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I.DATOS GENERALES
PROFESOR(A) Jaime Arturo Osorio Rosales
ASIGNATURA Física II
SEMESTRE ESCOLAR Cuarto
PLANTEL Sur
FECHA DE ELABORACIÓN 10 de Abril de 2018 II.PROGRAMA
UNIDAD TEMÁTICA SEGUNDA UNIDAD. FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS
PROPÓSITO(S) DE LA UNIDAD
1. Que los alumnos adquieran una visión integradora de los fenómenos eléctricos.
2. Vincular el conocimiento a través de una actividad experimental
3. Adquirir una mejor comprensión de la relación ciencia-tecnología-sociedad.
4. Conocer algunos elementos y fenómenos del electromagnetismo.
5. Valorar la importancia del electromagnetismo en el desarrollo tecnológico y su impacto en la sociedad.
APRENDIZAJE(S) 1. El alumno mostrará experimentalmente la relación que existe entre la corriente y el voltaje en una resistencia eléctrica (Ley de Ohm) y aplicarla en circuitos en serie y en paralelo.
2. Comprender que existe una relación entre voltaje, resistencia e intensidad de corriente.
3. Aplicar un modelo matemático que represente la relación de la Ley de Ohm.
4. Explicará la corriente eléctrica a partir de la diferencia de potencial eléctrico y clasificará los materiales de acuerdo con su facilidad para conducir cargas eléctricas.
5. Mostrará experimentalmente la relación que existe entre corriente y voltaje en una resistencia eléctrica (Ley de Ohm) y la aplicará en circuitos en serie y en paralelo.
6. Verificar la Ley de Ohm a través de una actividad experimental
TEMA(S) Fenómenos eléctricos, Resistencia eléctrica, Diferencia de potencial, Intensidad de corriente eléctrica, Código de colores, Circuitos, Montaje de experimentos.
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III. ESTRATEGIA
La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Para poder explicar la Ley de Ohm se realizará una sesión teórica donde todos los conceptos y ecuaciones queden explicados, posteriormente se realizará una actividad experimental donde los alumnos comprueben dicha ley en un circuito eléctrico.
IV.SECUENCIA
TIEMPO DIDÁCTICO 10 horas (6 horas en el aula y 4 horas extra clase).
DESARROLLO Y ACTIVIDADES
INICIO
Se enumeran los conceptos teóricos relevantes del tema.
Se da una definición formal de la Ley de Ohm y se realiza el desarrollo matemático de la ecuación de dicha ley, se escriben las unidades del SI de cada elemento involucrado. Se dicta un cuestionario sobre el tema para resolver extra clase y se comenta la estructura del reporte por escrito de la actividad experimental (2hrs).
DESARROLLO
En esta etapa se pide a los alumnos se organicen en equipos de trabajo para llevar acabo la actividad experimental “Ley de Ohm” (4hrs).
Se les entrega a los alumnos una hoja con los objetivos experimentales, una breve introducción teórica, desarrollo experimental y material a solicitar. CIERRE
Se pide que por equipos presenten sus comentarios sobre la actividad experimental, problemas durante su desarrollo y un análisis de sus resultados experimentales (1 hr).
Entregan sus cuestionarios resueltos y se dan 5 días posteriores a la actividad experimental para entregar el reporte por escrito.
ORGANIZACIÓN Los alumnos resolverán y entregaran los cuestionarios en forma individual.
Para el desarrollo experimental los alumnos se organizan en equipos de 5 o 6 integrantes dependiendo el número de alumnos en el grupo. Para el cierre cuando cada equipo presente sus comentarios, todos los integrantes del equipo deben participar y dar su punto de vista de la actividad. El reporte de la
actividad experimental se hace en equipo entregando un solo reporte. La estrategia está diseñada para un grupo de 25 a 30 alumnos, organizando 6
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MATERIALES Y RECURSOS DE APOYO
1 Tablilla Protoboard, 2 Resistencias diferentes, 1 óhmetro, 1 voltímetro, 1 amperímetro, cables banana-caimán, 1 fuente de voltaje variable.
EVALUACIÓN Reporte por escrito de la actividad experimental y cuestionario resuleto anexado
al reporte escrito (formato electrónico o impreso). V. REFERENCIAS DE APOYO
BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA PARA LOS ALUMNOS.
