Física II
Trabajo colaborativo Semanas 2 - 7 Ley de Ohm Mayo de 2018 E n este este tr tr aba abaj o colab colabo or ati ati vo, vo, hay dos dos fases. fases. L a pr pr i mer a es es I N D I V I D UA L ( sem semana 2 y 3 del del 21 de ma mayo al al 5 de junio por rece receso so de Sem Semana Sant Santa a), ca cada estud studian iantte debe hace hacerr su su expe xperi mento nto vir tual ual y anexa nexarr una una tabla como i magen con con los dat datos os en en el F OR ORO O D E SU G R UP UPO O tal y com como apa aparr ece en las instrucci i nstruccio ones nes abajo. abajo. L a seg seg unda es una fase G R UP A L ( de la sema semana na 3 a la 7, o sea sea de del 4 de j unio uni o al al 7 de j unio), uni o), discutir discuti r án y harán harán las comparaciones para responder al cuestionario grupal que deben ir consignados en UN SOLO D OC OCUM UM E N T O en PD F y enviad enviado o al al fo f or o grupa gr upal.l. N o se r ecib ci be más un do docume cumento por por g r upo upo ni por por otros me medios que no sea sea el foro, foro, POR F AV OR NO I NSI NS I STA . La calificación máxima es de 100 puntos. Para participar en la fase grupal es obligatorio participar en la fase individual, de lo contrario tendrá cero (0,0) puntos. La fase individual no es calificable, pero si un estudiante pa participo rticipo sólo sólo en la fase fase individu individua al y no en la grup gr upa al al fina fi nall de la califi califi cac cación se le dará hast hasta a máxim xi mo 15 punt untos.
INTRODUCCIÓN Las principales aplicaciones de la electricidad se obtienen del movimiento de las cargas eléctricas por los medios conductores. Estas cargas, que forman corrientes en su desplazamiento, se usan para transportar energía de unos lugares a otros de forma segura y eficaz.
Corriente eléctrica Toda carga sometida a la acción de un campo eléctrico tiende a moverse conforme a los siguientes principios: Las cargas positivas pasan de puntos de mayor a menor potencial electrostático. Las cargas negativas tienden a desplazarse de los puntos de menor potencial del campo a los de potencial mayor. El movimiento de las cargas ordenado, continuo y sistemático se denomina corriente eléctrica . Para que se produzca esta esta corriente corriente es necesario necesario la la presencia presencia de cargas libres en el medio de conducción. Ejemplos comunes de corriente eléctrica son los movimientos de los electrones libres en los metales y de los iones en las disoluciones.
Corriente eléctrica generada por el movimiento de electrones libres en un metal.
Intensidad de corriente La magnitud de una corriente eléctrica se determina por su intensidad, de símbolo I, que se define como la cantidad de cargas eléctricas que atraviesan una determinada superficie por unidad de tiempo. Es decir:
I
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Q t
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Circuitos eléctricos Una corriente eléctrica que fluye por un medio conductor cerrado sobre sí mismo constituye un circuito eléctrico. Dentro de un circuito pueden existir diversos componentes, como un generador (pila, batería), un hilo conductor (por ejemplo, de cobre u otro metal), condensadores, interruptores, etc. Por el principio de conservación de la carga, la intensidad de corriente de un circuito cerrado debe ser constante. Aunque en los circuitos habituales la corriente se debe al movimiento de los electrones (cargas negativas), tradicionalmente se creyó que las que se movían eran las cargas positivas. Así, aunque el sentido real de la corriente va, en general, del polo negativo al positivo, se ha convenido en asignar a la corriente eléctrica un sentido del polo positivo al negativo.
Resistencia y resistividad Todo componente de un circuito eléctrico muestra una oposición, aunque sea mínima, al paso de la corriente. La magnitud que mide esta oposición, llamada resistencia eléctrica , se define como el cociente entre la diferencia de potencial entre dos puntos y la intensidad de corriente que circula por ellos: R
V A
V B
I
La resistencia se mide en ohmios (símbolo W), donde 1 W = 1 V / 1 A. Esta magnitud depende de las características geométricas del cuerpo y de un factor intrínseco del mismo llamado resistividad (símbolo r). La relación entre la resistencia eléctrica y la resistividad viene dada por:
R
L
A
siendo L la longitud del cuerpo y A su superficie.
