Texto completo

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1. El tratamiento de la corriente eléctrica desde un punto de vista microscópico (la corriente está formada por un flujo continuo de electrones) puede llevarse a cabo desde el momento en que los alumnos conocen la teoría atómica de la materia. Además, una vez conocido por los alumnos el hecho de que las partículas en movimiento llevan energía, será algo más fácil interpretar los fenómenos energéticos en los circuitos eléctricos. Y también ayudará a los alumnos a comprender cómo las cargas eléctricas que circulan por un circuito pueden ceder energía en los receptores.

2. Conocer cómo es la electricidad en casa, y entender el recibo de la luz son contenidos fundamentales para la educación básica ciudadana.

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA

MAPA DE CONTENIDOS

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

A

que circula por

cuyas resistencias pueden agruparse en montajes

en serie en paralelo mixtos

ejemplos

magnitudes eléctricas ley de Ohm

∆V=IR

circuitos eléctricos su movimiento produce

LAS CARGAS ELÉCTRICAS

corriente eléctrica

intensidad

amperios

resistencia diferencia

de potencial

energía eléctrica

potencia eléctrica cuyo funcionamiento

se explica usando

se expresa en

amperímetro usando

serie se conecta en

ohmios se expresa

en

óhmetro usando voltios

se expresa en

julios se expresa

en

vatios se expresa

en

voltímetro usando

paralelo se conecta en

(2)

8

• Diferenciar entre materiales conductores y materiales aislantes.

• Saber qué elementos forman un circuito eléctrico sencillo.

• Saber qué es la intensidad de corriente, la tensión y la resistencia eléctrica.

• Saber realizar cálculos en circuitos eléctricos aplicando la ley de Ohm.

• Aprender a conectar varias resistencias y/o pilas en serie, en paralelo y de forma mixta.

• Conocer los factores que influyen en la resistencia eléctrica de un material.

• Conocer y saber colocar correctamente un amperímetro y un voltímetro en un circuito. • Conocer las magnitudes de las que depende

el consumo energético en un aparato eléctrico.

OBJETIVOS

La electricidad

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Carga eléctrica. Almacenamiento. • Conductores y aislantes.

• Corriente eléctrica. • Circuitos eléctricos.

• Intensidad, tensión y resistencia eléctrica. Relación entre ellas. Ley de Ohm.

• Cálculos en circuitos eléctricos.

• Agrupaciones de resistencias en un circuito. • Agrupaciones de pilas en un circuito.

• Aplicaciones de la corriente eléctrica. Efectos de la corriente. • La electricidad en casa.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS

Y HABILIDADES

• Resolver problemas numéricos en los que aparezcan las distintas magnitudes tratadas en la unidad, como son intensidad de corriente, tensión, resistencia…

• Construir y montar distintos circuitos eléctricos.

ACTITUDES

• Valorar la importancia que ha tenido la electricidad en el desarrollo industrial y tecnológico de nuestra sociedad.

• Fomentar hábitos destinados al ahorro de energía eléctrica.

PRESENTACIÓN

1. En primer lugar, y para entender el estudio de la electricidad, es necesario conocer la estructura última de la materia que ya hemos estudiado en la unidad 4. Además, hay que recurrir al estudio de los materiales para diferenciar los que son buenos conductores de aquellos que no lo son.

2. Por otra parte, es necesario identificar las transformaciones energéticas que se producen en un circuito eléctrico.

(3)

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

ACTIVIDADES

1. Educación para el consumidor.

Esta unidad es apropiada para afianzar en los alumnos el concepto de ahorro energético en relación con el uso de los distintos aparatos eléctricos. Se puede analizar qué aparatos tienen un mayor consumo y cómo podemos reducirlo nosotros.

Es interesante detenerse en el estudio de una unidad clave de energía: el kilovatio hora (kWh).

2. Educación para la salud.

Siempre que se trabaja con circuitos eléctricos conviene recordar a los alumnos las precauciones que deben tener en cuenta. En el caso de circuitos de laboratorio montados con pilas, estas medidas pueden parecer poco necesarias, pero si se siguen las normas básicas con estos circuitos habremos dado un paso hacia adelante, y seguramente se respetarán más las normas cuando se trabaje con circuitos potencialmente más peligrosos.

