GRADO 6 (FÍSICA)

I PERÍODO

UNIDAD 1: ELECTRIZACIÓN DE LA MATERIA E INTERACCIONES ENTRE LAS CARGAS.

APRENDIZAJE: Identifica las propiedades, estructura y composición de la materia, y a su vez algunas tendencias o similitudes existentes en las propiedades periódicas de átomos de distintos elementos

•     Antecedentes históricos
• Botella de Leyden
• El descubrimiento del electrón
• La carga eléctrica como propiedad de la materia.
• Los átomos y los iones.
• Modelos atómicos.

TEMA N°1: ANTECEDENTES HISTÓRICOS

HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD

Thales de Miletus (630−550 AC) fue el primero, que cerca del 600 AC, conociera el hecho de que el ámbar, al ser frotado adquiere el poder de atracción sobre algunos objetos.

Sin embargo fue el filósofo Griego Theophrastus (374−287 AC) el primero, que en un tratado escrito tres siglos después, estableció que otras sustancias tienen este mismo poder, dejando así constancia del primer estudio científico sobre la electricidad.

En 1600, la Reina Elizabeth I ordena al Físico Real Willian Gilbert (1544−1603) estudiar los imanes para mejorar la exactitud de las Brújulas usadas en la navegación, siendo éste trabajo la base principal para la definición de los fundamentos de la Electrostática y Magnetismo.

Gilbert fue el primero en aplicar el término Electricidad del Griego "elektron" = ámbar.
Gilbert es la unidad de medida de la fuerza magnetomotriz

En 1752, Benjamín Franklin (1706−1790) demostró la naturaleza eléctrica de los rayos. Desarrolló la teoría de que la electricidad es un fluido que existe en la materia y su flujo se debe al exceso o efecto del mismo en ella. Invento el pararrayos.  En 1780 inventa los lentes Bifocales.

 En 1776, Charles Agustín de Coulomb (1736−1806) inventó la balanza de torsión con la cual, midió con exactitud la fuerza entre las cargas eléctricas y corroboró que dicha fuerza era proporcional al producto de las cargas individuales e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Coulomb es la unidad de medida de Carga eléctrica.

En 1800, Alejandro Volta (1745−1827) construye la primera celda Electrostática y la batería capaz de producir corriente eléctrica. Su inspiración le vino del estudio realizado por el Físico Italiano Luigi Galvani (1737−1798) sobre las corrientes nerviosas−eléctricas en las ancas de ranas. Galvani propuso la teoría de la Electricidad Animal, lo cual contrarió a Volta, quien creía que las contracciones musculares eran el resultado del contacto de los dos metales con el músculo. Sus investigaciones posteriores le permitieron elaborar una celda química capaz de producir corriente continua, fue así como desarrollo la Pila.
Volt es la unidad de medida del potencial eléctrico (Tensión).

Desde 1801 a 1815, Sir Humphry Davy (1778−1829) desarrolla la electroquímica (nombre asignado por él mismo), explorando el uso de la pila de Volta o batería, y tratando de entender como ésta funciona.

En 1801 observa el arco eléctrico y la incandescencia en un conductor energizado con una batería.Entre 1806 y 1808 publica el resultado de sus investigaciones sobre la electrólisis, donde logra la separación del Magnesio, Bario, Estroncio, Calcio, Sodio, Potasio y Boro.

En 1807 fabrica una pila con más de 2000 placas doble, con la cual descubre el Cloro y demuestra que es un elemento, en vez de un ácido.

 En 1815 inventa la lámpara de seguridad para los mineros. Sin ningún lugar a duda, el descubrimiento más importante lo realiza ese mismo año, cuando descubre al joven Michael Faraday y lo toma como asistente.

En 1819, El científico Danés Hans Christian Oersted (1777−1851) descubre el electromagnetismo, cuando en un experimento para sus estudiantes, la aguja de la brújula colocada accidentalmente cerca de un cable energizado por una pila voltaica, se movió. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la Electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo.
Oersted es la unidad de medida de la Reluctancia Magnética

En 1823, Andre−Marie Ampere (1775−1836) establece los principios de la electrodinámica, cuando llega a la conclusión de que la Fuerza Electromotriz es producto de dos efectos: La tensión eléctrica y la corriente eléctrica. Experimenta con conductores, determinando que estos se atraen si las corrientes fluyen en la misma dirección, y se repelen cuando fluyen en contra.
Ampere produce un excelente resultado matemático de los fenómenos estudiados por Oersted.
Ampere es la unidad de medida de la corriente eléctrica.

