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Objetivos:

  • Argumentar la importancia de la electricidad en la vida de los seres vivos y para el desarrollo social, exponiendo ejemplos de la obra de la Revolución en esta esfera.
  • Definir las magnitudes básicas en los circuitos eléctricos: intensidad de corriente eléctrica, voltaje o tensión eléctrica, potencia eléctrica y resistencia eléctrica.
  • Explicar la electrización de los cuerpos, mediante ejemplos, los aspectos esenciales que caracterizan la interacción eléctrica (cumple con la 3ª ley de la Dinámica, depende de la distancia, puede ser de atracción o repulsión, se realiza a través del campo, requiere de cierto tiempo para su transmisión).
  • Trazar esquemas de circuitos eléctricos simples y montar algunos de ellos.
  • Caracterizar la corriente eléctrica y su conducción en distintos medios, particularmente en las soluciones salinas, describiendo los principales efectos primarios de la corriente eléctrica y ejemplificando algunas aplicaciones prácticas relacionadas con ellos.
  • Caracterizar los términos: corriente directa y corriente alterna, ejemplificando la importancia que tiene el sentido de la corriente en ciertos casos.
  • Medir, utilizando un amperímetro y un voltímetro, la intensidad de corriente y el voltaje en diferentes elementos, respectivamente, en un circuito simple.
  • Ilustrar mediante ejemplos el hecho de que la intensidad de corriente en los consumidores depende del voltaje aplicado a sus terminales y de las características de ellos, utilizando la ecuación R = U/I en diversas situaciones concretas.
  • Argumentar los factores de los que depende la resistencia de los conductores, utilizando los conceptos de conexión en serie y en paralelo de dispositivos eléctricos (dibujando los esquemas correspondientes; precisando cuáles magnitudes, I ó V, son iguales en dichos dispositivos; argumentando sus ventajas o desventajas; identificándolos en diversas situaciones prácticas).
  • Resolver problemas de la vida práctica en los que se apliquen los conceptos estudiados.

IDEAS ESENCIALES Y ALGUNAS CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS

Varios de los contenidos e ideas estudiados en la unidad “Oscilaciones, ondas y sonido” del octavo grado serán retomados. Los conceptos de oscilación, onda, frecuencia, período, amplitud, velocidad de propagación de la onda, constituyen premisas indispensables para la formación del sistema de conceptos de la unidad.  De la misma forma lo estudiado sobre: fuerza, intensidad del campo gravitatorio, energía, trabajo, calor, relación propiedad-estructura de los cuerpos,  ley de transformación y conservación de la energía contribuirán a la comprensión de la unidad.

Los conceptos que serán discutidos en este tema sirven de base para el estudio del “Electromagnetismo”.

Por otra parte, el estudio del tema contribuye a la formación, en los estudiantes, de una consciencia de ahorro y ambientalista, pues dispondrán de conocimientos físicos para comprender los diferentes procesos implicados en la generación, transmisión y consumo de la electricidad.

El tema tiene un alto componente de politecnismo, los estudiantes se familiarizan con el principio de funcionamiento de diversos instrumentos como son los amperímetros, voltímetros, multímetros en general.

Es fundamental la vinculación del contenido con situaciones concretas en la instalación de equipos eléctricos y su familiarización con los componentes de los circuitos.

Debe hacerse uso de los conocimientos que poseen los estudiantes de su actividad práctica cotidiana y se refuerza el planteamiento de una conducta de ahorro sustentada en sólidos argumentos que les brindan la Física.

Es una actividad indispensable la reflexión sobre la importancia que tiene la electricidad como fenómeno y la importancia de su estudio. Ambas contribuyen a la formación cultural e integral de los estudiantes.

Desde sus inicios se debe hacer referencia a los circuitos eléctricos y sus componentes esenciales y partir de ellos derivar algunas cuestiones que serían interesantes estudiar. De este análisis se derivan las temáticas que se abordarán en el resto del tema, entre las que se encuentran: la electrización de los cuerpos y su naturaleza, fuerza de interacción entre cuerpos cargados (ley de Coulomb), la corriente eléctrica, su generación y efectos, las magnitudes básicas que caracterizan a los circuitos eléctricos, conexiones en serie y paralelo, las tormentas eléctricas en la atmósfera, los efectos de la electricidad sobre la salud y la energía eléctrica y su ahorro.

También en esta unidad deben realizarse actividades variadas encaminadas al desarrollo de una cultura energética y ambientalista. Es preciso trabajar con la tarifa de cobro de electricidad vigente, pues este elemento se encuentra desactualizado en los  libros de textos de la asignatura en secundaria básica.

Contenidos Principales.

Sistema de conceptos y leyes:

CONTENIDOS

Electricidad y circuitos eléctricos. Importancia de la electricidad en la vida del hombre. Circuito eléctrico y sus principales componentes.

Electricidad y su naturaleza. Electrización de los cuerpos. Características principales de la interacción eléctrica. Naturaleza de la electrización. Utilización del concepto  de electrización para analizar  diversas situaciones de la vida cotidiana. Campo eléctrico.