EDUCACIÓN EN VALORES

1. Saber diferenciar conductores y aislantes.

2. Explicar qué es la intensidad de corriente, la tensión y la corriente eléctrica.

3. Resolver problemas numéricos que relacionen las distintas magnitudes tratadas en la unidad (intensidad, tensión, resistencia eléctrica).

4. Construir circuitos eléctricos con varias resistencias. 5. Calcular el consumo de cualquier aparato eléctrico

a partir de su potencia y el tiempo que ha estado funcionando.

6. Explicar cuáles son los elementos principales que forman la instalación eléctrica típica de una vivienda, así como las normas básicas de comportamiento que debemos seguir al manipular aparatos eléctricos.

7. Analizar un recibo de la compañía eléctrica, diferenciando los costes derivados del consumo de energía eléctrica de aquellos que corresponden a la potencia contratada, alquiler de equipos de medida, etc.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS QUE SE TRABAJAN

Competencia en comunicación lingüística

A través de textos con actividades de explotación, en la sección Rincón de la lecturase trabajan de forma explícita los contenidos relacionados con la adquisición de la competencia lectora.

Competencia matemática

En esta unidad, el apoyo matemático es imprescindible. Fracciones, ecuaciones y cálculos son necesarios para resolver los problemas numéricos de cálculos de resistencias equivalentes, potencia, consumo energético, etc.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

El conocimiento de los fundamentos básicos de electricidad y de las aplicaciones derivadas de esta hace que esta unidad contribuya de forma importante a la consecución de las habilidades necesarias para interactuar con el mundo físico, posibilitando la comprensión de sucesos de manera que el alumno se pueda desenvolver de forma óptima en las aplicaciones de la electricidad.

Tratamiento de la información y competencia digital

En la sección Rincón de la lecturase proponen algunas páginas web interesantes que refuerzan los contenidos trabajados en la unidad.

Competencia social y ciudadana

Saber cómo se genera la electricidad y las aplicaciones de esta hace que el alumno se forme en habilidades propias de la vida cotidiana como: conexión de bombillas, conocimiento de los peligros de la manipulación y cálculo del consumo. Esto último desarrolla una actitud responsable sobre el consumo de electricidad. Además, se incide en lo cara que es la energía que proporcionan las pilas, así como la necesidad de utilizar siempre energías renovables.

Competencia para aprender a aprender

(4)

ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD

8

ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. La resistividad de la plata es más baja que la del co-bre y esta menor aún que la del hierro. De esto po-demos deducir:

a) Es más barato elaborar hilos conductores de co-bre que hilos de plata.

b) Los hilos de cobre siempre presentarán más re-sistencia que los hilos de plata, si tienen la mis-ma longitud.

c) Los hilos de cobre siempre presentarán menos resistencia que los hilos de hierro, si tienen la misma longitud.

d) Los hilos de plata siempre presentarán menos re-sistencia que los hilos de hierro, si tienen la mis-ma longitud.

2. Explica cómo varía la intensidad de corriente que circula por un hilo metálico conectado a los bornes de una pila cuando:

a) La longitud del hilo se reduce a la mitad. b) La longitud del hilo se duplica.

c) El diámetro del hilo se reduce a la mitad. d) El diámetro del hilo se duplica.

3. En un circuito aparecen conectados en serie varios elementos: una pila de 9 V, un interruptor, una lám-para de10 Ωy un amperímetro.

a) Haz un esquema del circuito.

b) Calcula la intensidad que circula por el circuito. c) ¿Cómo varía la lectura del amperímetro cuando

colocamos otra lámpara idéntica a la primera y en serie con esta?

4. Se han realizado medidas con un amperímetro en un circuito en el que se ha ido variando el voltaje proporcionado por el generador obteniéndose:

a) Representa los datos en una gráfica. ¿Se cumple la ley de Ohm?

b) ¿Cuál será la resistencia del circuito?

5. Una bombilla utiliza 1000 J de energía eléctrica para producir 200 J de energía luminosa. Justifica cuál es la afirmación correcta:

a) El rendimiento es del 50 %, y el resto de la ener-gía se ha degradado.

b) El rendimiento es del 20 %, y parte de la energía se transforma en calor.

c) El rendimiento es del 2 %, y parte de la energía se transforma en calor.