En 1826, El físico Alemán Georg Simon Ohm (1789−1854) fue quien formuló con exactitud la ley de las corrientes eléctricas, definiendo la relación exacta entre la tensión y la corriente. Desde entonces, esta ley se conoce como la ley de Ohm.
Ohm es la unidad de medida de la Resistencia Eléctrica.

 R= V / I                     Ohm = Volt / Amper

En 1831, Michael Faraday (1791−1867) a los 14 años trabajaba como encuadernador, lo cual le permitió tener el tiempo necesario para leer y desarrollar su interés por la Física y Química. A pesar de su baja preparación formal, dio un paso fundamental en el desarrollo de la electricidad al establecer que el magnetismo produce electricidad a través del movimiento.
Faradio es la unidad de medida de la Capacitancia Eléctrica.
La tensión inducida en la bobina que se mueve en campo magnético no uniforme fue demostrada por Faraday.

En 1835, Simule F.B. Morse (1791−1867), mientras regresaba de uno de sus viajes, concibe la idea de un simple circuito electromagnético para transmitir información, El Telégrafo. En 1835 construye el primer telégrafo.

 En 1837 se asocia con Henry y Vail con el fin de obtener financiamiento del Congreso de USA para su desarrollo, fracasa el intento, prosigue solo, obteniendo el éxito en 1843, cuando el congreso le aprueba el desarrollo de una línea de 41 millas desde Baltimor hasta el Capitolio en Washington D.C. La cual construye en 1844.

En 1840−42, James Prescott Joule (1818−1889) Físico Inglés, quien descubrió la equivalencia entre trabajo mecánico y la caloría, y el científico Alemán Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz (1821−1894), quien definió la primera ley de la termodinámica demostraron que los circuitos eléctricos cumplían con la ley de la conservación de la energía y que la Electricidad era una forma de Energía. Adicionalmente, Joule inventó la soldadura eléctrica de arco y demostró que el calor generado por la corriente eléctrica era proporcional al cuadrado de la corriente.
Joule es la unidad de medida de Energía.

En 1845, Gustav Robert Kirchhoff (1824−1887) Físico Alemán a los 21 años de edad, anunció las leyes que permiten calcular las corrientes, y tensiones en redes eléctricas. Conocidas como Leyes de Kirchhoff I y II. Estableció las técnicas para el análisis espectral, con la cual determinó la composición del sol.

 En 1854, El matemático Inglés William Thomson (Lord Kelvin) (1824−1907, con su trabajo sobre el análisis teórico sobre transmisión por cable, hizo posible el desarrollo del cable transatlántico.En 1851 definió la Segunda Ley de la Termodinámica. En 1858 Inventó el cable flexible.
 Kelvin es la unidad de medida de temperatura absoluta.

En 1870, James Clerk Maxwell (1831−1879) Matemático Inglés formuló las cuatro ecuaciones que sirven de fundamento de la teoría Electromagnética. Dedujo que la Luz es una onda electromagnética, y que la energía se transmite por ondas electromagnéticas a la velocidad de la Luz Maxwell es la unidad del flujo Magnético.

En 1879, el Físico Inglés Joseph John Thomson (1856−1940) demostró que los rayos catódicos estaban constituido de partículas atómicas de carga negativas la cual el llamó ¨Corpúsculos¨ y hoy en día los conocemos como Electrones.

En 1881, Thomas Alva Edison (1847−1931) produce la primera Lámpara Incandescente con un filamento de algodón carbonizado. Este filamento permaneció encendido por 44 horas.

En 1881 desarrolló el filamento de bambú con 1.7 lúmenes por vatios. En 1904 el filamento de tungsteno con una eficiencia de 7.9 lúmenes por vatios. En 1910 la lámpara de 100 w con rendimiento de 10 lúmenes por vatios.

 Hoy en día, las lámparas incandescentes de filamento de tungsteno de 100 w tienen un rendimiento del orden de 18 lúmenes por vatios. En 1882 Edison instaló el primer sistema eléctrico para vender energía para la iluminación incandescente, en los Estados Unidos para la estación Pearl Street de la ciudad de New York.  El sistema fue en CD tres hilos, 220−110 v con una potencia total de 30 kw.

 En 1884, Heinrich Rudolf Hertz (1847−1894) demostró la validez de las ecuaciones de Maxwell y las reescribió, en la forma que hoy en día es conocida.

En 1888 Hertz recibió el reconocimiento por sus trabajos sobre las Ondas Electromagnéticas: propagación, polarización y reflexión de ondas. Con Hertz se abre la puerta para el desarrollo de la radio. Hertz es la unidad de medida de la frecuencia.