Circuitos eléctricos. Corriente eléctrica, su generación, efectos y aplicaciones. Metales, aisladores y Semiconductores. Corriente eléctrica en diferentes medios. Magnitudes básicas que caracterizan los circuitos eléctricos: Intensidad de corriente eléctrica. Tensión o voltaje. Potencia eléctrica. Resistencia eléctrica. Conexiones en serie y en paralelo de resistencias.

Energía eléctrica y su ahorro.

Aprovechando los contenidos precedentes de los estudiantes acerca de la electricidad y su importancia, argumentar la obra de la Revolución en este campo. Analizar los esfuerzos realizados como parte de la Revolución Energética para mantener la generación en correspondencia con las actuales demandas y el uso eficiente y racional de este recurso.

 

Leyes: Ley de Ohm para una porción de circuito.

Habilidades Generales:

Planteamiento de problemas.

Acotamiento de situaciones problémicas.

Emisión de suposiciones.

Búsqueda de información.

Elaboración de estrategias para la resolución de problemas.

Diseño de experimentos, medición de magnitudes y análisis de las fuentes de incertidumbre.

Comprobación de las suposiciones o hipótesis.

Valorar las implicaciones del estudio realizado para CTS.

Elaboración, comunicación y discusión de los resultados.

Métodos y formas de trabajo.

Elaboración conjunta.

Trabajo en colectivo.

Trabajo independiente.

Problémico

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL

  • Montaje de circuitos simples
  • Medición de la intensidad de la corriente eléctrica
  • Medición del voltaje
  • Montaje de circuitos en serie y otro en paralelo.
  • El consumo de energía eléctrica en el hogar.
  • Ley de Ohm para una porción de circuito

 

Demostraciones

1.    La electrización de una varilla de vidrio o plástico y su interacción con cuerpos no cargados.

2.    La acción del campo magnético de un conductor por el cual circula corriente sobre una aguja magnética.

3.    Efectos de la corriente eléctrica.

 

EVALUACIÓN

Invariantes  que no deben dejar de evaluarse en la asignatura de acuerdo a lo establecido en la 226/03 sobre los contenidos de la unidad.

  • Argumentar la importancia de la electricidad en la vida de los seres vivos y para el desarrollo social, exponiendo ejemplos de la obra de la Revolución en esta esfera.
  • Explicar la electrización de los cuerpos, mediante ejemplos, los aspectos esenciales que caracterizan la interacción eléctrica (cumple con la 3ª ley de la Dinámica, depende de la distancia, puede ser de atracción o repulsión, se realiza a través del campo, requiere de cierto tiempo para su transmisión).
  • Caracterizar la corriente eléctrica y su conducción en distintos medios, particularmente en las soluciones salinas, describiendo los principales efectos primarios de la corriente eléctrica y ejemplificando algunas aplicaciones prácticas relacionadas con ellos.

 

PROPUESTA DE ACTIVIDADES A DESARROLLAR

1. Describe hechos, naturales y artificiales, relacionados con la electricidad. Piensa cómo sería nuestra vida sin los dispositivos e instalaciones vinculados a la electricidad, creados por el hombre.

 Comentario. Resulta conveniente reflexionar con los estudiantes lo que ha significado para el desarrollo de la sociedad este gran descubrimiento, después de una breve historia, puede discutirse acerca de su importancia apoyándose en las aplicaciones de diversos equipos y dispositivos eléctricos. El verdadero desarrollo de la Electricidad tuvo lugar a partir del año 1800, luego que el físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) inventara la primera pila eléctrica. Posteriormente fueron construyéndose dispositivos e instalaciones eléctricas cada vez más complejas. Así, en los años 70 del siglo XIX se fabricaron las primeras lámparas incandescentes y en los 80 empezaron a utilizarse pequeñas centrales eléctricas para la iluminación. La radio, la televisión, las computadoras e Internet fueron creadas a lo largo del siglo XX.

 2. Indaga cuándo comenzaron a utilizarse en Cuba: a) el teléfono, b) las primeras lámparas de filamento incandescente, c) el radio, d) la televisión. Compara esas fechas con aquellas en que se realizaron dichos inventos.

 3. ¿Cómo representarías mediante un dibujo esquemático un circuito eléctrico formado por una fuente, una lámpara de incandescencia, conductores y un interruptor? Monta el circuito correspondiente.

4. Frota con papel diversos objetos (por ejemplo, un peine, una regla plástica, una tira recortada de una bolsita de productos o de una lámina de acetato, una varilla de metal)  y acércalos a pequeños pedacitos de papel. Describe lo observado.

5. Recorta dos tiras rectangulares de una bolsita de polietileno. a) Colócalas una sobre la otra encima de una mesa y frótalas repetidas veces con un dedo. A continuación tómalas por un extremo e intenta separarlas. b) Ahora sitúa las tiras sobre la mesa una al lado de la otra y luego de frotarlas, intenta aproximarlas entre sí. ¿Qué tipo de electricidad tienen las tiras en los casos a y  b?

6. ¿Qué pudieras hacer para intentar electrizar una varilla metálica?