6. A diario utilizamos aparatos que transforman ener-gía eléctrica en otros tipos de enerener-gía. Indica las transformaciones que se producen en estos: a)Bombilla b)Batidora c)Plancha d)Televisor

7. Sabiendo que la carga de un electrón es de 1,6 ⋅10−19C, ¿a cuántos electrones equivale la

car-ga de 4 µC?

8. Por un conductor circula una corriente de 0,2 A. ¿Cuánto tiempo tiene que transcurrir para que la car-ga que lo ha atravesado sea de 2 C?

9. En el circuito de la figura, indica cuál es el voltíme-tro y cuál es el amperímevoltíme-tro. ¿Qué magnitud mide cada uno de estos aparatos?

10.En una bombilla de bajo consumo aparece: 15 W-220 V. En una normal aparece: 40 W-220 V. Compara su consumo en 150 horas de funciona-miento.

Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08€/kWh, ¿cuánto dinero se ahorra?

11.Un tostador tiene una potencia de funcionamiento de 1200 W. Para tostar dos rebanadas de pan está encendido durante dos minutos.

a) Calcula la energía consumida por el tostador en ese tiempo. Exprésala en kWh y en julios. b) Si el precio de la energía eléctrica es de

0,08€/kWh, calcula el coste mensual del tos-tador si cuatro personas toman dos tostadas al día cada una.

1 3 2

Voltaje (V) Intensidad (mA)

80

3,0 158

4,5 241

320 6,0

402

476 7,5

9,0 1,5 FICHA 1

(5)

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

A

ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) Falso. No se dice nada sobre el precio. b) Falso. Dependerá del grosor de los hilos. c) Falso. Dependerá del grosor de los hilos. d) Falso. Dependerá del grosor de los hilos.

2. a) Como la resistencia se reduce a la mitad, la in-tensidad de corriente se duplicará.

b) Como la resistencia se duplica, la intensidad de corriente se reducirá a la mitad.

c) Como la resistencia se multiplica por cuatro, la intensidad de corriente se reducirá a la cuarta parte.

d) Como la resistencia se divide por cuatro, la inten-sidad de corriente se hará cuatro veces mayor.

3. a)

b) Aplicamos la ley de Ohm:

∆V=I · R→I= = =0,9 A c) Como la resistencia total aumenta, la intensidad

disminuye. En este caso, como la resistencia se duplica, la intensidad se reducirá a 0,45 A.

4.

a) Sí, se cumple la ley de Ohm. b) Aplicando la ley de Ohm:

R= →R= =18,75 Ω

5. La respuesta correcta es la b), porque:

R= ⋅100 = ⋅ 100 = 20 %

6. a) Bombilla: energía eléctrica en luminosa. b) Batidora: energía eléctrica en mecánica. c) Plancha: energía eléctrica en calorífica. d) Televisor: energía eléctrica en luminosa.

7. En este caso:

n= = 2,5 ⋅1013electrones

8. Despejamos el tiempo de la siguiente expresión:

I= →t= = =10 s

9. 1 y 2 son amperímetros, que miden la intensidad de corriente y se colocan en serie; 3 es un voltímetro, que mide la diferencia de potencial y se coloca en paralelo.

10.Para la bombilla de bajo consumo:

E=P⋅t=15 W ⋅ ⋅150 h =2,25 kWh

Para la bombilla normal:

E=40 W ⋅ ⋅150 h =6 kWh

El ahorro conseguido es:

Ahorro =(6 – 2,25) kWh ⋅0,08 €/kWh =0,3 €

11.a) La energía consumida será:

• E=P⋅t=1200 W ⋅2 min ⋅ = = 144 000 J

• E=1200 W ⋅ ⋅2 min ⋅ =

=0,04 kWh

b) Si el tostador funciona 2 minutos al día durante 30 días, el consumo será:

E=0,04 kWh ⋅30 =1,2 kWh Y el precio será:

1,2 kWh ⋅0,08 €/kWh =0,384 € 1 h 60 min 1 kW

103W

60 s 1 min 1 kW

103W

1 kW 103W

2 C 0,2 A q

I q

t 4 µC ⋅10−6

1,6 ⋅10−19

200 1000 Energía obtenida

Energía consumida 6 0,320

∆V I

9 10

∆V R

C µC C e−

A

0 2 4 6 8 10

500

400

300

200

100

0

V (V)

(6)

ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD

8

ACTIVIDADES DE REFUERZO

1. Observa el siguiente montaje:

a) Vamos colocando diferentes materiales entre las placas metálicas para cerrar el circuito, ¿en qué casos se encenderá la bombilla?

b) A continuación completa las siguientes frases: •El ________ y el ________ cierran el ________

porque son materiales ________. Por tanto, la bombilla se ________.