ACTIVIDAD: Lee detenidamente la historia de la electricidad y responde:

1. ¿cuál fue el descubrimiento más importante en la electricidad?
2. De acuerdo con el vídeo anterior, ¿quienes son los dos científicos a los que se refería, cuales son sus descubrimientos?
3. ¿consideras necesario el ahorro de la energía eléctrica?
4. construye dibujos que representen los descubrimientos
4. ¿Quién descubrió el electrón?
5. ¿científico que descubrió y explicó la naturaleza eléctrica de los rayos?
6. ¿cómo se llama el científico que construyó la primera pila eléctrica?

LOS ÁTOMOS

actividad: de acuerdo con los videos

1. ¿existen cargas eléctricas en el aire que respiras?

2. completa: la materia está formada por _____________

3. los electrones tienen carga _________, los protones _________ y los neutrones ___________.

4. cuando un átomo pierde electrones se le llama ión ______

5. cuando un átomo gana electrones se llama _____ negativo

TEMA N°3: LA CARGA ELÉCTRICA

II PERÍODO

UNIDAD 2: INTERACCIONES ENTRE LAS CARGAS ELÉCTRICAS

APRENDIZAJE: Comprende cómo los cuerpos pueden ser cargados eléctricamente asociando esta carga a efectos de atracción y repulsión.

• La carga eléctrica
• Fuerza eléctrica
• Electrización por inducción
• Electrización por Conducción.
• Conservación de la carga eléctrica.
• Instrumentos de detección

III PERÍODO 

UNIDAD 3: LA ELECTRICIDAD.

APRENDIZAJE: Comprende que un circuito eléctrico básico está formado por un generador o fuente (pila), conductores (cables) y uno o más dispositivos (bombillos, motores, timbres), que deben estar conectados apropiadamente (por sus dos polos) para que funcionen y produzcan diferentes efectos.

• La electricidad.
• Generador de energía eléctrica.
• La corriente eléctrica
• Corriente continua
• Corriente alterna
• Voltaje
• Resistencia
• Ley de ohm
• Circuitos eléctricos

PREGUNTAS DE EXPLORACIÓN:

1. ¿Es posible que hoy en día podamos realizar todas nuestras labores sin energía eléctrica?

2. ¿Cómo se genera, transmite y distribuye la electricidad que se usa en los hogares y en el colegio?

 (PODRÁS DESCARGAR LAS DIAPOSITIVAS EXPLICADAS EN CLASE AQUÍ)

TEMA N°1: LA ELECTRICIDAD

Electricidad La electricidad es un flujo de electrones a través de un medio que sea capaz de permitir su circulación. (Clik para ver documento)

ver vídeo de electricidad

TEMA N°2: GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA

La energía eléctrica se produce, a escala industrial, en las centrales eléctricas. Una central eléctrica es una "fábrica de corriente eléctrica". La forma más habitual de producir energía eléctrica es usando un alternador.

Un alternador está formado por un rollo de hilo conductor (bobina) que puede girar, y un imán que está fijo.

La bobina gira dentro del imán, impulsada por el giro de una turbina que, a su vez, se hace girar gracias a un fluido en movimiento.

Por último, la corriente eléctrica se modifica en un transformador, que la "prepara" para ser transportada.

Tipos de centrales eléctricas (clik para ver documento)

TEMA N°3: LA CORRIENTE ELÉCTRICA

La energía eléctrica producida por frotamiento de una regla no se puede aprovechar. Para poder utilizar la energía eléctrica se precisa un flujo continuo de electricidad, es decir, una corriente eléctrica.

La pila eléctrica es un ejemplo de aparato que produce corriente eléctrica. Ésta transforma la energía química de los materiales que la componen en energía eléctrica.al corriente a través de ellos. Buenos conductores eléctricos son los metales.

Materiales conductores de la electricidad: son aquellos que dejan pasar 

Materiales aislantes de la electricidad: son aquellos que no permiten que la electricidad pase a través de ellos. La madera y el plástico son materiales aislantes.

Algunos conductores de la electricidad ofrecen más resistencia que otros a su paso calentándose, y en algunos casos emitiendo luz. Es con estos materiales con los que se fabrican los filamentos de bombillas y estufas eléctricas.

TEMA N°4: CLASES DE CORRIENTE

Se distinguen dos tipos de corrientes: Corriente continua: Es aquella corriente en donde los electrones circulan en la misma cantidad y sentido, es decir, que fluye en una misma dirección. Su polaridad es invariable y hace que fluya una corriente de amplitud relativamente constante a través de una carga. A este tipo de corriente se le conoce como corriente continua (cc) o corriente directa (cd), y es generada por una pila o batería.

