ELECTRICIDAD. NIVEL BÁSICO.

ELECTROSTÁTICA..

A la hora de distribuir las actividades por niveles, como se ha explicado en la introducción., habrá algunas actividades de nivel medio en las propuestas para el nivel básico, a fin de no cerrar posiblidades a los alumnos con los que se estén trabajando los mínimos. Otras actividades de mínimos figuran también en los otros niveles; son aquellas que son significativas, aunque sean fáciles. En las de nivel superior se contemplan también varias de nivel medio. Se entiende que el alumnado no llega al nivel superior sin haber consolidado su aprendizaje con actividades de niveles básico y medio.

1.- Objetivo: Observar, identificar e interpretar fenómenos electrostáticos.

                Actividades:

                1.1.- ¿Qué sucede al acercar una barra de plástico, previamente frotada con piel de gato, a la cabeza de un electrómetro sin tocarla?.

Si ahora alejamos la barra del electrómetro ,¿ qué observas?.

Sabiendo que la barra está cargada negativamente,¿ cómo explicas el com-portamiento del electrómetro?¿ Se ha cargado?.

                1.2.- ¿Qué sucede si la barra toca al electrómetro? ¿Y si separamos después la barra? Explica también el hecho con el modelo de cargas.

                1.3.- Clasifica las siguientes sustancias en conductoras y aislantes:

                - Clavo de hierro  -Regla de plástico               -Piel de gato         -Lana

-Madera                - Vidrio.  Papel de aluminio                Seda

                1.4.- Al acercar una placa de plástico cargada a unos trocitos pequeños de papel éstos se ven atraídos y quedan pegados un buen espacio de tiempo. Esto se debe a que:

a)       Los papelitos también están cargados.

b)       La barra induce una carga en el papel.

c)       Hay una fuerza de atracción gravitatoria entre la regla y los papeles.

                1.5.- La bolita de un péndulo electrostático se toca con una barra de plástico que se ha frotado con una piel de gato. Si se toca la bolita de otro péndulo electrostático con la piel de gato , ¿Qué ocurrirá si:

a)       Se acercan los dos péndulos.

b)       Se acerca la barra de plástico al segundo péndulo.

c)       Si se acerca la barra de plástico al primer péndulo.

d)       Si se ponen en contacto los dos péndulos.

1.6.- Explica con el modelo de cargas las experiencias anteriores.

1.7.- De entre las acciones a distancia que se presentan a continuación, indica las que son de carácter electrostático:

a)       La caída libre de un cuerpo desde lo alto de una torre.

b)       Un imán atrae a unos clavos de hierro.

c)       Dos globos hinchados se frotan con un paño de lana y luego se atraen.

d)       Un peine atrae los pelos de la cabeza después de peinarlos.

e)       Una barra frotada hace desviarse un chorro de agua al acercarse a él.

1.8.- Indica con un “Sí” en qué situaciones atraerá una barra de vidrio cargada positivamente si se acerca a un pequeño cilindro hueco que descansa encima de una mesa:

a)       El cilindro es metálico y está cargado negativamente.

b)       El cilindro es no metálico y está cargado negativamente.

c)       El cilindro es neutro y metálico.

d)       El cilindro es neutro y no metálico.

1.9.- La unidad de carga en el Sistema Internacional es:

a) La del electrón                 b) La del protón                   c) El culombio                      d) El Amperio.

1.10.- Contesta Verdadero o Falso a cada una de las frases siguientes:

a)       Cuando un cuerpo se carga lo que hace es ganar o perder protones.

b)       Un cuerpo cargado negativamente solamente tiene electrones.

c)       Un cuerpo neutro tiene tantos protones como electrones.

d)       Un cuerpo puede tener una carga de 3,4 electrones.

e)       Todos los cuerpos tienen protones y electrones, luego todos conducen bien la electricidad.

1.11.- Pon un ejemplo de cada uno de los distintos tipos de electrización: por contacto, por frotamiento y por inducción.

Objetivo nº 2: Dibujar fuerzas de interacción entre cuerpos cargados.

2.1.- Se tienen dos partículas con cargas positivas, q₁  y q₂  , separadas una distancia r . Dibuja en rojo la fuerza que soporta la carga q₁  y en azul la fuerza que soporta la carga q_2.

                Repite la operación si q₁es positiva y q₂ es negativa.