Referencias Bibliográficas
Hewitt Paul G, Física Conceptual, Addison‐ Wesley.
Baird, D. C. EXPERIMENTACIÓN: Una introducción a la teoría de las mediciones y al diseño de experimentos. Ed. Prentice-Hall, 1991. Referencias Electrónicas (revisado: 10 Junio 2011)
http://www.youtube.com/watch?v=AaCJtVbK-F0 http://www.youtube.com/watch?v=zBfgyPhW1XA&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=c4Po5y5dWts&feature=related BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA PARA EL PROFESOR Referencias Bibliográficas
Benson H., University Physics, United States, John Wiley & Sons, 1996.
Hecht, E., Física 2. Álgebra y trigonometría, México, International Thomson Editores, 2000.
Hecht, E., Física en perspectiva, México, McGraw-Hill, 1993.
Hewitt, P., Física conceptual, México, Trillas, 1996.
Holton, G. y Brush S. G., Physics, the Human Adventure, from
Copernicus to Einstein and Beyond, United States, Rutgers University Press, 2001.
Jones, E. y Childers, R., Física contemporánea, México, McGraw-Hill, 2001.
Tipler, P., Física para la ciencia y la tecnología, España, Reverté, 2001.
Yavorski, B. M. y Pinski, A. A., Fundamentos de física 1, URSS, Mir, 1983.
Zitzewitz, P., Física 1. Principios y problemas, Colombia, McGraw-Hill, 1996.
Referencias Electrónicas (revisada: 10 Junio 2011)
http://www.youtube.com/watch?v=AaCJtVbK-F0
http://www.youtube.com/watch?v=c4Po5y5dWts&feature=related
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COMENTARIOS ADICIONALES
En el laboratorio se cuenta con todo el material necesario para la elaboración de la actividad experimental.
VI. ANEXOS
Se incluyen todos los textos, rúbricas e imágenes completos en apoyo a la estrategia. Por ejemplo:
Anexo 1: Cuestionario Teórico
1.- LA CORRIENTE ELÉCTRICA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL VOLTAJE E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA ELÉCTRICA. ES LA DEFINICION DE:
A) LEY DE OHM B) LEY DE AMPER C) LEY DE NEWTON D) LEY DE GAY-LUSSAC E) LEY DE LA GRAVEDAD
2.- ES LA DEFINICION DE LA LEY DE OHM:
A).- LA CORRIENTE ELÉCTRICA ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL VOLTAJE E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA ELÉCTRICA.
B).- ES UN CIRCUITO PARALELO COMO AQUEL CIRCUITO EN EL QUE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SE BIFURCA EN CADA NODO.
C).- ES AQUEL CIRCUITO EN EL QUE LA CORRIENTE ELÉCTRICA SOLO TIENE UN SOLO CAMINO PARA LLEGAR AL PUNTO DE PARTIDA, SIN IMPORTAR LOS ELEMENTOS INTERMEDIOS.
D).- ES UNA COMBINACIÓN DE ELEMENTOS TANTO EN SERIE COMO EN PARALELOS.
E).- ES LA CORRIENTE ELÉCTRICA COMO EL PASO DE ELECTRONES QUE SE TRANSMITEN A TRAVÉS DE UN CONDUCTOR EN UN TIEMPO DETERMINADO.
3.- SIMBOLO QUE REPRESENTA A LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA: A) I
B) F C) E D) R E) V
4.- SIMBOLO QUE REPRESENTA A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL: A) V
B) F C) I D) R E) E
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5.- SIMBOLO QUE REPRESENTA A LA RESISTENCIA ELECTRICA: A) R
B) V C) E D) I E) F
6.- CUAL ES LA FORMULA DE LA DIFERENCIAL DE POTENCIAL: A) V = I x R
B) I = V / R C) R = V / I D) F=E*V E) E=V/F
7.- CUAL ES LA FORMULA DE LA RESISTENCIA ELECTRICA: A) R = V / I
B) I = V / R C) V = I x R D) F=E*V E) E=V/F
8.- CUAL ES LA FORMULA DE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELECTRICA: A) I = V / R
B) V = I x R C) R = V / I
D) F=E*V E) E=V/F
9.- ESTABLECE QUE LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA QUE CIRCULA POR UN DISPOSITIVO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA DIFERENCIA DE POTENCIAL APLICADA E INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RESISTENCIA DEL MISMO.