Ley de Ohm El valor de la resistencia de un conductor metálico es constante sea cual sea la intensidad de corriente que lo atraviesa y la diferencia de potencial existente entre sus extremos. Este principio se conoce como ley de Ohm (físico alemán que vivió entre 1789 y 1854). V
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IR
Física II Corriente eléctrica generada por iones en movimiento en el seno de una disolución. Las gráficas corresponden a tres conductores metálicos diferentes, de manera que la recta tiene una pendiente igual a la resistencia del conductor. Tomada de: https://www.hiru.eus/es/fisica/circuitos-electricos-ley-de-ohm
Actividad primera fase (INDIVIDUAL) Ingrese al siguiente enlace https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuitconstruction-kit-dc-virtual-lab_es.html En esta simulación encontrará: Voltímetros, Amperímetros, baterías, resistencias, bombillas, interruptores y cables de conexión. Arrastre hacia el panel una batería, una resistencia, cables de conexión. Coloque un amperímetro entre la batería y la resistencia, como se muestra en la figura del simulador.
Mida el valor de la corriente en el circuito y del voltaje de la batería y anótelas en la siguiente tabla. Repita el experimento usando la misma resistencia, pero colocando dos baterías en serie como fuente de voltaje y anote los valores que registra el voltímetro y el amperímetro en la tabla 1. Repita el experimento hasta tener cinco baterías en serie. Amperímetro(A) VBaterys(V)
Tabla 1: Resultados experimento individual
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Física II 1. Realice la gráfica del voltaje total de las beterías en función de la corriente que registra el amperímetro. 2. Determine por regresión lineal el valor dela pendiente de la recta obtenida.
Importante Cada estudiante debe publicar en el foro de su subgrupo una imagen que contenga (Tabla de datos, la gráfica y los valores de la regresión realizada, de acuerdo con la ley de ohm) esta imagen debe ser visible sin necesidad de abrir un documento o ir a un enlace web. Si el estudiante carga un archivo o enlaza una dirección, se entiende que no hizo el aporte y por lo tanto su nota máxima en el trabajo colaborativo será de 15/100. Plazo máximo el día máximo
el día 03 de junio: Nota: Consultar en preguntas frecuentes, ¿Cómo subir una imagen al foro?
Actividad segunda fase (GRUPAL) En esta actividad deben realizar otra práctica adicional usando el mismo simulador, pero ahora en lugar de ir colocando baterías, deben ir adicionando resistencias y dejar una sola batería. Para ir anotando los valores de la resistencia equivalente (colocando varias en serie e en paralelo) manteniendo una sola batería en el circuito (asegúrese de ajustar el mismo valor de voltaje). Anotar la corriente total que registra el amperímetro y los valores de resistencia equivalente del circuito en cada caso. Realizar esto para circo configuraciones de resistencias y anotar los valores de corriente y resistencia equivalente en la siguiente tabla. R equivalente(Ω)
IAmperimetro(A)
Tabla 2: Resultados experimento grupal 1. 2. 3. 4. 5.
Realice una gráfica de Corriente total I vs. Resistencia equivalente R Calcule por regresión lineal el valor de la pendiente de la recta. Explique su significado físico. Compare el valor de la pendiente con el valor del voltaje de la batería. De acuerdo con el numeral 4 realizar el cálculo del error relativo porcentual en la determinación del voltaje de la batería. 6. Repetir el numeral anterior, pero con el resultado para la resistencia en la parte individual. Error (%)
V T
V Med
V T
x100%
Realice un consolidado con el mejor de los resultados individuales y y esta actividad. Realice un documento de informe en pdf con las dos partes desarrolladas. 1. Relación Voltaje vs. Corriente para resistencia constante. 2. Relación Corriente vs. Resistencia para voltaje constante. Para el informe en .pdf se deben tener en cuenta: Título, Integrantes, resumen, Introducción, procedimiento,
resultados, gráficas, análisis y regresiones y conclusiones, bibliografía.
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Preguntas Frecuentes: Para ver la respuesta a cada pregunta de clic sobre ella. 1. ¿Dónde puedo identificar quiénes son los integrantes de mi grupo ? 2. ¿Cómo insertar imágenes en una publicación ? 3. ¿Cómo escribir texto matemático una publicación? (Manual editor WIRIS).
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
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Claridad en la elaboración de las tablas, gráficas y los cálculos de regresiones en la participación individual en el foro del subgrupo.
15 puntos
Comunicación escrita clara y concisa. Congruencia entre los cálculos y las respetivas comparaciones de teoría y experimento.
25 puntos
Capacidad de análisis para interpretar resultados numéricos y hacer el tratamiento estadístico correspondiente.
30 puntos
Trabajo en equipo y participación en los foros tanto de forma individua como de forma grupal para retroalimentar la elaboración del documento final (entrega grupal)
30 puntos
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