                Idem si q₁ es negativa y q₂ positiva.

                Idem si las dos cargas son negativas.

2.2.- ¿De qué factores depende la fuerza con que dos cuerpos cargados se atraen o repelen?.

2.3.- En caso de tormenta ,¿ en qué lugar encontrarías mayor seguridad?

            a) En el interior de un automóvil.

            b) Debajo de un árbol.

    c)       En pleno campo, lejos de los árboles.

2.4.- Si frotamos dos cuerpos neutros, moviendo uno y manteniendo fijo el otro. Indicar si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Los dos cuerpos siguen neutros porque no tenían cargas ninguno de los dos.

b) Solamente se carga el cuerpo que se mueve.

c)  Se carga solamente el cuerpo fijo.

2.5.-Busca en la Biblioteca información sobre las tormentas y responde a las siguientes preguntas:

                ¿ Qué son?

                ¿ Qué es el rayo, el trueno y el relámpago?.

                ¿ Qué medidas preventivas es preciso tomar en las tormentas?.

                2.6.- Se tienen 3 cuerpos A, B y C cargados. Si A atrae a B, B repele a C y C está cargado positivamente, ¿qué tipos de carga tienen A y B?.

                2.7.- ¿ Qué harías para saber si un péndulo electrostático está o no está cargado?

CIRCUITOS ELÉCTRICOS. NIVEL BÁSICO

.Objetivo nº 1.- Montar y representar circuitos eléctricos sencillos y aplicar las condiciones para su funcionamiento

1.1.- Indicar qué bombillas lucirán en cada caso:

            

1.2.- Indicar en qué casos lucirá la bombilla:

1.3.- ¿En qué circuito se indica correctamente el sentido de la corriente eléctrica?.

 

1.4.- Sabiendo que las dos bombillas del circuito son iguales, indicar cuál de las siguientes afirmaciones es correcta:

a)       A y B lucirán con la misma intensidad.

b)       A brillará más que B.

c)       B brillará más que A.

d)       A no brillará.

e)       B no brillará.

1.5.- En el circuito de la figura, indicar: el polo positivo y el negativo de la pila y el sentido de la corriente. Si se suprime uno de los dos cables, ¿ seguirá encendida la bombilla?.

1.6 - Estudio de la conductividad de sólidos (Práctica de laboratorio)

                Realizar el montaje siguiente:

 

                Ir colocando barras de distintos materiales y la bombilla hará de testigo para comprobar si el material es o no es conductor. Si se desea un estudio cuantitativo , se puede añadir al circuito un amperímetro.

1.7- Estudio de la conductividad de disoluciones.

                Realizar el montaje siguiente:

                a) Clasifica los líquidos siguientes en buenos y malos conductores, una vez comprobado en la práctica:

                - Agua destilada.                 - Disolución de sal en agua destilada             - Agua del grifo

                - Alcohol                              - Disolución de azucar en agua destilada.

b) Describe lo que sucede en una de las disoluciones conductoras si acercamos los electrodos.

c) En la disolución de sal en agua,¿qué ocurre si vsamos añadiendo mas sal a la disolución?..

Objetivo nº 2.- Utilizar correctamente los amperímetros y voltímetros y aplicar los conceptos de intensidad y voltaje en la resolución de ejercicios sencillos.

2.1.- Si una pila tiene 3V, ¿qué energía ha comunicado al circuito si ha circulado una corriente de 0,4 A  en el tiempo de 5 segundos?.

2.2.- Señala las afirmaciones correctas acerca de una pila:

a)       Es una fuente de cargas que se gasta cuando se acaban las cargas almacenadas en ella.

b)       Es un dispositivo que transforma la energía química en energía eléctrica.

Una pila solamente proporciona una diferencia de potencial si se conecta a un circuito.

2.3.- Cuánto tiempo debe transcurrir para que circulen 3 culombios por un conductor si la intensidad de la corriente es de 2 A.

2.4.- La siguiente tabla contiene datos de la carga que circula por la sección de un conductor en función del tiempo transcurrido. Suponiendo constante la intensidad de la corriente, completar la tabla, calcular la intensidad  y representar la gráfica Q-t.

Q ( culombios)		5	7	9
T ( Segundos)	2	4

2.5.- Para que estén bien conectados los amperímetros y los voltímetros, indicar con la letra V cuáles deben ser voltímetros y con A los amperímetros.