•El ________ y el ________ no ________ el cir-cuito porque son materiales ________. Por tan-to, la bombilla ________.

2. ¿En cuál de los siguientes circuitos aparece correc-tamente representado el sentido de la corriente eléc-trica?

3. Indica el sentido de la corriente en cada uno de los circuitos y señala las bombillas que lucirán y las que no.

4. ¿Cuál es el valor de la resistencia en el siguiente cir-cuito?

Material Se encenderá la bombilla

No se encenderá la bombilla

Clavo

Lápiz de madera

Papel de aluminio

Goma del pelo FICHA 2

1

1 4

2

2

3

2

3 1

5 A 10 V

1

3 A

B

A

C

B

D

C

D

(7)

ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. a) La tabla queda:

b) • El clavoy el papel de aluminiocierran el cir-cuitoporque son materiales conductores. Por tanto, la bombilla se enciende.

• El lápiz de madera y la goma para el pelono cierranel circuito porque son materiales ais-lantes. Por tanto, la bombilla no se encenderá.

2. En el B. Los electrones salen del polo negativo de la pila y vuelven a ella por el polo positivo.

3. (El sentido representado es el convencional, no el real.)

Lucirán todas las bombillas.

No lucirá ninguna bombilla.

Lucirán las bombillas 1 y 3.

Lucirá la única bombilla.

4. En este caso basta con aplicar la ley de Ohm.

∆V=I⋅R→R= = 10 V =2 Ω 5 A ∆V

I

Material Se encenderá la bombilla

No se encenderá la bombilla

Clavo ✔

Lápiz de madera ✔

Papel de aluminio ✔

Goma del pelo ✔

2

3

3

4 1

1

1 2

3

1

5 A 10 V

2 Ω

2

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

ACTIVIDADES

A

B

C

(8)

ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD

8

ACTIVIDADES DE REFUERZO

FICHA 3

1. Observa los circuitos y determina, para cada uno de ellos, cuáles son voltímetros y cuáles son amperíme-tros. Indícalo con la letra A o V, según corresponda.

2. En el siguiente circuito, calcula:

a) La resistencia equivalente del circuito. Dibuja el circuito equivalente con una sola resistencia. b) La intensidad que marca el amperímetro A3

(apli-cando la ley de Ohm).

c) La diferencia de potencial en los extremos de la pila (aplicando la ley de Ohm).

3. En una bombilla de bajo consumo aparece marcado 15 W-220 V. En una bombilla normal, 40 W-220 V. a) ¿Qué dato nos proporciona información del

con-sumo?

b) ¿Qué cantidad de energía consume la bombilla de bajo consumo en 150 h de funcionamiento? Expresa el resultado en kWh.

c) ¿Qué cantidad de energía consume la bombilla normal en el mismo tiempo?

d) Si el precio de la energía eléctrica es de 0,08 €/kWh, ¿cuál es el ahorro que supone uti-lizar bombillas de bajo consumo?

4. En la última columna, calcula el gasto de cada uno de los aparatos en media hora de funcionamiento.

a) Investiga el consumo de algunos de los electro-domésticos que utilizas en tu casa y completa una tabla parecida a la anterior.

b) ¿En qué estancia de la vivienda se encuentran los aparatos que consumen más energía eléc-trica?

