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Tema. Magnitudes básicas en los circuitos eléctricos (1): intensidad de la corriente y voltaje o tensión eléctrica

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Objetivos

Caracterizar la intensidad de corriente eléctrica y el voltaje o tensión eléctrica.

Medir las magnitudes: intensidad y tensión eléctrica.

Ideas esenciales y algunas consideraciones generales

 

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La intensidad de la corriente eléctrica y la tensión o voltaje son dos de las magnitudes básicas de los circuitos eléctricos.

Intensidad de la corriente eléctrica

Para iniciar el estudio de la magnitud  intensidad de la corriente eléctrica, un concepto básico es el de corriente eléctrica que ya han estudiado los estudiantes.

La corriente eléctrica consiste en el movimiento ordenado y dirigido de partículas eléctricas (electrones, iones u otras partículas cargadas)

Un análisis de si será siempre la misma cantidad de partículas cargadas las que atraviesa la sección transversal de un conductor, permitirá que los estudiantes comprendan el significado de esta magnitud física.

La magnitud que mide la cantidad neta de partículas cargadas que pasa por la sección transversal de un conductor en la unidad de tiempo se denomina Intensidad de corriente.

resistencia_seccin_transversalEs necesario explicar lo que significa “la sección transversal de un conductor”, esto se logra fácilmente presentando cables de diferente grosor, por ejemplo uno de los que se utilizan los teléfonos y otro más grueso. En el ejemplo que se ilustra en la figura, el área de la sección transversal del conductor A (SA) es mayor que la del conductor B (SB).

A continuación presentaremos algunas acciones necesarias durante el tratamiento de este tema.

  • Presentar el amperímetro que es el instrumento que se utiliza para medir la Intensidad de corriente. Analizar su funcionamiento. Explicar, que con frecuencia, en la práctica se emplea el multímetro, capaz de medir varias de las magnitudes relacionadas con la corriente eléctrica.
  • Analizar las escalas y las unidades de medida, que incluyen los múltiplos y submúltiplos
  • Destacar la figura de Andrés María Ampere
  • circuito_ampermetroMontar un circuito eléctrico y conectarle un amperímetro en cualquier parte del circuito. (el amperímetro siempre se conecta en serie en el circuito)

 

  • Realizar la medición. Tener en cuenta los pasos para este proceso.

 

  • Posteriormente el profesor puede orientar  realizar el esquema del circuito presentado, incluyendo el amperímetro. Destacar el símbolo del amperímetro para ser utilizado en el esquema.

La discusión sobre el significado de los valores característicos de intensidad de la corriente a partir del concepto estudiado, contribuye a  sistematizar el significado de la magnitud intensidad de la corriente eléctrica, y familiarizarse con las unidadesde medida en que se expresa esta magnitud mediante ejemplos concretos. Estos valores pueden encontrarlos en la tabla que aparece en el libro de texto de los estudiantes.

Voltaje o tensión eléctrica

Otra de las magnitudes que caracterizan la corriente eléctrica es la tensión eléctrica o  voltaje, este vocablo también se escucha con mucha frecuencia en la vida cotidiana, por ejemplo es común escuchar que está bajo el voltaje y por eso no anda el refrigerador, sin embargo, no siempre conocemos qué significa esa expresión.

¿Qué es el voltaje o tensión eléctrica?

Esta magnitud se relaciona directamente con el generador o fuente utilizada. Es conveniente retomar lo estudiado acerca de la función de las fuentes de corriente:

  • producir un exceso de carga eléctrica en una parte del circuito respecto a otra, provocando así un campo eléctrico a través de él.
  • Restablecer continuamente la energía potencial eléctrica que constantemente pasa a otra forma en los receptores.

Explicar que las fuentes o generadores tienen como función producir un exceso de cargas eléctricas en una parte del circuito respecto a otra parte, y que esta acumulación posee energía potencial capaz de transformarse en otros tipos en los receptores. El voltaje, es precisamente, una medida de la energía potencial que en promedio le corresponde a cada una de las partículas en exceso.

El voltaje es una medida de la energía potencial que, en promedio, le corresponde a cada una de las partículas en exceso.

Debe ser objeto de análisis que al aumenta la energía correspondiente a cada una, aumenta el voltaje.

Mediante la presentación de un experimento, demostrar que el voltaje influye en la intensidad de la corriente.

Experimento

Montar un circuito sencillo, como el que se muestra en la figura. Al elevar el voltaje aumenta la intensidad de la corriente, lo cual se manifiesta tanto en la lectura del amperímetro, como por la iluminación del bombillo, que se hace más intensa.

Explicar que la unidad básica de medida del voltaje es el volt (V), en honor a Alessandro Volta, aunque en la práctica también se utilizan otras, como el milivolt (mV) y el kilovolt (kV ).

  • Presentar un voltímetro y analizar la escala del instrumento.
  • Analizar las escalas y las unidades. 
  •  Montar un circuito eléctrico y conectarle un voltímetro en el receptor. (el voltímetro siempre se conecta en paralelo en la parte del circuito que se le quiere medir el voltaje)
  • Realizar la medición. Tener en cuenta los pasos para su realización. 
  • Posteriormente el profesor puede orientar  realizar el esquema del circuito presentado, incluyendo el voltímetro. Destacar el símbolo del voltímetro para ser utilizado en el esquema.
 
circuito_con_voltmetrocircuito_lint_voltmetro
 
 
 

 

 

  • De modo análogo a como analizamos los valores característicos de intensidad de la corriente, debe trabajarse con los valores característicos de de tensión.