2.6.- Hallar la intensidad que circulará por los amperímetros “mudos” en el circuito de la figura.

2.7.- Suponiendo que las tres resistencias son iguales calcular las indicaciones de cada amperímetro:

2.8.- Si todas las pilas son de 1,5 voltios, determinar  en cada uno de estos circuitos la indicación del voltímetro:

¿Qué marcará en cada caso el voltímetro si se desconecta la bombilla?.

Objetivo nº 3.- Aplicar la ley de Ohm para el cálculo de una de las magnitudes, conocidas las otras dos.

3.1.- Por una resistencia circula una corriente eléctrica que podemos variar a voluntad. Al medir la intensidad de la corriente y el voltaje de la resistencia obtenemos unos datos que vienen dados en la siguiente tabla:

V (Voltios)			30	48	64
I (Amperios)	0,3	0,5		1,2

                Completar los datos de la tabla y calcular el valor de la resistencia.

Representar gráficamente I en función de V.

3.2.- La gráfica representa los valores de la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia en función de la intensidad que circula por ella. Hallar la resistencia y el valor de la intensidad para una diferencia de potencial de 35 voltios.

                  

3.3.- La gráfica representa el voltaje en función de la intensidad para dos resistencias distintas. ¿Cuál de ellas tiene una resistencia mayor? Justifícalo.

3.4.- El voltaje en los extremos de una resistencia es de 5 V cuando circula por la misma una intensidad de 0,2 A. Determinar el valor de la resistencia , así como el voltaje de la misma cuando la intensidad sea de 1,4 A.

3.5.- Comprobación experimental de la Ley de Ohm.

Monta el circuito de la figura 1. con el amperímetro y el voltímetro conectados como se indica la figura, a fin de medir la intensidad (I)que atraviesa la resistencia R y la ddp (V) entre los extremos de la misma. Cierra el interruptor y anota las medidas en la tabla de datos.

                               Añadimos en serie otra bombilla igual a la anterior , tal y como y volvemos a medir la intensidad y el voltaje. Repetimos la operación añadiendo otra bombilla y, una vez más conectando una cuarta bombilla. Los datos los llevamos a la tabla siguiente:

	1 Bombilla	2 Bomb.	3 Bomb	4 Bomb
V ( Voltios)
I ( mA)

                Haz una representación gráfica de V en función de I. ¿Observas alguna relación sencilla entre las dos variables?. Expresa numéricamente esa relación. Determina la resistencia de la bombilla.

Objetivo nº 4.- Realizar conexiones de resistencias y bombillas en serie y en paralelo y calcular las intensidades , aplicando el principio de conservación de la carga.

4.2.- ¿Qué ocurrirá si eliminamos la bombilla C en cada uno de los circuitos siguientes?:

 

4.3.- Si tenemos la bombilla A conectada a una pila y añadimos la bombilla B , tal y como se indica en la figura, ¿qué ocurrirá?. Indica las afirmaciones correctas:

a)       A brillará igual que antes..

b)       A brillará menos que antes.

c)       A y B brillarán igual.

d)       B brillará menos que A.

e)       B no brillará.

         

4.4.- En el circuito de la figura, indicar qué afirmación es la correcta:

a) I₁  > I₂ > I₃  

b)    I₁=0

c)    I₁ < I₂ < I₃

c)       I₃ =0 

d)        I₁= I₂= I₃

4.5.- Dibuja un circuito con los siguientes elementos: dos pilas conectadas en paralelo, tres bombillas  iguales, una bombilla en serie y las otras dos en paralelo, un interruptor que permita o no el paso de la corriente a una de las bombillas en paralelo y un voltímetro que mida el voltaje de la primera bombilla.

4.6.- Con tres resistencias iguales de 20 W, ¿qué combinaciones de resistencias se pueden obtener?.

4.7.- Conectamos tres bombillas iguales en paralelo y el conjunto se conecta a los polos de una pila, tal y como se indica en la figura; si desconectamos una de las bombillas, indicar qué sucede con el brillo de las otras bombillas (será mayor, menor o igual que antes) , así como el valor de la intensidad que marcará el amperímetro (mayor, menor o igual) .

4.8.- Conexión de resistencias en serie.(Práctica de laboratorio).

                Montar el circuito siguiente:       

                1.- Antes de cerrar el interruptor y sabiendo que las tres bombillas son iguales, determinar  qué bombilla brillará más.