5. Observa los circuitos y señala en qué caso se ago-tarán antes las pilas.

Aparato Potencia (W)

Gasto energético (media hora)

Televisor 100

Lavadora 2200

Refrigerador 400

Horno microondas 800

Secador de pelo 1600

8 bombillas 40 cada una

Plancha 1000 A

A

B B

C

D

2 A

A2

A3

A1

R2=4 Ω

R3=2 Ω

R1=1 Ω 5 A

(9)

ACTIVIDADES DE REFUERZO (soluciones)

1. Los amperímetros se colocan en serie, mientras que los voltímetros se colocan en paralelo.

2. a) Primero se calcula la resistencia equivalente a R2

y R3:

= + = + = →

→R2,3=

Luego calculamos la resistencia equivalente del circuito:

RT=R2,3+R1= +1 = Ω

b) 3 A, puesto que la intensidad de corriente se reparte entre las dos ramas.

c) Como conocemos el valor de la resistencia equi-valente y la intensidad de corriente:

∆V=I ⋅R=5 A ⋅ Ω =11,67 V

3. a) El de la potencia eléctrica (número de vatios). b) La energía es igual a la potencia multiplicada por

el tiempo:

E=P1⋅t=0,015 kW ⋅150 h =2,25 kWh

c) Análogamente:

E=P2⋅t=0,040 kW ⋅150 h =6 kWh

d) Coste 1 =0,08 ⋅2,25 =0,18 € Coste 2 =0,08 ⋅6 =1,848 €

El ahorro que supone utilizar bombillas de bajo consumo será, pues:

Ahorro =Coste 2 −Coste 1 = =1,848 €−0,18 €=1,668 €

4. El gasto se calcula multiplicando la potencia por el tiempo de funcionamiento. Si expresamos la poten-cia en kW y el tiempo en horas, el consumo energé-tico vendrá dado en kWh. E=P⋅t.

a) Respuesta libre.

b) En la cocina: hornos, placas de vitrocerámica, la-vadora…

5. Se agotarán antes las pilas en el circuito en que se han colocado en serie (A), pues el voltaje que pro-porcionan es mayor. Es decir, dan más energía a cada carga eléctrica que abandona la pila.

7 3

7 3 4

3 4 3

3 4 1 2 1 4 1 R3

1 R2

1 R2,3

Aparato Potencia (W)

Gasto energético (media hora)

Televisor 100 0,05 kWh Lavadora 2200 1,1 kWh Refrigerador 400 0,2 kWh Horno microondas 800 0,4 kWh Secador de pelo 1600 0,8 kWh 8 bombillas 40 cada una 0,16 kWh Plancha 1000 0,5 kWh

A

B

C

D

A

V

V

V V A

A

A

A A A

RT= Ω

7 3

A

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

(10)

ACTIVIDADES

LA ELECTRICIDAD

8

ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN

1. Explica cómo deben ser las resistencias internas de los voltímetros y de los amperímetros para que nos indiquen con precisión aquellas medidas para las que han sido diseñados:

a) Ambas resistencias internas deben ser muy pe-queñas.

b) Ambas resistencias internas deben ser muy gran-des.

c) La resistencia interna del amperímetro debe ser muy pequeña y la del voltímetro, grande. d) La resistencia interna del amperímetro debe ser

grande y la del voltímetro, muy pequeña.

2. Cuando colocamos varias lámparas en paralelo en un circuito lucen más. Por tanto:

a) La pila se agotará antes. b) No se cumple la ley de Ohm.

c) El voltaje suministrado por la pila se duplica. d) La resistencia total se reduce.

3. Elige la respuesta correcta y justifícala. El material conductor más adecuado para construir una estufa eléctrica es:

a) El que presente poca resistencia eléctrica, ya que permite mejor el paso de las cargas.

b) El que presente mucha resistencia eléctrica, ya que aumenta el efecto Joule.

c) El que trabaje a menor potencial, ya que mejo-ra el rendimiento.

d) Cualquiera es válido siendo un material conduc-tor.

4. Expresa en culombios el valor de la carga de 15 ⋅1020electrones.

5. Un conductor de cobre tiene una sección circular de 0,3 mm2y una longitud de 10 m. ¿Cuánto vale

su resistencia eléctrica? Resistividad del cobre: ρ =1,7 ⋅10−8Ω ⋅m.

6. Un hornillo eléctrico está conectado a la red a 230 V y circula a través de él una corriente de 2 A. La re-sistencia está construida mediante un hilo de cobre de 2 mm2 de sección. Contesta: ¿Cuál es la longitud

del hilo? Resistividad del cobre: ρ = 1,7 ⋅10−8Ω ⋅m.

