PRÁCTICA DE FÍSICA 5º AÑO

TRABAJO PRÁCTICO Nº 1 ESTUDIO DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se podrá cargar los cuerpos eléctricamente aplicando métodos sencillos? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Identificar la interacción entre cuerpos electrizados. 2.- Comparar las interacciones eléctricas y gravitacionales. MARCO TEÓRICO Es un hecho muy natural entre nosotros, que cuando una barra de plástico o un bolígrafo son frotados con un paño de lana, aquellos adquieren la propiedad de atraer cuerpos muy livianos tales como trocitos de papel, de corcho o partículas de polvo. Estos mismos fenómenos pueden observarse si se usa una varilla de vidrio o de ebonita. Estos fenómenos no son nuevos, puesto que desde la antigüedad han sido conocidos, probablemente el primero en realizar una observación científica de este fenómeno se le acredita al filósofo y matemático griego Thales de Mileto, en el año 600 A.C., cuando observó que el ámbar al ser frotado con un paño seco adquiría la propiedad de atraer cuerpos ligeros, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno. Más tarde en el año 1660 el médico físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas, una positiva (+) y otra negativa (-). A ese fenómeno Gilbert lo llamó electricidad por analogía con elektron, nombre que en griego significa ámbar. Lo que ocurre en este fenómeno es que al frotar con un paño el ámbar, éste se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a los átomos del paño con el cual se frota. De esta manera los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (cationes) con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (aniones), con exceso de electrones. A la propiedad que adquirían ciertos cuerpos en atraer cuerpos ligeros cuando eran frotados convenientemente se le llamó electricidad por frotamiento diciéndose que dichos cuerpos están electrizados.

Para hacer el estudio de estas interacciones se hará uso del péndulo eléctrico y del electroscopio. El primero consiste en una pequeña esfera de médula de sauco, corcho o anime colgado de un hilo de seda y el segundo es un dispositivo que tiene como función detectar la presencia de carga en un cuerpo. MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Utilizando métodos sencillos se pueden cargar eléctricamente los cuerpos. Variable Independiente Utilización de métodos sencillos. Variable Dependiente Carga eléctrica de los cuerpos. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder las siguientes cuestiones. 1.- ¿Por qué se dice que un átomo es eléctricamente neutro? 2.- ¿Cuándo un cuerpo queda con carga negativa? 3.- ¿Cuándo un cuerpo queda con carga positiva? 4.-Escribe la diferencia entre los conductores, aisladores y semiconductores. 5.-Explica por qué al frotar un cuerpo conductor con otro ambos se cargan 6.-Explica en qué consiste la carga por inducción 7.-Explica cómo cargas un electroscopio con carga positiva: a) Por contacto b) Por inducción 8.-Explica cómo cargas un electroscopio con carga negativa: a) Por contacto b) Por inducción

MATERIALES A UTILIZAR Esferitas de anime, corcho o médula de sauco, barra de plástico o peine de plástico, barra de vidrio, barra de ámbar, electroscopio, papel de seda, péndulo electrostático, paños de lana y de seda. ACTIVIDAD Nº 1 Verificar la acción de las cargas eléctricas por frotamiento que presentan algunos cuerpos. Ubica sobre la mesa de trabajo los pedacitos de papel de seda previamente cortados. Frota la barra de plástico con el paño de lana y acércala a los pedacitos de papel. a.- ¿Qué observas? b.- ¿Qué cargas adquirieron el paño de lana y la barra de plástico al ser frotados? Repite la actividad anterior, pero ahora frota la barra de vidrio con el paño de seda y acércala a los papelitos. a.- ¿Qué observas? b.- ¿Qué cargas adquirieron el paño de seda y la barra de vidrio al ser frotados?

ACTIVIDAD Nº 2 Usar el péndulo eléctrico. Hagamos uso del dispositivo llamado péndulo eléctrico, el cual se muestra en la figura.

1) Acerca a la esferita, primero la barra de plástico y luego la barra de vidrio sin frotarlas. a.- ¿Qué observas? b.- Frota una barra de ámbar o plástico con el paño de lana y acércala primero a la esferita sin tocarla. ¿Qué observas?

2) Frota una barra de vidrio con el paño de seda y acércala a la esferita sin tocarla. a.-¿Qué observas?. 3) Frota nuevamente la barra de ámbar o plástico con el paño de lana y ahora toca primero la esferita y retira la barra e intenta ahora acercarla sin tocarla. a.- ¿Qué le sucede a la esferita? Explica lo sucedido.

ACTIVIDAD Nº 3 Comprobar la electrización de dos cuerpos por contacto. 1.- Cuelga de un soporte aislante las dos esferas, tal como se muestran en la figura.

Trata que ambas esferas queden a una misma altura y separadas entre sí 1 cm. Con el paño de lana frota la barra de plástico y toca por debajo de manera simultánea las dos esferas. Una vez retirada la barra observa las interacciones entre las dos esferitas y escribe las observaciones. 2.- Toca con los dedos las esferitas para que se descarguen y repite la actividad con una barra de vidrio frotada con seda. Una vez retirada la barra observa las interacciones entre las esferitas y escribe las observaciones. 3.- Descarga nuevamente las esferitas, tocándolas con los dedos. Frota la barra de plástico mientras un compañero frota la de vidrio y procedan a tocar simultáneamente cada esferita. Retira las barras y escribe las observaciones.

ACTIVIDAD Nº 4 Comprobar el comportamiento de las laminillas de un electroscopio, cuando éste sea electrizado por inducción y por contacto.

1.- Veamos a continuación el comportamiento de las laminillas de un electroscopio cuando a la esfera se le acerque o se toque con un cuerpo cargado. Para ello nos remitiremos a la figura donde se muestra un electroscopio de laminillas, el cual puede ser construido por ti o el que exista en el laboratorio. Antes debemos recordar que al frotar la barra de plástico con un paño de lana la barra queda cargada positivamente y al frotar la barra de vidrio con seda la barra queda con carga negativa. a.- Acerca sin tocar y luego retiras, un cuerpo cargado positivamente a la esfera del electroscopio. ¿Qué le sucede a las laminillas al acercar y luego retirar el cuerpo? Explica lo sucedido. b.- Repite la actividad pero ahora con un cuerpo con carga negativa.¿ Qué le sucede a las laminillas? Explica lo sucedido. c,.- Toca ahora la esfera del electroscopio con un cuerpo cargado positivamente y luego lo retiras. Explica la razón por la cual las laminillas quedan abiertas. d.- Toca el electroscopio con los dedos y explica la razón por la cual las laminillas se cierran. e.- Repite la actividad anterior, pero con una carga negativa. Explica la razón por la cual las laminillas quedan abiertas.