                2.- Cierra el interruptor,¿qué sucede?.

3.- Conecta un amperímetro entre la pila y la bombilla A y mide la intensidad, I₁ .

Conéctalo ahora entre las bombillas A y B y mide la intensidad I₂  .

Por último conecta el amperímetro entre las bombillas B y C y anota la medida I₃ .

4.- ¿Qué sucede con las intensidades?

El resultado está relacionado con un principio de conservación, ¿con cuál?.

4.9.- Conexión de resistencias en paralelo:

                Montar el circuito de la figura::

                1.- Si conectamos un amperímetro en el punto 1 y cerramos el interruptor obtendremos una intensidad de corriente I₁ .

                    Si lo conectamos en la rama de la bombilla A mediremos la intensidad I_A  ; del mismo modo mediremos I_B  e I_C .

                2.- ¿Encuentras alguna relación entre las intensidades?. 

                       El resultado está relacionado con un principio de conservación, ¿con cuál?.

                3.- Conectar un voltímetro entre los extremos de la bombilla A y medir V_A  . Del mismo modo medir V_B  y V_C.

                4.- ¿Encuentras alguna relación entre los voltajes?.

4.10.- Conexión de pilas en serie:

                Si montamos los dos circuitos de la figura, suponiendo las pilas y las resistencias iguales ,¿ en cuál de ellos marcará el amperímetro un mayor valor? . Compruébalo en la práctica.

4.11.- Conexión de pilas en paralelo:

 Para comprobar el efecto de la conexión de dos pilas iguales en paralelo realizar el siguiente montaje:

 

1.- Medimos la intensidad y el voltaje cuando el interruptor está abierto (solamente funciona una

    pila) :  I   y V  .

2.- ¿Qué crees que sucederá con el brillo de la bombilla al conectar la segunda pila?.

3.- Conectamos la otra pila cerrando el interruptor y medimos de nuevo la intensidad y el voltaje.

4.- ¿Qué observamos?. ¿Qué sentido tendrá conectar pilas en paralelo?.

Objetivo nº 5.- Interpretar cualitativamente las transformaciones energéticas que tienen lugar en un circuito eléctricon y realizar cálculos sencillos de energías aplicando las fórmulas de la potencia.

5.1.- Una bombilla de 40 w y 220 V se conecta a la red de 220V. Hallar:

a)       La intensidad que circula por la bombilla, así como su resistencia.

b)       La energía eléctrica “consumida” por la bombilla en un tiempo de 15 minutos.

El gasto en pts si el kw.h cuesta 24 pts.

5.2.- Un hornillo tiene las siguientes especificaciones: 520 W-125 V. Si se conecta a 125 V, determinar:

a)       La intensidad que circula por el hornillo.

b)       Su resistencia.

La energía calorífica desprendida en el hornillo en 25 segundos.

5.3.- ¿Qué ocurrirá si conectamos una bombilla de 220V- 100W a una tensión de 125V?:   

a) Brillará igual                     b) Brillará menos  c) Se fundirá.

5.4.- ¿Qué ocurrirá si conectamos una bombilla de 12 V a la red de 220 V?:

a) Brillará igual                     b) Brillará menos  c) Se fundirá.

5.5.- Al conectar una bombilla de 220V- 60W a una tensión de 125 V , disminuirá:

a)       La intensidad                 V        F

b)       La resistencia                 V        F

c)   La potencia.             V        F

5.6.- Una estufa de 1200 W se conecta a 220 V y está funcionando 3 horas. ¿Qué cantidad de energía se ha desprendido?. Expresarla en julios y en kw.h..

5.7.- Una bombilla de ahorro de 25 W produce la misma luminosidad que una de incandescencia de 100 W. Comparar las energías transformadas en cada una de ellas al cabo de 150 horas, que es el tiempo que estarían funcionando en un mes. Si el kw.h cuesta 24 pts, ¿cuánto dinero se ahorra con la bombilla de 25 W?.

5.8.- Si el fusible que protege una instalación doméstica es de 10 A, podrá funcionar un lavavajillas de 2800 w si la red es de 220 V?.

5.9.- Un televisor de 125 W de potencia se quedó encendido por la noche un total de 9 horas. Si el kw.h cuesta 24 pts, ¿cuánto nos ha costado el descuido?.