7. Halla la resistencia equivalente del circuito de la fi-gura:

8. Una pila de 9 V se conecta a dos resistencias en se-rie. Entre los extremos de la primera resistencia, R1,

hay una diferencia de potencial de 2 V. La segun-da resistencia, R2, vale 4Ω. Calcula la intensidad de

corriente y la resistencia R1.

9. En el circuito de la figura, determina la diferencia de potencial y la intensidad de corriente para cada una de las resistencias.

10.Dos resistencias iguales de 10 Ωcada una están co-nectadas en paralelo. A continuación se conecta en serie otra resistencia de 20 Ωy todo el conjunto se conecta a una batería de 30 V. Dibuja el circuito y calcula:

a) La resistencia equivalente.

b) La potencia disipada en la resistencia, conecta-da en serie, de 20 Ω.

c) El calor desprendido en el circuito en 30 minu-tos.

11.En una lámpara aparecen las indicaciones: 40 W-220 V.

Si la bombilla tiene un filamento de 1 mm2de

sec-ción, calcula la longitud del filamento. Resistividad del material: ρ =5 ⋅10−3Ω ⋅m.

4 Ω 6 Ω

3 Ω

10 Ω

6 Ω

3 Ω R5

R6

R1

R2

R4

R3

12 V

4 Ω

5 Ω

6 Ω

(11)

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

A

ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN (soluciones)

1. a) Falso. b) Falso. c) Verdadero. d) Falso.

2. a) Verdadero. b) Falso. c) Falso. d) Verdadero.

3. La b), ya que interesa producir calor: Q=R⋅I2t.

4. Operando obtenemos:

Q=15 ⋅1020electrones

→=240 C

5. Calculando:

R= ρ ⋅ =1,7 ⋅10−8Ω ⋅m =

→R=0,57 Ω

6. Aplicando la ley de Ohm tenemos:

R= = =110 Ω →

→R= ρ ⋅ → I= =12 941 m

7. R2,3=R2+R3=6 Ω +4 Ω =10 Ω. Así:

= + →R2,3,4=5 Ω

R5y R6se pueden reducir a:

= + =R5,6=2 Ω →

→R=R1+R2,3,4+R5,6=3 +5 +2 =10 Ω

8. El circuito formado será:

Como las resistencias están conectadas en serie: ∆V= ∆V1+ ∆V2y I1=I2 → ∆V2=5 V

Aplicando la ley de Ohm:

I= =1,25 A; R1= =3,2 Ω

9. Respuesta gráfica:

La resistencia equivalente del circuito será:

= + + →R=1,62 Ω

En el nudo A: I=I1+I2+I3.

Según la ley de Ohm:

I= =7,4 A

• I1=3 A; • I2=2,4 A; • I3=2 A

10. a) Las dos resistencias conectadas en paralelo equi-valen a:

= + →R=5 Ω

La resistencia equivalente:

R=R1,2+R3=5 +20 =25 Ω

b) Según la ley de Ohm:

I= = =1,2 A

La potencia disipada en la resistencia será: P=I2R=(1,2 A)220 Ω =28,8 W

c) Según la ley de Joule:

Q=I2R t=(1,2 A)225 Ω ⋅1800 s

⋅ 0,24 =15 552 cal

11. Calculamos la resistencia de la lámpara:

P= ∆V⋅I= →R=806,6 Ω →

→R= ρ ⋅ I →I=0,16 m S

∆V2

R 30 V 25Ω ∆V R 1 R2 1 R1 1 R1,2 ∆V R 1 R3 1 R2 1 R1 1 R

∆V1

l1

∆V2

R2 1 R6 1 R5 1 R5,6 1 R4 1 R2,3 1 R2,3,4

R⋅S ρ I S 220 V 2 A ∆V I 10 m 3⋅10−7m2

I S

1,6 ⋅10−19C

1 electrón

R1 R2=4 Ω

I 9 V

I 12 V

4 Ω

5 Ω

(12)

PROBLEMAS RESUELTOS

LA ELECTRICIDAD

8

Planteamiento y resolución

a) Sí, pues ambas están conectadas en serie. Todas las cargas que pasan por la resistencia R1

pa-san también por la resistencia R2.