Comentario. Una varilla metálica puede ser electrizada, utilizando un mango aislador para sostenerla mientras se frota, pero también si la suspendemos de un hilo aislante y luego la ponemos en contacto con un cuerpo previamente electrizado. Existe un tercer modo para electrizar la varilla metálica. Indaga acerca de él.

7. ¿Cómo pudieras explicar la electrización de los cuerpos, sabiendo que en el interior de ellos hay electrones y protones?

 Comentario. Los responsables de que haya dos tipos de electrización son los electrones y protones. Los primeros poseen el tipo de electricidad (-) y los segundos (+). Cierta cantidad de electrones puede desplazarse de un cuerpo a otro, o de una parte a otra de un mismo cuerpo, dando lugar a un exceso o defecto de un tipo u otro de electricidad, es decir, provocando su electrización.

 El átomo es eléctricamente neutro, o sea, tiene el mismo número de protones que de electrones. Si el cuerpo después de ser electrizado está cargado (+) es porque ha cedido electrones, si está cargado (-) ha captado electrones por lo que tiene más cargas positivas que negativas.

8. Describe ejemplos concretos que conozcas de cada uno de los diferentes cambios o efectos que produce la corriente eléctrica.

Comentario. Los efectos luminoso y térmico de las descargas eléctricas atmosféricas han acompañado al hombre a lo largo de su existencia, sin saber que eran producidos por una gigantesca corriente eléctrica. Pero fue luego de inventada la pila eléctrica que los científicos comenzaron a investigar los efectos luminoso, térmico y químico de la corriente. El efecto magnético lo descubrió más tarde, en 1820, el físico y químico Hans Christian Oersted (1777-1851), al parecer casualmente, mientras realizaba algunas experiencias durante una conferencia. La experiencia, conocida como experiencia de Oersted, consiste en lo siguiente: si sobre una aguja magnética orientada en el campo magnético de la Tierra (brújula), se coloca, paralelamente a ella, un conductor con corriente eléctrica, entonces, la aguja se desvía. El experimento pone de manifiesto que la corriente provoca sobre la aguja un efecto similar al de un imán. Si el conductor con corriente se enrolla alrededor de un cuerpo ferroso (electroimán), entonces el efecto magnético se refuerza.

9. Dibuja el esquema de un circuito formado por: una fuente; dos bombillos, uno a continuación de otro; un interruptor y conductores. Monta el circuito correspondiente. Familiarízate con las escalas del amperímetro y mide la intensidad de corriente entre: a) la fuente y un bombillo, b) la fuente y el otro bombillo, c)los dos bombillos.

10. Experimental. Monta un circuito con dos bombillos como el que utilizaste para medir intensidades de corriente. Familiarízate con las escalas del voltímetro y mide el voltaje entre los extremos de: a) la fuente, b) cada bombillo, c) la fuente y uno de los bombillos.

 11. Teniendo en cuenta las funciones de las fuentes y receptores en los circuitos eléctricos, reflexiona acerca del origen de los “apagones” no programados en las “horas pico”.

12. Determina, aproximadamente, la intensidad de la corriente eléctrica en un bombillo habitual de 65 W y en otro de 5 W y 6 V.

13. Calcula la potencia eléctrica que puede generar la batería de un automóvil durante el “arrancado” de este. Busca los datos necesarios para resolver el problema.

 14. Diseña y lleva a cabo un experimento, a fin de investigar la relación entre la intensidad de corriente y el voltaje en: a) un resistor, b) un bombillo de linterna. Determina  la resistencia del resistor y compara el valor obtenido con el reportado por el fabricante. Menciona las principales fuentes de incertidumbre en tu resultado. Determina la resistencia del filamento del bombillo cuando apenas ilumina y cuando lo hace al máximo.

15. El circuito eléctrico de las viviendas y otras instalaciones se dispone de tal modo que cuando se conecten varios receptores, queden “en paralelo”. ¿Qué ventajas representa este tipo de conexión respecto a la conexión en serie?

16. Menciona y argumenta qué tipo de conexión es la utilizada en los siguientes casos: a) en una “extensión” diseñada para conectar varios equipos, b) entre una lámpara y su interruptor, c) entre las pilas en una linterna, d) entre los bombillos de una guirnalda de las utilizadas en Navidad, e) al conectar un amperímetro, f) al conectar un voltímetro. Traza los esquemas de los circuitos en cada caso.

17. Un bombillo de 100 W permanece encendido todos los días durante 10 horas. ¿Qué cantidad de energía eléctrica, expresada en joule, “consume” cada día? ¿Cuál será el costo de dicha energía al cabo de un mes?

 18. ¿Cuáles son las fuentes principales de las que se obtiene energía eléctrica en la actualidad?

19. Lee el contador eléctrico de tu casa y anota la lectura en tu libreta. Repite la lectura al transcurrir una semana. ¿Cuál fue el consumo de energía en esa semana? ¿Cuál fue el costo de la energía eléctrica consumida? Aplica la tarifa de pago vigente en el país. 

Bibliografía

Colectivo de autores. Enseñanza de la física elemental. Editorial Pueblo y Educación

Colectivo de autores. Programa de Ciencias Naturales  para Secundaria Básica noveno  grado.