P0ST-LABORATORIO Desarrolla en tu cuaderno cada una de las siguientes actividades: 1.- ¿Qué se entiende por electrización? 2.- ¿Por qué el electroscopio tiene que estar en un frasco de vidrio? 3.- ¿En qué parte del experimento se produce inducción eléctrica y en qué parte por contacto? 4.- ¿Por qué un electroscopio cargado negativamente, al ponerlo en conexión a tierra se descarga? 5.- ¿Cómo adquiere carga eléctrica un cuerpo al ser frotado con otro?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 USO DEL VOLTÍMETRO Y DEL AMPERÍMETRO PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se pueden emplear el voltímetro y el amperímetro, para obtener lecturas de voltaje e intensidad de corriente en un circuito eléctrico? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Conectar correctamente el voltímetro y el amperímetro en un circuito eléctrico. 2.- Realizar lecturas de voltaje e intensidad de corriente empleando el voltímetro y el amperímetro. 3.- Identificar símbolos eléctricos de los elementos que forman un circuito eléctrico. 4.- Determinar la apreciación del voltímetro y del amperímetro. MARCO TEÓRICO Un galvanómetro es una instrumento que se usa para detectar y medir la corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos. Es capaz de detectar la presencia de pequeñas corrientes en un circuito cerrado, y puede ser adaptado, mediante su calibración, para medir su magnitud. Su principio de operación (bobina móvil e imán fijo) se conoce como mecanismo de D'Arsonval, en honor al científico que lo desarrolló. Este consiste en una bobina normalmente rectangular, por la cual circula la corriente que se quiere medir, esta bobina está suspendida dentro del campo magnético asociado a un imán permanente, según su eje vertical, de forma tal que el ángulo de giro de dicha bobina es proporcional a la corriente que la atraviesa. La inmensa mayoría de los instrumentos indicadores de aguja empleados en instrumentos analógicos, se basan en el principio de operación explicado, utilizándose una bobina suspendida dentro del campo asociado a un imán permanente. Los métodos de suspensión empleados varían, lo cual determina la sensibilidad del instrumento, así cuando la suspensión se logra mediante una cinta metálica tensa, puede obtenerse deflexión a plena escala con solo 2 μA,

pero el instrumento resulta extremadamente frágil, mientras que el sistema de "joyas y pivotes", semejante al empleado en relojería, permite obtener un instrumento más robusto pero menos sensible que el anterior, en los cuales, típicamente se obtiene deflexión a plena escala, con 50 μA.

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

Figura 1. Conexión de un voltímetro en un circuito.

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento. En la Figura 1 se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que queremos medir su diferencia de potencial.

Voltímetros digitales

Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio. En términos generales, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico. El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante.

Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras. En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt. Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

Figura 2.- Conexión de un amperímetro en un circuito

En la figura 2 se muestra la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (RS).

Amperímetro con caja de baquelita

MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Conectando el voltímetro y el amperímetro en un circuito eléctrico podemos obtener lecturas de voltaje e intensidad de corriente. Variable Independiente Conexión del amperímetro y del voltímetro. Variable Dependiente Lectura obtenida con los instrumentos. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder las siguientes cuestiones. 1.- ¿A qué se llama apreciación de una escala?. 2.- Fórmula para determinar la apreciación de una escala de medida. 3.- Haz un diagrama de un circuito eléctrico donde se muestre una batería, un interruptor, dos resistencias en serie, un voltímetro midiendo la diferencia de potencial en los extremos de cada resistencia y un amperímetro midiendo la corriente del circuito. 4.- ¿Qué es un ohmímetro?. 5.- ¿Qué es un multímetro o polímetro?. MATERIALES A UTILIZAR Voltímetro, amperímetro, resistencias de varios valores, fuente de poder, conductores. ACTIVIDAD Nº 1 Identificar los símbolos eléctricos Investiga y dibuja en tu cuaderno el símbolo eléctrico correspondiente a los siguientes elementos: batería, voltímetro, amperímetro, resistencia, reóstato, fusible, interruptor,

lámpara eléctrica, bobina, condensador fijo, condensador variable, transformador, corriente continua, corriente alterna.

ACTIVIDAD Nº 2 Determinar la apreciación y el alcance del voltímetro y amperímetro. Toma el amperímetro y el voltímetro existente en el laboratorio y determina apreciación y el alcance de cada uno.

la

ACTIVIDAD Nº 3 Conectar los instrumentos de medición en un circuito eléctrico para obtener lecturas de voltaje e intensidad de corriente. Haz un esquema de un circuito eléctrico formado por dos resistencias en serie, una batería, un interruptor, un amperímetro y un voltímetro, luego con los materiales existentes en el laboratorio, realiza el montaje del circuito diseñado. Realiza lecturas de voltaje e intensidad de corriente sobre cada resistencia. ¿Qué concluyes? P0ST-LABORATORIO Desarrolla en tu cuaderno cada una de las siguientes actividades: 1.- ¿Por qué es importante calcular las apreciaciones de las escalas de los instrumentos de medición? 2.- Explica la razón por la cual un amperímetro debe tener una resistencia interna de valor muy pequeña. 3.- Explica la razón por la cual un voltímetro debe tener una resistencia interna de valor muy grande. 4.- ¿Qué posición debe ocupar el cero de la escala de un galvanómetro?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 3 CONSTRUCCION Y ASOCIACION DE PILAS PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se puede obtener una corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Construir una pila eléctrica. 2.- Estudiar las propiedades de la asociación de pilas en serie y en paralelo. 3.- Realizar lecturas de voltaje empleando el voltímetro. MARCO TEÓRICO Una pila eléctrica o batería eléctrica es el formato industrializado y comercial de la celda galvánica o voltaica. Es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo. La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.

Las pilas, a diferencia de las baterías, no son recargables, aunque según países y contextos los términos pueden intercambiarse o confundirse.

En el castellano ha habido por costumbre llamarla así, mientras que al dispositivo recargable o acumulador, se le ha venido llamando batería. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos del estudio de la electricidad, cuando se juntaban varios elementos o celdas —en el primer caso uno encima de otro, “apilados”, y en el segundo adosados lateralmente, “en batería”— como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar la magnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente. De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción.