b) Sí, pues aunque estén asociadas en paralelo, am-bas son iguales y no hay otras resistencias conec-tadas con ellas.

c) No, porque las cargas que pasan por R1luego se

dividen y unas pasan por R y otras por R4.

d) Primero calculamos la resistencia equivalente a las que están en paralelo:

= + = + = →

→ Req 3-4= = 30 Ω

Luego calculamos la resistencia total sumando las tres resistencias en serie:

RT=R1 +R2 +Req 3-4=25 +25 +30 =80 Ω

e) Basta con aplicar la ley de Ohm, puesto que sa-bemos el voltaje y la resistencia total:

I= = =0,15 A=15 mA

f) Como se coloca en serie, el voltaje equivalente será de 12 +12 = 24 V. Por tanto, si se duplica el valor del voltaje, también lo hará el valor de la intensidad total que recorre el circuito, por lo que por R1y R2circularán 2 · 15 = 30 mA.

12 80 ∆V

RT

60 2

2 60 1 60 1 60 1 R4

1 R3

1 Req 3-4

En el siguiente esquema está representado un circuito mixto, es decir, un circuito en el que aparecen elementos agrupados en serie y en paralelo.

a)¿Circulará la misma intensidad de corriente por las dos resistencias R1y R2?

b)¿Circulará la misma intensidad de corriente por las dos resistencias R3y R4?

c)¿Circulará la misma intensidad de corriente por las dos resistencias R1y R4?

d)Calcula la resistencia equivalente del circuito.

e)¿Cuál es la intensidad que pasa por las resistencias R1y R2?

f)¿Cómo variará el valor del apartado anterior si se coloca otra pila de 12 V en serie con la anterior?

Calcula la resistencia equivalente.

Calcula la resistencia equivalente.

Señala si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifica tus respuestas.

a)La intensidad que recorre todas las resistencias de un circuito es la misma, independientemente del valor de las resistencias.

b)La intensidad que recorre todas las resistencias de un circuito depende del voltaje del generador.

c)Cuando hay dos resistencias agrupadas en paralelo, la mitad de las cargas eléctricas se van por una y, la otra mitad, por la otra.

3

2 1

PROBLEMA RESUELTO 1

ACTIVIDADES

12 V

R3=60 Ω

R1=25 Ω R2=25 Ω

R4=60 Ω

12 V

12 V R2

R1=10 Ω

R=30 Ω(todas)

R3 R4

(13)

PROGRAMACIÓN

DE

AULA

Y

ACTIVIDADES

Planteamiento y resolución

El circuito formado se representa así:

a) Las resistencias están conectadas en serie, por tanto, la resistencia equivalente valdrá:

R=R1+R2+R3= 15 Ω +5 Ω +3 Ω = 23

b) Para calcular la intensidad que circula por el cir-cuito, aplicamos la ley de Ohm:

I= = =0,52 A

Como las resistencias están conectadas en se-rie, la intensidad en todas ellas es la misma:

I=I1=I2=I3=0,52 A

c) La diferencia de potencial en cada una de las re-sistencias depende de su valor. Aplicamos la ley de Ohm a cada una de las resistencias: • ∆V1=I⋅R1=0,52 A ⋅15 Ω =7,8 V

• ∆V2=I⋅R2=0,52 A ⋅5 Ω =2,6 V

• ∆V3=I⋅R3=0,52 A ⋅3 Ω =1,6 V

12 V 23Ω ∆V

R

A una pila de 12 V se conectan en serie tres resistencias de 15, 5 y 3 , respectivamente. Realiza un esquema del circuito formado y calcula:

a) La resistencia equivalente.

b) La intensidad que circula por el circuito y la que circula por cada una de las resistencias.

c) El voltaje en cada una de las resistencias.

En el circuito de la figura, calcula:

a) El valor de la resistencia R1.

b) La diferencia de potencial en R2.

c)V entre los extremos de la pila.

Sol.: a) 40 Ω; b) 4,5 V; c) 16,5 V

Una bombilla conectada a 230 V deja pasar por ella una intensidad de corriente de 1,5 A. Calcula:

a) La resistencia que tiene la bombilla. b) La carga eléctrica que ha circulado por la

mis-ma en 1 hora.

