre los puntosab,bcyac.

3. Determine el potencial elctrico a 9cm de un cuerpo puntual cuya carga elctrica es de -9C.4. Determine el potencial elctrico existente en el punto P indicado en la figura, que se debe a la existencia de dos cuerpos puntuales de cargas q1=-4C y q2=2C respectivamente.

5. Una partcula cuya carga elctrica es de 2C es ubicada en el origen de un sistema de coordenadas cuyas dimensiones son centmetros. Un segundo cuerpo puntual es ubicado en el segundo cuerpo puntual est ubicado en el punto (100). Si su carga elctrica es de -3C, en qu punto del eje x el potencial elctrico es nulo?

6. La diferencia de potencial entre 2 puntos de un campo elctrico es de 500 V. Calcular el trabajo que hay que realizar para transportar una carga de 25*10-6

EVALUACIN ESCRITA

CAPACIDAD ELCTRICA

En electrosttica, todo objeto conductor se caracteriza por un potencial constante en todos sus puntos y dentro de l. La diferencia de potencial entre dos conductores cargados puede acelerar cargas de prueba y, por eso el sistema almacena energa. Un condensador es un dispositivo que almacena energa porque almacena carga. Un par de conductores, separados ya sea por el espacio vaco o por un material no conductor (dielctrico), forma un condensador. La capacidad es un parmetro de cada condensador que depende de su forma geomtrica y del tipo de material utilizado para aislar elctricamente las placas. Diversas formas de condensadores pueden mantener distintas cantidades de carga para una determinada diferencia de potencial o pueden mantener distintas diferencias de potencial para determinada cantidad de carga.

Introduccin: Los condensadores son elementos elctricos ampliamente usados en una gran variedad de circuitos. El condensador es un elemento que acumula energa elctrica en trminos del campo elctrico producido en su interior como consecuencia de las cargas elctricas que se depositan en sus placas. Casi cualquier aparato con circuitos electrnicos contiene condensadores. Como implican una diferencia de potencial pueden almacenar energa, al igual que carga. Un rayo es la descarga espectacular de un gran condensador, formado por el sistema de una nube y la tierra.Capacidad de un conductor. Al tomar un cuerpo conductor una carga q adquiere un potencial V, de tal manera que ambas magnitudes quedan ligadas de forma directamente proporcional (doblando o triplicando la carga se duplica o triplica el potencial). Si se denomina por C la constante de proporcionalidad, la frmula correspondiente ser:q = C. V Dicha constante C, que depende de la forma geomtrica y el tipo de material que constituye el conductor, se denomina capacidad del conductor.La capacidad elctrica de un conductor cargado y aislado es una magnitud que se mide por el cociente entre su carga y su potencial elctrico.

OPERACIONES CON CAPACITORES EN SERIE Y EN PARALELOCondensadores en Paralelo o Derivacin: Es aquella en la cual se unen las placas del mismo signo. Todos ellos se hallan sometidos a una misma diferencia de potencial. Procediendo de igual modo, cualquiera que fuese el nmero de condensadores que se desee asociar, se obtendr que, en general: C = C1 + C2 + C3 + ...Condensadores en serie: Es aquella en la cual se unen sucesivamente las placas de distinto signo de los condensadores. Puesto que la cantidad de electricidad que entra en cada condensador es justamente la que ha salido del anterior, la carga almacenada es la misma en todos los condensadores.ACTIVIDADResolver los siguientes ejercicios:

1. Calcular la capacidad equivalente de la siguiente configuracin de condensadores. Sabiendo que sus capacidades sonC1=10mF,C2=10mF,C3=20mF,C4=20mFyC5=5mF.

2. Calcular la capacidad equivalente a la siguiente configuracin de condensadores. Sabiendo que sus capacidades sonC1=3mF,C2=6mFyC3=12mF.

3. En la gura cada condensador vale: C3 = 3F y C2 = 2F.

4. Calclese la capacidad equivalente de la red comprendida entre los puntos a y b. Hllese la carga de cada uno de los condensadores prximos a los puntos a y b, cuando Vab = 900V. Calclese Vcd cuando Vab = 900V.