El símbolo electrónico para una batería en un diagrama de circuitos. El mismo se originó como un dibujo esquemático del tipo más temprano de batería, una pila voltaica. La primera pila eléctrica fue la llamada pila voltaica, que fue dada a conocer por Volta en 1800 mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense. Se trataba de una serie de pares de discos (apilados) de zinc y de cobre (o también de plata), separados unos de otros por trozos de cartón o de fieltro impregnados de agua o de salmuera, que medían unos 3 cm de diámetro. Cuando se fijó una unidad de medida para la diferencia de potencial, el voltio (precisamente en honor de Volta) se pudo saber que cada uno de esos elementos suministraba una tensión de 0,75 V aproximadamente, pero ninguno de estos conceptos se conocía entonces. Su apilamiento conectados en serie permitía aumentar la tensión a voluntad, otro descubrimiento de Volta. El invento constituía una novedad absoluta y gozó de un éxito inmediato y muy merecido, ya que inició la era eléctrica en que actualmente vivimos, al permitir el estudio experimental preciso de la electricidad, superando las enormes limitaciones que presentaban para ello los generadores electrostáticos, que son los únicos que existían hasta el momento. Otro tipo más temprano de configuración también utilizada y descrita por Volta para el aparato estaba formada por una serie de vasos con líquido (unos junto a otros, en batería), en los que se sumergían las tiras de los metales, conectando externamente un metal con otro. Inmediatamente empezaron a hacerse por toda Europa y América innumerables pruebas con diversos líquidos, metales y configuraciones, tratando de mejorar las características del aparato original, cosa que pocas veces se consiguió, pero que originó una infinidad de distintos tipos de pilas, de los cuales no ha quedado memoria más que de los más notables. La pila ampliamente electrodo de electrodo de

Daniell, dada a conocer en 1836 y de la que luego se han usado determinadas variantes constructivas, está formada por un cinc sumergido en una disolución de sulfato de cinc y otro cobre sumergido en una disolución concentrada de sulfato de

cobre. Ambos electrolitos están separados por una pared porosa para evitar su reacción directa. En esta situación, la tensión de disolución del cinc es mayor que la presión de los iones Zn++ y el electrodo se disuelve, emitiendo Zn++ y quedando cargado negativamente, proceso en el que se liberan electrones y que recibe el nombre de oxidación. En la disolución de sulfato de cobre, debido a su gran concentración de iones Cu++, se deposita Cu sobre el electrodo de este metal que, de este modo, queda cargado positivamente mediante el proceso denominado reducción, que implica la incorporación de electrones. Esta pila presenta una diferencia de potencial de 1,07 a 1,14 V entre sus electrodos. Su gran ventaja respecto a otras de su tiempo fue la constancia del voltaje generado, debido a la elaborada configuración, que facilita la despolarización, y a la reserva de electrolito, que permite mantener su concentración durante más tiempo. La pila Grove (1839) utiliza como despolarizador el ácido nítrico HNO3. Su diferencia de potencial o fuerza electromotriz es de 1,9 a 2,0 V. Originariamente utilizaba platino para el ánodo, pero Cooper y Bunsen lo sustituyeron luego por carbón. El cátodo era de cinc tratado con mercurio. Fue muy apreciada por su estabilidad y su mayor energía, a pesar del gran inconveniente que representa la emisión de humos corrosivos. El propio Grove elaboró, ese mismo año, una pila que producía energía eléctrica por medio de la recombinación de hidrógeno y de oxígeno, lo que constituye el precedente de los generadores contemporáneos conocidos como pilas de combustible. La pila Leclanché, diseñada por Georges Leclanché en 1868, utiliza una solución de cloruro amónico en la que se sumergen electrodos de cinc y de carbón, rodeado éste último por una pasta de dióxido de manganeso y polvo de carbón como despolarizante. Suministra una tensión de 1,5 V y su principal ventaja es que se almacena muy bien, pues el cinc no es atacado más que cuando se extrae corriente del elemento. Este tipo de pila sirvió de base para el importante avance que constituyó la pila denominada seca, al que pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy. Los tipos hasta ahora descritos eran denominados húmedos, pues contenían líquidos, que no sólo hacían inconveniente su transporte, sino que solían emitir gases peligrosos y olores desagradables. Las pilas secas, en cambio, estaban formadas por un recipiente cilíndrico de cinc, que era el polo negativo, relleno de una pasta electrolítica, y por una barra de carbón en el centro (electrodo positivo), todo ello sellado para evitar fugas. Previamente se había realizado otro tipo de pilas secas, como la de Zamboni (1812), pero eran dispositivos puramente experimentales, que no proporcionaban ninguna corriente útil. La sequedad es relativa, en primer lugar porque un elemento rigurosamente seco no suministraría electricidad alguna, de modo que lo que se encuentra en el interior de las pilas es una pasta o gel, cuya humedad se procura por todos los medios conservar, pero además porque el uso y el paso del tiempo tienden a corroer el contendedor, de modo que la pila puede verter parte de su electrolito al exterior, donde puede atacar a otros metales. Por esta razón se recomienda extraerlas cuando no se utilizan durante mucho tiempo o cuando ya han trabajado mucho. Este inconveniente está muy atenuado en los productos de finales del siglo XX gracias a la utilización de recipientes de acero inoxidable, pero todavía se produce alguna vez.

Principio de funcionamiento Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de iones. Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica. Como puede verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente.

Símbolo de una pila (izquierda); modelo eléctrico simplificado (centro); modelo más elaborado (derecha). Conforme la célula se va gastando, su resistencia interna va aumentando, lo que hace que la tensión disponible sobre la carga vaya disminuyendo, hasta que resulte insuficiente para los fines deseados, momento en el que es necesario reemplazarla. Para dar una idea, una pila nueva de las ordinarias de 1,5 V tiene una resistencia interna de unos 350 mΩ, mientras que una vez agotada puede aumentar considerablemente este valor. Ésta es la razón de que la mera medición de la tensión con un voltímetro no sirva para indicar el estado de una pila. En circuito abierto, incluso una pila gastada puede indicar 1,4 V, dada la carga insignificante que representa la resistencia de entrada del voltímetro, pero, si la medición se hace con la carga que habitualmente podría soportar, la lectura bajará a 1,0 V o menos, momento en que esa pila ha dejado de tener utilidad. Las actuales pilas alcalinas tienen una curva de descarga más suave que las antiguas de carbón. Su resistencia interna aumenta proporcionalmente más despacio.

MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Construyendo una pila eléctrica podemos obtener una corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química. Variable Independiente Reacción química establecida. Variable Dependiente Obtención de corriente eléctrica. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder las siguientes cuestiones. 1.- Representa gráficamente la asociación de pilas en serie, en paralelo y mixta. 2.- Escribe las propiedades de la asociación de pilas en serie y en paralelo. MATERIALES A UTILIZAR Placas de cobre y zinc, cables conductores, voltímetro, pilas, disolución de ácido sulfúrico, papel de lija. ACTIVIDAD Nº 1 Diseñar y construir una pila eléctrica. a) Prepara previamente una disolución de ácido sulfúrico. b) Con el papel de lija limpia las placas de zinc y de cobre. Estas placas van a constituir los electrodos. c) Sumerge los electrodos en la disolución de manera que las tiras sujetas a las placas queden fijas a los bordes del recipiente. d) En los extremos de los electrodos conecta un voltímetro y mide la diferencia de potencial. Anota en tu cuaderno ese valor.