Este tipo de corriente es muy utilizada en los aparatos electrónicos portátiles que requieren de un voltaje relativamente pequeño. Generalmente estos aparatos no pueden tener cambios de polaridad, ya que puede acarrear daños irreversibles en el equipo.

Corriente alterna: La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.  Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y sin ella no podríamos utilizar nuestros artefactos eléctricos y no tendríamos iluminación en nuestros hogares. Este tipo de corriente puede ser generada por un alternador o dinamo, la cual convierten energía mecánica en eléctrica.

El mecanismo que lo constituye es un elemento giratorio llamado rotor, accionado por una turbina el cual al girar en el interior de un campo magnético (masa), induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. A este tipo de corriente se le conoce como corriente alterna (a).

TEMA N°5: CIRCUITOS ELÉCTRICOS

En nuestra vida diaria utilizamos muchos aparatos o receptores eléctricos: Estufas, motores, lámparas.... Pero para que funcionen es preciso instalar circuitos eléctricos que repartan y regulen la energía eléctrica.

Un circuito eléctrico es un conjunto de conductores, generadores de corriente, interruptores, bombillas y otros aparatos o receptores eléctricos a través de los cuales puede circular la corriente eléctrica.

Un circuito muy sencillo es el formado por un enchufe, un interruptor y una lámpara que ilumine nuestra habitación. El enchufe puede ser sustituido por una pila.

El circuito eléctrico elemental.

El circuito eléctrico es el recorrido preestablecido por por el que se desplazan las cargas eléctricas.

Circuito elemental

Las cargas eléctrica que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores...) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

TEMA N°6: VOLTAJE Y RESISTENCIA

El flujo de electricidad por un objeto, como un cable, se conoce como corriente (I). Se mide en amperios (A); si la corriente es muy pequeña entonces se describe en mili amperios (mA), 1000 mA = 1A. La fuerza conductora (presión eléctrica) tras el flujo de una corriente se conoce como voltaje y se mide en voltios (V) (también se puede referir al voltaje como la diferencia potencial o fuerza electromotora). La propiedad de un material que limita el flujo de corriente se conoce como resistencia (R), la unidad de resistencia es el ohmio (Ω). La denominación más correcta de la resistencia a una corriente alterna es impedancia pero, en esta aplicación, consideraremos que resistencia e impedancia son equivalentes.

La relación entre corriente, voltaje y resistencia se expresa por la ley de Ohn. Determina que la corriente que fluye en un circuito es directamente proporcionar al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito, siempre que la temperatura se mantenga constante.

Ley de Ohm:        Corriente (I) = Voltaje (V) / Resistencia (R)

Para incrementar el flujo de corriente en un circuito, se debe elevar el voltaje o reducir la resistencia.

TEMA N°7: CLASES DE CIRCUITOS

Los circuitos que encontramos en muchos dispositivos son muy complejos, pero todos incluyen internamente determinados tipos de conexiones básicas: serie y paralelo

1. Circuito simple: Un circuito simple es aquel cuya composición es sencilla, por ejemplo el circuito conformado por un foco o bombilla, una pila y un interruptor (un apagador).
2. Circuito abierto: Se les llama circuitos abiertos a todos aquellos en los que no circula la corriente eléctrica, por hallarse interrumpido el paso de la misma por alguna incomunicación en el circuito.
3. Circuitos en serie: un circuito de este tipo es de los más sencillos que existen. Se trata de un circuito cuyos componentes están conectados sucesivamente, en serie, por lo que la intensidad de la corriente eléctrica es prácticamente la misma en todos ellos. Se utilizan en instalaciones que no requieren de un cambio en la corriente, como puede ser el alumbrado público.
4. Circuitos en paralelo: En este caso la corriente o energía eléctrica se divide en dos. Así, la intensidad que pasa por el generador se mantiene prácticamente constante. La mayoría de las veces este tipo de circuito se utiliza para la distribución de energía en todo tipo de aplicaciones.

Circuito en Paralelo

5. Circuitos Mixtos: en este caso, el circuito se construye a partir de un número de subcircuitos en serie que se agrupan en paralelo. Estos son la combinación de los circuitos en serie y en paralelo.

Actividades

IV PERÍODO 

UNIDAD 3: MAGNETISMO

APRENDIZAJE:  Identifica la acción de las fuerzas eléctricas y magnéticas en relación con las cargas eléctricas y las propiedades magnéticas de los cuerpos.

• Inducción electromagnética.
• Corriente inducida. 
• La intensidad.
• Electromagnetismo y movimiento.
• Aplicaciones del electromagnetismo.