5. Tienes 3 condensadores de capacidades 2, 4 y 6 F. Calcular la capacidad equivalente en los siguientes casos:

a) Los 3 en serie.

b) Los 3 en paralelo

c) Los 2 primeros en serie y el tercero en paralelo con el conjunto.

d) Los 2 primeros en paralelo y el tercero en serie con ellos.

6. Tres condensadores A, B y C, de 20, 40y 60 F, respectivamente se montan: los dos primeros, A y B, en paralelo y este conjunto en serie con el condensador C. En los extremos de la asociacin se establece una diferencia de potencial de 200V. Calcular:

a) La capacidad equivalente de la asociacin.

b) La carga y energa total almacenada.

c) La carga y la tensin de cada condensador.

CORRIENTE ELCTRICA

La Electrodinmica es la parte de la electricidad que estudia las cargas elctricas en movimiento a travs de los conductores. El trmino corriente elctrica o simplemente corriente, se emplea para describir la rapidez de flujo de carga que pasa por alguna regin del espacio. El potencial elctrico o voltaje es una especie de presin elctrica capaz de producir flujo de carga, es decir una corriente dentro de un conductor. Cuando el flujo se lleva a cabo en una sola direccin es una corriente directa o continua; cuando el flujo va y viene es una corriente alterna.

El flujo de carga se ve obstaculizado por la resistencia que encuentra a su paso. La razn de cambio en la transferencia de energa de una corriente elctrica es la potencia. La mayor parte de las aplicaciones prcticas de la electricidad tienen que ver con corrientes elctricas.

RESISTENCIA ELCTRICASe denomina resistencia elctrica (R) de una sustancia o materia a la oposicin que encuentra la corriente elctrica para circular a travs de dicha sustancia. Depende de varios factores:- Naturaleza del material con el que est hecho el conductor.

- Su geometra (su extensin y superficie, rea o seccin).Su valor viene dado en ohms o ohmios, se designa con la letra griega omega mayscula (), y se mide con el hmetro.Segn sea la magnitud de esta oposicin, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen adems ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenmeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prcticamente nulo.La relacin entre la Intensidad de una corriente elctrica, la tensin (o diferencia de potencial) y la resistencia que se opone a dicha corriente est expresada en la llamada ley de Ohm.

ASOCIACIN DE RESISTENCIAS

A una misma fuente de corriente se pueden conectar o asociar dos o m s resistencias; esto se puede hacer de dos maneras: en serie y en paralelo.

En la prctica, muchas resistencias son aparatos que transforman la energa elctrica en otra diferente. Ejemplos: lavadoras, maquinilla de afeitar, planchas, hornillos, etc... Resistencias en serie

En la figura se han conectado tres ampolletas en serie

Las ampolletitas del rbol de Pascua estn conectadas en serie, si sacas una de ellas (o se quema) se apagan todas porque el circuito queda interrumpido.

Las caractersticas de las resistencias conectadas en serie son:

a) por cada resistencia circula la misma corriente

I = I1 = I2 = I3

b) la tensin de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias

V = V1 + V2 + V3

c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma de cada una de las resistencias

R = R1 + R2 + R3

Resistencias en paralelo

En la figura se han conectado tres ampolletas en paralelo

Las ampolletas de una mesa del comedor estn conectadas en paralelo, si se quema una de ellas no se apagan las otras porque cada una est conectada en forma independiente a la fuente de corriente.

Las caractersticas de las resistencias conectadas en paralelo son:

a) la corriente que produce la fuente de corriente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistencia

I = I1 + I2 + I3

b) la tensin de la fuente es igual a la tensin de cada una de las resistencias

V = V1 = V2 = V3

c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia

ACTIVIDADResolver los siguientes ejercicios

7. WEBGRAFA

Para mayor informacin consultar: http://www.espaciodelconocimiento.com/05%20EB%20CAPITULO%20III.pdfCOLEGIO NUESTRA SEORA DEL ROSARIO

ESPINAL TOLIMA