ACTIVIDAD Nº 2 Estudiar la asociación de pilas en serie. a) Usa las pilas existentes en el laboratorio (preferiblemente cuatro) b) Mide la diferencia de potencial en los extremos de cada una y anota los valores en tu cuaderno. c) Efectúa la suma de todos los valores, registra el resultado en el cuaderno d) Haz la conexión en serie y con el voltímetro mide la diferencia de potencial entre sus extremos libres. ¿Cuánto es ese valor? e) Compara este valor con la suma de las diferencias de potencial individual. ¿Qué puedes concluir? ACTIVIDAD Nº 3 Estudiar la asociación de pilas en paralelo. a) Realiza el montaje de tres pilas en paralelo. b) Mide con el voltímetro la diferencia de potencial en los extremos de cada pila y anota esos valores en tu cuaderno. c) Mide la diferencia de potencial en los extremo de la asociación, compara este valor con los tres anteriores. ¿Qué concluyes? P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada una de las siguientes actividades: 1.- Escribe las ventajas e inconvenientes que presenta la asociación de pilas en serie y en paralelo. 2.- ¿Por qué una pila debe tener una resistencia interna pequeña?. 3.- ¿Qué le sucede a una pila cuando la resistencia interna se hace grande?. 4.- Bajo ciertas condiciones de funcionamiento, ¿qué magnitud permanece constante en una pila?. 5.- Escribe la diferencia entre una pila seca y una húmeda.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 3 CONSTRUCCION Y ASOCIACION DE PILAS PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se puede obtener una corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Construir una pila eléctrica. 2.- Estudiar las propiedades de la asociación de pilas en serie y en paralelo. 3.- Realizar lecturas de voltaje empleando el voltímetro. MARCO TEÓRICO Una pila eléctrica o batería eléctrica es el formato industrializado y comercial de la celda galvánica o voltaica. Es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo. La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.

Las pilas, a diferencia de las baterías, no son recargables, aunque según países y contextos los términos pueden intercambiarse o confundirse.

En el castellano ha habido por costumbre llamarla así, mientras que al dispositivo recargable o acumulador, se le ha venido llamando batería. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos del estudio de la electricidad, cuando se juntaban varios elementos o celdas —en el primer caso uno encima de otro, “apilados”, y en el segundo adosados lateralmente, “en batería”— como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar la magnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente. De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción.

El símbolo electrónico para una batería en un diagrama de circuitos. El mismo se originó como un dibujo esquemático del tipo más temprano de batería, una pila voltaica. La primera pila eléctrica fue la llamada pila voltaica, que fue dada a conocer por Volta en 1800 mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense. Se trataba de una serie de pares de discos (apilados) de zinc y de cobre (o también de plata), separados unos de otros por trozos de cartón o de fieltro impregnados de agua o de salmuera, que medían unos 3 cm de diámetro. Cuando se fijó una unidad de medida para la diferencia de potencial, el voltio (precisamente en honor de Volta) se pudo saber que cada uno de esos elementos suministraba una tensión de 0,75 V aproximadamente, pero ninguno de estos conceptos se conocía entonces. Su apilamiento conectados en serie permitía aumentar la tensión a voluntad, otro descubrimiento de Volta. El invento constituía una novedad absoluta y gozó de un éxito inmediato y muy merecido, ya que inició la era eléctrica en que actualmente vivimos, al permitir el estudio experimental preciso de la electricidad, superando las enormes limitaciones que presentaban para ello los generadores electrostáticos, que son los únicos que existían hasta el momento. Otro tipo más temprano de configuración también utilizada y descrita por Volta para el aparato estaba formada por una serie de vasos con líquido (unos junto a otros, en batería), en los que se sumergían las tiras de los metales, conectando externamente un metal con otro. Inmediatamente empezaron a hacerse por toda Europa y América innumerables pruebas con diversos líquidos, metales y configuraciones, tratando de mejorar las características del aparato original, cosa que pocas veces se consiguió, pero que originó una infinidad de distintos tipos de pilas, de los cuales no ha quedado memoria más que de los más notables. La pila ampliamente electrodo de electrodo de

Daniell, dada a conocer en 1836 y de la que luego se han usado determinadas variantes constructivas, está formada por un cinc sumergido en una disolución de sulfato de cinc y otro cobre sumergido en una disolución concentrada de sulfato de

cobre. Ambos electrolitos están separados por una pared porosa para evitar su reacción directa. En esta situación, la tensión de disolución del cinc es mayor que la presión de los iones Zn++ y el electrodo se disuelve, emitiendo Zn++ y quedando cargado negativamente, proceso en el que se liberan electrones y que recibe el nombre de oxidación. En la disolución de sulfato de cobre, debido a su gran concentración de iones Cu++, se deposita Cu sobre el electrodo de este metal que, de este modo, queda cargado positivamente mediante el proceso denominado reducción, que implica la incorporación de electrones. Esta pila presenta una diferencia de potencial de 1,07 a 1,14 V entre sus electrodos. Su gran ventaja respecto a otras de su tiempo fue la constancia del voltaje generado, debido a la elaborada configuración, que facilita la despolarización, y a la reserva de electrolito, que permite mantener su concentración durante más tiempo. La pila Grove (1839) utiliza como despolarizador el ácido nítrico HNO3. Su diferencia de potencial o fuerza electromotriz es de 1,9 a 2,0 V. Originariamente utilizaba platino para el ánodo, pero Cooper y Bunsen lo sustituyeron luego por carbón. El cátodo era de cinc tratado con mercurio. Fue muy apreciada por su estabilidad y su mayor energía, a pesar del gran inconveniente que representa la emisión de humos corrosivos. El propio Grove elaboró, ese mismo año, una pila que producía energía eléctrica por medio de la recombinación de hidrógeno y de oxígeno, lo que constituye el precedente de los generadores contemporáneos conocidos como pilas de combustible. La pila Leclanché, diseñada por Georges Leclanché en 1868, utiliza una solución de cloruro amónico en la que se sumergen electrodos de cinc y de carbón, rodeado éste último por una pasta de dióxido de manganeso y polvo de carbón como despolarizante. Suministra una tensión de 1,5 V y su principal ventaja es que se almacena muy bien, pues el cinc no es atacado más que cuando se extrae corriente del elemento. Este tipo de pila sirvió de base para el importante avance que constituyó la pila denominada seca, al que pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy. Los tipos hasta ahora descritos eran denominados húmedos, pues contenían líquidos, que no sólo hacían inconveniente su transporte, sino que solían emitir gases peligrosos y olores desagradables. Las pilas secas, en cambio, estaban formadas por un recipiente cilíndrico de cinc, que era el polo negativo, relleno de una pasta electrolítica, y por una barra de carbón en el centro (electrodo positivo), todo ello sellado para evitar fugas. Previamente se había realizado otro tipo de pilas secas, como la de Zamboni (1812), pero eran dispositivos puramente experimentales, que no proporcionaban ninguna corriente útil. La sequedad es relativa, en primer lugar porque un elemento rigurosamente seco no suministraría electricidad alguna, de modo que lo que se encuentra en el interior de las pilas es una pasta o gel, cuya humedad se procura por todos los medios conservar, pero además porque el uso y el paso del tiempo tienden a corroer el contendedor, de modo que la pila puede verter parte de su electrolito al exterior, donde puede atacar a otros metales. Por esta razón se recomienda extraerlas cuando no se utilizan durante mucho tiempo o cuando ya han trabajado mucho. Este inconveniente está muy atenuado en los productos de finales del siglo XX gracias a la utilización de recipientes de acero inoxidable, pero todavía se produce alguna vez.