A) LEY DE OHM B) LEY DE AMPER C) LEY DE NEWTON D) LEY DE GAY-LUSSAC E) LEY DE LA GRAVEDAD
10.- SI LA CORRIENTE NO ES CONTINUA, SINO ALTERNA LA LEY DE OHM SE FORMULA: A) V=I∙Z
B) I = V / R C) R = V / I D) F=E*V E) E=V/F
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Anexo 2: Introducción Teórica
Cuando se aplica una diferencia de potencial entre dos puntos se establece una corriente. Definimos a la resistencia del conductor entre esos puntos como
𝑅 =𝑉𝐼 (1) La unidad de resistencia en el SI es el ohm (Ω). De esta ecuación vemos que 1 Ω = 1 V/A. La resistencia de un objeto nos indica cuál es la diferencia de potencial que debe haber para que una corriente de 1 A fluya a través de ella. La resistencia de un dispositivo depende de su geometría (forma y tamaño) y de las propiedades eléctricas del medio conductor. También puede depender de V (o I). La corriente en un conductor se debe a la presencia de un campo eléctrico dentro del conductor. Este campo acelera a los electrones. Sin embargo, sus velocidades no se incrementan indefinidamente debido a que colisionan con los iones positivos que forman la red cristalina propia de los conductores típicos. La ecuación (1) se puede expresar como:
𝑉 = 𝐼 𝑅 (2) En los casos en que la resistencia es constante, e independiente de V o I, la ecuación (2) expresa una relación funcional llamada Ley de Ohm, formulada por Georg Ohm en 1827. Esta ley dice que la diferencia de potencial a través de un dispositivo es proporcional a la corriente que fluye a través de él. Dado que V e I son cantidades medidas macroscópicamente, la ecuación (2) es conocida como la forma macroscópica de la ley de Ohm. La condición que debe cumplirse es que R sea constante.
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Los metales cumplen con la condición de resistencia constante siempre y cuando la temperatura no varíe. En ciertos casos (algunas aleaciones, el carbono) la ley de Ohm se cumple aun cuando la temperatura varíe dentro de un cierto rango. Cuando un material obedece la ley de Ohm se denomina óhmico; si no, entonces es no óhmico. La relación I-V para un dispositivo óhmico se puede representar por una línea recta; la misma relación para un material no óhmico, tal como un diodo, produce una curva no lineal (figuras 1 y 2). La ecuación
R = V/I siempre se podrá utilizar como definición de resistencia, pero eso no significa que el
objeto obedezca la ley de Ohm. De hecho, por ejemplo, la resistencia de un diodo depende de la dirección del flujo de corriente.
Anexo 3: Actividad Experimental
Actividad Experimental: VOLTAJE, RESISTENCIA Y CORRIENTE (LEY DE OHM).
Objetivo
Comprobar la Ley de Ohm experimentalmente en un circuito (serie y paralelo). Introducción Teórica Resistencias en Serie: REQ= R1+R2+….+Rn Resistencias en Paralelo: 𝑅𝐸𝑄= (𝑅1)(𝑅2) … . . (𝑅𝑛) 𝑅1+ 𝑅2+ ⋯ + 𝑅𝑛 Ley de Ohm: R=𝑉I 𝑉 =𝑅𝐼 m=R m es la pendiente de la recta.
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Desarrollo Experimental
1. Determine el valor de 2 resistencias (R1, R2) por medio del código de colores y la medición directa a través del óhmetro.
2. Calcular el valor de las resistencias equivalentes en serie y en paralelo, primero con los valores teóricos obtenidos por el código de colores y posteriormente con los experimentales.
3. Conectar un circuito con un solo elemento variando el voltaje de 0.5V hasta obtener 10 mediciones conectando el voltímetro en paralelo con la resistencia y el amperímetro en serie:
a) Medir la corriente para cada punto a través del amperímetro b) Tabular y graficar V (eje y) vs I (eje x)
c) Realizar el ajuste por mínimos cuadrados y obtener el valor de la resistencia por medio de la pendiente obtenida.
4. Repetir el mismo procedimiento para la resistencia R2.
5. Conectar ambos elementos en serie y repetir el procedimiento 6. Conectar ambos elementos en paralelo y repetir el procedimiento.