Sol.: a) 153,3 Ω; b) 5400 C

En el circuito de la figura:

a) ¿Cuánto marca el voltímetro V? b) ¿Cuánto marca el amperímetro A? c) ¿Cuánto vale la resistencia R ?

Sol.: a) 125 V; b) 1,25 A; c) 100 Ω

A una pila de 12 V se conectan en serie tres resistencias de 10, 15 y 5 ,

respectivamente. Calcula la intensidad de corriente y la diferencia de potencial en cada una de las resistencias.

Sol.: 0,4 A; 4 V; 6 V; 2 V

4 3

2 1

PROBLEMA RESUELTO 2

ACTIVIDADES

I 12 V

R1 R2 R3

84

A

R

V 105 V

230 V

R1 R2=15 Ω

12 V

∆V

V V

(14)

Planteamiento y resolución

Las indicaciones que aparecen significan:

• La tensión máxima a la que se puede conectar: ∆V=220 V.

• La potencia eléctrica: P=40 W.

a) La intensidad de corriente que circula por la bom-billa cuando se conecta a dicha tensión es:

I= = =0,18 A

b) La resistencia de la bombilla la calculamos apli-cando la ley de Ohm:

R= = =1222

c) La potencia eléctrica equivale a la cantidad de energía eléctrica consumida por la bombilla en la

unidad de tiempo. Si la bombilla ha estado fun-cionando durante 8 h:

E=P⋅t=40 W ⋅ ⋅8 h =0,32 kWh

d) El calor que desprende una resistencia se puede determinar aplicando la ley de Joule:

Q=I 2Rt=(0,18 A)21222 Ω ⋅60 s

⋅0,24 cal/J =570,13 cal

e) La potencia desarrollada depende de la tensión: P= ∆V⋅I. Por tanto, conectada a 110 V desarro-llará menor potencia:

P= ∆V⋅I= ∆V⋅ = = →

→ P=9,9 W

Esto se traduce en que la bombilla luce menos. 1102

1 222 ∆V2

R ∆V

R 1 kW 103W

220 V 0,18 A ∆V

I

40 W 220 V P

∆V

En el casquillo de una bombilla aparece la inscripción 220 V-40 W. Con estos datos, calcula:

a)La intensidad de corriente que pasa por la bombilla cuando se conecta a la tensión indicada.

b)La resistencia de la bombilla.

c)La energía eléctrica consumida en 8 horas de funcionamiento, expresada en kWh.

d)La cantidad de calor irradiada por la bombilla en 1 minuto de funcionamiento.

e)Si la bombilla se conecta a una tensión de 110 V, ¿desarrollará la misma potencia?

Un calefactor de 1250 W de potencia funciona durante 1 hora y 40 minutos. La resistencia de la máquina es de 100 . Calcula:

a)La intensidad de corriente que circula. b)Si el 70 % de la energía consumida

se desprende en forma de calor, determina la cantidad de calor que se desprende en ese tiempo.

Sol.: a) 3,53 A; b) 1,26 ⋅106cal Calcula la resistencia de:

a)Una bombilla de 100 W-230 V. b)Una plancha de 850 W-230 V. c)¿En cuál de los aparatos se produce

más cantidad de calor?

Sol.: a) 529 Ω; b) 62,2 Ω; c) En la plancha

Al salir de casa, olvidamos apagar el televisor. Si la potencia consumida del aparato es de 300 W y estamos fuera de casa durante 6 horas, ¿cuánto nos habrá costado el descuido? El precio de la energía eléctrica es de 0,08 /kWh.

Sol.: 0,144

Un hornillo tiene las siguientes

especificaciones: 520 W-230 V. Si se conecta a 230 V, resuelve y determina:

a)La intensidad que circula por el hornillo.

b)Su resistencia.

c)La energía calorífica desprendida en el hornillo en 25 minutos.

Sol.: a) 2,26 A; b) 101,7Ω; c) 186 999 cal

4 3

2 1

PROBLEMA RESUELTO 3

ACTIVIDADES

PROBLEMAS RESUELTOS

LA ELECTRICIDAD

8

(15)
(16)

N o t a s

Figure

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Referencias

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