Principio de funcionamiento Las pilas básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de iones. Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica. Como puede verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente.

Símbolo de una pila (izquierda); modelo eléctrico simplificado (centro); modelo más elaborado (derecha). Conforme la célula se va gastando, su resistencia interna va aumentando, lo que hace que la tensión disponible sobre la carga vaya disminuyendo, hasta que resulte insuficiente para los fines deseados, momento en el que es necesario reemplazarla. Para dar una idea, una pila nueva de las ordinarias de 1,5 V tiene una resistencia interna de unos 350 mΩ, mientras que una vez agotada puede aumentar considerablemente este valor. Ésta es la razón de que la mera medición de la tensión con un voltímetro no sirva para indicar el estado de una pila. En circuito abierto, incluso una pila gastada puede indicar 1,4 V, dada la carga insignificante que representa la resistencia de entrada del voltímetro, pero, si la medición se hace con la carga que habitualmente podría soportar, la lectura bajará a 1,0 V o menos, momento en que esa pila ha dejado de tener utilidad. Las actuales pilas alcalinas tienen una curva de descarga más suave que las antiguas de carbón. Su resistencia interna aumenta proporcionalmente más despacio.

MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Construyendo una pila eléctrica podemos obtener una corriente eléctrica como consecuencia de una reacción química. Variable Independiente Reacción química establecida. Variable Dependiente Obtención de corriente eléctrica. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder las siguientes cuestiones. 1.- Representa gráficamente la asociación de pilas en serie, en paralelo y mixta. 2.- Escribe las propiedades de la asociación de pilas en serie y en paralelo. MATERIALES A UTILIZAR Placas de cobre y zinc, cables conductores, voltímetro, pilas, disolución de ácido sulfúrico, papel de lija. ACTIVIDAD Nº 1 Diseñar y construir una pila eléctrica. a) Prepara previamente una disolución de ácido sulfúrico. b) Con el papel de lija limpia las placas de zinc y de cobre. Estas placas van a constituir los electrodos. c) Sumerge los electrodos en la disolución de manera que las tiras sujetas a las placas queden fijas a los bordes del recipiente. d) En los extremos de los electrodos conecta un voltímetro y mide la diferencia de potencial. Anota en tu cuaderno ese valor.

ACTIVIDAD Nº 2 Estudiar la asociación de pilas en serie. a) Usa las pilas existentes en el laboratorio (preferiblemente cuatro) b) Mide la diferencia de potencial en los extremos de cada una y anota los valores en tu cuaderno. c) Efectúa la suma de todos los valores, registra el resultado en el cuaderno d) Haz la conexión en serie y con el voltímetro mide la diferencia de potencial entre sus extremos libres. ¿Cuánto es ese valor? e) Compara este valor con la suma de las diferencias de potencial individual. ¿Qué puedes concluir? ACTIVIDAD Nº 3 Estudiar la asociación de pilas en paralelo. a) Realiza el montaje de tres pilas en paralelo. b) Mide con el voltímetro la diferencia de potencial en los extremos de cada pila y anota esos valores en tu cuaderno. c) Mide la diferencia de potencial en los extremo de la asociación, compara este valor con los tres anteriores. ¿Qué concluyes? P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada una de las siguientes actividades: 1.- Escribe las ventajas e inconvenientes que presenta la asociación de pilas en serie y en paralelo. 2.- ¿Por qué una pila debe tener una resistencia interna pequeña?. 3.- ¿Qué le sucede a una pila cuando la resistencia interna se hace grande?. 4.- Bajo ciertas condiciones de funcionamiento, ¿qué magnitud permanece constante en una pila?. 5.- Escribe la diferencia entre una pila seca y una húmeda.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 FACTORES DE LOS CUALES DEPENDE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se puede comprobar los factores de los cuales depende la resistencia eléctrica mediante la construcción de circuitos eléctricos sencillos? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Comprobar experimentalmente los factores de los cuales depende la resistencia eléctrica. 2.- Construir circuitos eléctricos sencillos. 3.- Realizar lecturas de voltaje e intensidad de corriente empleando el voltímetro y el amperímetro. MARCO TEÓRICO Para que una corriente pueda existir en un circuito eléctrico, además de la batería que proporcione la energía, es necesaria la presencia de conductores. Todos los conductores no son iguales, porque algunos permiten mayor paso de corriente que otros. Estos conductores se dividen en buenos y malos conductores. Por otra parte, la oposición que un conductor presenta al paso de la corriente se caracteriza mediante una cantidad física llamada resistencia eléctrica del conductor. Esta resistencia, depende de otros factores tales como su geometría, del material que está constituido y de su longitud. Esto nos dice que la resistencia de un conductor viene dado por la expresión:

Donde: * R: es la resistencia del conductor. * : es una constante que depende del material que recibe el nombre de resistividad o resistencia específica. * l: es la longitud del conductor.

* S: es el área de su sección transversal. MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Construyendo circuitos eléctricos sencillos podemos comprobar los factores de los cuales depende la resistencia eléctrica. Variable Independiente Construcción de circuitos eléctricos sencillos. Variable Dependiente Comprobar los factores de los cuales depende la resistencia eléctrica. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder los siguientes aspectos. 1.- Explica como se ve afectada la resistencia eléctrica por los siguientes factores: 1.1. La longitud del conductor. 1.2. La sección transversal del conductor. 1.3. El tipo de material utilizado como conductor. 1.4. La temperatura. 2.- ¿Qué se entiende por conductividad?. MATERIALES A UTILIZAR Amperímetro, voltímetro, interruptor, fuente de poder de corriente continua, cables conductores, alambres de hierro y cobre de distintos diámetros y longitudes de 5 cm, 10 cm, 15 cm y 20 cm. ACTIVIDAD Nº 1 Comprobar la relación existente entre la resistencia de un conductor y la longitud. a) Construir un circuito eléctrico con los siguientes elementos: fuente de poder de corriente continua, los cables conductores, amperímetro, voltímetro y el alambre de hierro de 5 cm.

b) Cierra el circuito y mide con el voltímetro la diferencia de potencial en los extremos del alambre de hierro y con el amperímetro mide la corriente que circula por el circuito. Anota los valores obtenidos. c) Sustituye el alambre por otro de 10 cm y lee nuevamente los valores de V e I. Anota los nuevos valores obtenidos. d) Repite el procedimiento para los alambres de 15 cm y 20 cm y registra las lecturas de V e I en la siguiente tabla. Recuerda que R = V/I Longitud (cm)

V (voltios)

I (A)

R (ohmios)

5 10 15 20 e) ¿Qué observas a medida que aumenta la longitud del conductor?. f) Con los datos de la tabla haz una gráfica de R en función de L. g) ¿Qué puedes concluir?. ACTIVIDAD Nº 2 Comprobar la relación entre la resistencia de un conductor y el área de la sección transversal. Para ello utilizaremos tres conductores de cobre de igual longitud y diámetros diferentes. a) Utilizando el montaje empleado en la actividad #1, se coloca primero el alambre de mayor diámetro y se toman los valores de V e I. b) Sustituye por alambres de menor diámetro y toma los valores de V e I. c) Con los valores obtenidos completa la siguiente tabla. D (mm)

S (mm2)

V (voltios)

I (Amperios)

R = V/I

d) ¿Qué observas en los valores de la resistencia, a medida que el diámetro aumenta?. e) ¿Qué puedes concluir?. ACTIVIDAD Nº 3 Comprobar la relación entre la resistencia y el material del conductor. En esta experiencia utilizaremos de tres conductores de igual longitud y diámetro (hierro o cobre). a) Utilizando el montaje empleado en la actividad #1, se sustituye sucesivamente el resistor de alambre. Toma nota de los valores de V e I para completar la siguiente tabla. Material

V (voltios)

I (Amperios)

R = V/I

Cobre Hierro b) De acuerdo a lo observado escribe en tu cuaderno una conclusión. c) De las experiencias realizadas escribe una conclusión general. P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada uno de los siguientes planteamientos: 1.- Calcular la resistividad de un alambre de 1 Km de longitud que tiene una resistencia de 0,215  y un diámetro de 2 mm. 2.- Qué longitud debe tener un alambre de plata de 1 mm2 de sección para que su resistencia sea 1 ?. ¿Qué longitud tendría si fuese cobre? 3.- Un alambre de cobre tiene una resistencia de 2  y una sección de 0,02 mm2. Calcular la resistencia que tendrá otro alambre del mismo material si su longitud es el doble y su sección es la mitad. 4.- La resistencia específica del filamento de un bombillo tiene un valor de 5,5 .m. Si su longitud es 20 cm y el diámetro es 0,056 mm, calcular la resistencia de dicho filamento. 5.- Un conductor de 320 m de largo que tiene un área de 0,1 mm2, está conectado a una batería de 6 V, haciendo que por él circule una corriente de 0,003 A. Calcular la resistencia del material del alambre.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 6 ASOCIACIÓN DE RESISTENCIAS PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se pueden comprobar las propiedades de la asociación de resistencias mediante la construcción de circuitos eléctricos sencillos? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Comprobar experimentalmente las propiedades de la asociación de resistencias. 2.- Construir circuitos eléctricos sencillos. 3.- Realizar lecturas de voltaje e intensidad de corriente empleando el voltímetro y el amperímetro. MARCO TEÓRICO En esta práctica realizaremos un conjunto de actividades que permitirán reforzar conocimientos sobre las leyes básicas de la electricidad y analizar circuitos eléctricos en serie, en paralelo o derivación y mixtos. Un circuito eléctrico es un sistema en el cual la corriente fluye por un conductor en una trayectoria completa debido a una diferencia de potencial. En cualquier circuito eléctrico, por donde se desplazan los electrones a través de una trayectoria cerrada, existen los siguientes elementos fundamentales: voltaje, corriente y resistencia. El circuito está cerrado cuando la corriente eléctrica circula en todo el sistema y abierto cuando no circula por él. Los circuitos eléctricos pueden estar en serie, en paralelo o en forma mixta; cuando las resistencia se conectan en serie, se unen por sus extremos una a continuación de la otra, de tal manera que la intensidad de corriente que pasa por una, sea la misma en las demás, por tanto si se interrumpe en una, también se interrumpe en las demás. Cuando las resistencias se conectan en paralelo sus terminales se unen en dos bornes comunes que se enlazan a la fuente de energía o voltaje, en esta conexión la corriente eléctrica se divide en cada uno de los ramales y dependerá del número de resistencias que se conecten en paralelo, de tal manera que si una resistencia es desconectada las demás seguirán funcionando. Cuando se tiene una conexión mixta de resistencias, significa que están agrupadas tanto en serie como en paralelo.

MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Construyendo circuitos eléctricos sencillos podemos comprobar las propiedades de la asociación de resistencias. Variable Independiente Construcción de circuitos eléctricos sencillos. Variable Dependiente Comprobar las propiedades de la asociación de resistencias. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder los siguientes aspectos. 1.- ¿Qué es una resistencia eléctrica?. 2.- ¿Cuándo dos o más resistencias están conectadas en serie?. 3.- Escribe una ventaja y una desventaja de esta conexión. 4.- Escribe las características de esta conexión en cuanto a: a) la corriente. b) la diferencia de potencial. c) la resistencia equivalente 5.- ¿Cuándo dos o más resistencias están conectadas en paralelo?. 6.- Escribe una ventaja y una desventaja de esta conexión. 7.- Escribe las características de esta conexión en cuanto a: a) la corriente. b) la diferencia de potencial. c) la resistencia equivalente MATERIALES A UTILIZAR Tres pilas o fuente de poder, tres resistencias de valores diferentes o tres bombillos con su base para enroscar (portalámparas), amperímetro, voltímetro, interruptor, cables conductores. ACTIVIDAD Nº 1 Medir la intensidad de corriente en un circuito de resistencias en serie. a) Haz el montaje del circuito mostrado en la figura.

b) Mide la intensidad de corriente de cada lámpara, conectando el amperímetro en serie en cada una de ellas. c) Compara la intensidad de corriente de una lámpara con las dos lámparas restantes, ¿qué observas?. d) ¿Qué puedes concluir?. ACTIVIDAD Nº 2 Medir la diferencia de potencial en un circuito de resistencias en serie. a) Utilizando el montaje empleado en la actividad #1, se procede a medir la diferencia de potencial en los extremos de la fuente Ve, anota este valor. b) Mide la caída de tensión de cada lámpara, conectando el voltímetro en paralelo en cada una de ellas, anota estos valores. c) Compara la caída de tensión del circuito de una lámpara con la caída de tensión de las dos lámparas restantes, ¿qué observas?, y si las comparas con la tensión proporcionada por la fuente, ¿qué concluyes?. d) Evalúa la suma V1 + V2 + V3 y compara el resultado con el valor de Ve, ¿qué concluyes?. e) Aplicando la ley de Ohm procede a calcular el valor de cada resistencia y la resistencia equivalente del circuito Re. f) Evalúa R1 + R2 + R3 y compara el valor obtenido con Re, escribe tus conclusiones.

ACTIVIDAD Nº 3 Medir la intensidad de corriente en un circuito de resistencias en paralelo. a) Haz el montaje del circuito mostrado en la figura.

b) Mide la intensidad de corriente de cada lámpara, conectando el amperímetro en serie en cada una de ellas, anota esos valores. c) Mide la intensidad de corriente general del circuito, anota este valor. d) Evalúa I1 + I2 + I3 y compáralo con el valor de I, ¿qué concluyes?. e) Afloja uno de los bombillos, ¿qué observas en el resto de las lámparas?, ¿qué concluyes?. ACTIVIDAD Nº 4 Medir la diferencia de potencial en un circuito de resistencias en paralelo. a) Utilizando el montaje empleado en la actividad #3, se procede a medir la diferencia de potencial en los extremos de la fuente Ve, anota este valor. b) Mide la caída de tensión de cada lámpara, conectando el voltímetro en paralelo en cada una de ellas, anota estos valores. c) compara la diferencia de potencial del circuito de una lámpara con la diferencia de potencial de las dos lámparas restantes, ¿qué observas?. d) Si las comparas con la tensión proporcionada por la fuente, ¿qué observas?, ¿qué concluyes?.

P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada uno de los siguientes planteamientos: 1.- Explica los inconvenientes que presenta la conexión de resistencias en serie y en paralelo. 2.- ¿Cómo varía el cálculo del voltaje para un circuito en serie y un circuito en paralelo? 3.- ¿Por qué en la conexión en paralelo al apagar uno de los bombillos aumenta la luminosidad en los otros?. 4.- ¿Por qué en la conexión en serie al apagar uno de los bombillos el resto se apaga?. 5.- ¿Cómo crees que debe ser la conexión más conveniente en los circuitos de una casa, en serie o en paralelo?, explica.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 7 ESTUDIO DEL MAGNETISMO PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Cómo es el espacio alterado que se crea alrededor de un imán recto o un imán en forma de herradura? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Comprobar experimentalmente la forma de las líneas de campo magnético que se generan en las cercanías de un imán recto. 2.- Comprobar experimentalmente la forma de las líneas de campo magnético que se generan en las cercanías de un imán en forma de herradura. MARCO TEÓRICO Desde la más remota antigüedad se tenía conocimiento de que un mineral, la magnetita (óxido ferroso-férrico), tenía la propiedad de atraer al hierro. A esta propiedad se le llama magnetismo y se denominan imanes a los cuerpos que poseen dicha propiedad. Los imanes poseen propiedades particulares: 1) Dos imanes rectos, correctamente orientados, se atraen mutuamente. Si se gira uno de ellos 180°, se repelen mutuamente. 2) Un imán recto que puede girar libremente alrededor de su centro de gravedad, se orienta siempre hacia el norte geográfico. 3) A un imán se le dice que es un dipolo magnético, puesto que no es posible tener un polo magnético aislado. Si se cortara un imán, aparecerían automáticamente los polos opuestos en cada pedazo. MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Realizando un montaje sencillo con imanes podemos visualizar las líneas de campo magnético en un imán permanente.

Variable Independiente Montaje sencillo con imanes. Variable Dependiente Visualizar las líneas de campo magnético.

PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder los siguientes aspectos. 1.- ¿En qué consiste el magnetismo?. 2.- ¿Por qué la magnetita posee la propiedad de atraer hierro?. 3.- ¿Por qué la brújula apunta siempre hacia el norte?. 4.- Explica el funcionamiento de una brújula: 5.- ¿Cuándo dos o más resistencias están conectadas en paralelo?. 6.- ¿Qué son imanes permanentes?. Ejemplos. 7.- ¿Qué son imanes temporales y cómo se pueden crear?. MATERIALES A UTILIZAR Dos imanes rectos, una brújula, un imán en forma de herradura, hoja de papel o cartulina liviana, limaduras de hierro. ACTIVIDAD Nº 1 Determinar las líneas de campo magnético alrededor de un imán a) Examina la brújula que se te ha asignado, identifica el polo norte y sur magnético de la brújula. b) Examina los imanes rectos y de herradura, identifica el polo norte y sur magnético de cada imán. c) Coloca la cartulina sobre el imán y esparce las limaduras de hierro sobre ella. Golpea ligeramente la cartulina a fin de que las limaduras se acomoden hasta que aparezca una figura reconocible. d) Dibuja el espectro que se observa sobre la cartulina, identifica la posición de los polos del imán y la dirección de las líneas de campo magnético. e) Coloca los dos imanes alineados de modo que el polo norte de uno esté adyacente al polo sur del otro, pero separados dos centímetros.

f) Coloca la cartulina sobre los imanes y esparce las limaduras de hierro sobre ella. Golpea ligeramente la cartulina a fin de que las limaduras se acomoden hasta que aparezca una figura reconocible. g) Dibuja el espectro que se observa sobre la cartulina, identifica la posición de los polos del imán y la dirección de las líneas de campo magnético. h) Coloca los dos imanes alineados de modo que el polo norte de uno esté adyacente al polo norte del otro, pero separados dos centímetros. i) Coloca la cartulina sobre los imanes y esparce las limaduras de hierro sobre ella. Golpea ligeramente la cartulina a fin de que las limaduras se acomoden hasta que aparezca una figura reconocible. j) Dibuja el espectro que se observa sobre la cartulina, identifica la posición de los polos del imán y la dirección de las líneas de campo magnético. k) Coloca la cartulina sobre el imán en forma de herradura y esparce las limaduras de hierro sobre ella. Golpea ligeramente la cartulina a fin de que las limaduras se acomoden hasta que aparezca una figura reconocible. l) Dibuja el espectro que se observa sobre la cartulina, identifica la posición de los polos del imán y la dirección de las líneas de campo magnético. P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada uno de los siguientes planteamientos: 1.- ¿Por qué en un imán recto, colocado sobre limaduras de hierro, éstas se ubican en los extremos y no en el centro?. 2.- ¿Son los imanes las únicas fuentes de campo magnético que existen?. Explica. ¿Cómo pueden obtenerse campos magnéticos?. 3.- El polo norte de la aguja magnética, ¿es atraído o repelido por el polo norte geográfico de la tierra?. Explica. 4.- ¿Por qué se pueden emplear las limaduras de hierro para estudiar el campo magnético?

TRABAJO PRÁCTICO Nº 8 CAMPOS MAGNÉTICOS CREADOS POR UNA CORRIENTE ELÉCTRICA PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Existe campo magnético alrededor de un conductor por el cual circula corriente eléctrica? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Demostrar que alrededor de un conductor rectilíneo se genera un campo magnético. 2.- Determinar experimentalmente la forma de las líneas de campo magnético que se generan alrededor de un conductor rectilíneo. MARCO TEÓRICO Los conocimientos sobre el magnetismo se remontan desde la época antigua, donde observaron que existían ciertos materiales como la magnetita que poseían la capacidad de atraer pequeños trozos de hierro. Esta propiedad no podía ser explicada a través de las interacciones eléctricas y gravitacionales y se les dio el nombre de magnetismo por ser observadas en la ciudad de Magnesia en la antigua Asia menor. A partir de entonces se iniciaron las investigaciones, pasando por William Gilbert y Alessandro Volta hasta llegar a Hans Oersted, quien con experimentos sencillos llegó a demostrar que toda corriente eléctrica genera a su alrededor un campo magnético. De esta manera quedó marcada la estrecha relación existente entre la electricidad y el magnetismo, dando origen al electromagnetismo. MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio. Hipótesis Construyendo circuitos eléctricos sencillos podemos demostrar que alrededor de un conductor rectilíneo se genera un campo magnético.

Variable Independiente Construcción de circuitos eléctricos sencillos. Variable Dependiente Campo magnético generado alrededor del conductor rectilíneo PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder los siguientes aspectos. 1.- Define campo magnético. 2.- ¿En qué consiste la experiencia de Oersted?. 3.- ¿En qué consiste la regla del pulgar de la mano derecha?. 4.- ¿En qué consiste la regla de la palma de la mano derecha?. 5.- ¿Qué es un solenoide?. 6.- Explica el funcionamiento de un electroimán. MATERIALES A UTILIZAR Brújula, interruptor, hoja de papel o cartulina liviana, limaduras de hierro, fuente de poder, alambres conductores. ACTIVIDAD Nº 1 Determinar la presencia de un campo magnético alrededor de un conductor rectilíneo por el cual circula corriente eléctrica. a) Realiza el montaje que se muestra en la figura, de tal manera que el conductor quede paralelo a la aguja magnética de la brújula.

b) Con el interruptor abierto, ¿cómo se orienta la brújula?. c) Cierra el interruptor y observa la aguja magnética, ¿cómo se orienta la brújula?. d) Si la intensidad de la corriente que pasa por el hilo fuese menor, ¿cómo se orientaría la aguja de la brújula?. e) Abre ahora el circuito, ¿vuelve la aguja a la posición inicial?.

f) Invierte ahora la conexión de las pilas, ¿qué observas?. g) ¿Qué fenómenos se observan en este circuito donde existe corriente eléctrica?. h) ¿Qué relación existe entre la corriente eléctrica y el campo magnético?. i) ¿Qué concluyes?. ACTIVIDAD Nº 2 Determinar las líneas de campo magnético alrededor de un conductor rectilíneo. a) Dispongamos del montaje de la figura mostrada, donde se coloca una cartulina, perpendicularmente a un alambre por donde circula una corriente eléctrica.

b) Esparce finas limaduras de hierro sobre la cartulina y cierra el interruptor para que la corriente circule a través del alambre, ¿qué observas alrededor del alambre?. c) ¿Qué le sucede a las limaduras de hierro?. d) ¿A qué se debe el fenómeno observado?. e) Ubica una brújula sobre la cartulina, ¿en qué dirección se orienta?. f) ¿Cómo determinarías la dirección del campo magnético?. g) ¿Qué concluyes?. P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada uno de los siguientes planteamientos: 1.- ¿Por qué las limaduras de hierro forman circunferencias concéntricas alrededor del alambre por donde circula la corriente?. 2.- ¿Por qué es importante el experimento realizado por Oersted?. 3.- Las líneas de campo magnético se cruzan en algún punto?. Explica.

TRABAJO PRÁCTICO Nº 9 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA PROBLEMA DE ESTUDIO ¿Se puede generar corriente eléctrica en un conductor colocado dentro de un campo magnético cuyo flujo está variando? OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.- Generar experimentalmente corriente inducida. 2.- Verificar la presencia de corriente inducida en una bobina cuando las líneas de campo magnético de un imán lo cortan transversalmente. 3.- Verificar que la polaridad de la f.e.m. inducida depende del sentido en la que las líneas de campo magnético cortan a la bobina. MARCO TEÓRICO Después del descubrimiento de Hans Christian Oersted, en la cual una corriente eléctrica producía un campo magnético alrededor del conductor por donde circulaba, transcurrieron diez años hasta el momento en que Michael Faraday descubriera en 1831 el fenómeno opuesto “la producción de corriente eléctrica mediante campos magnéticos variables”. Este nuevo fenómeno se denominó inducción electromagnética y constituye uno de los descubrimientos más importantes de la primera mitad del siglo XIX. El fenómeno de la inducción electromagnética sirve de base a toda la electrotecnia y radiotecnia. Es fácil estudiar en forma experimental dicho fenómeno. Para ello se usa una bobina cuyos extremos están unidos a un amperímetro sensible y a un imán. Es conveniente que el amperímetro tenga el cero en el centro de la escala, para que de esa forma pueda observarse el movimiento de la aguja a uno y otro lado según sea el sentido de la corriente producida. MARCO EXPERIMENTAL Para responder la pregunta realizada al comenzar el presente trabajo práctico debemos realizar varias actividades prácticas, no sin antes formular la hipótesis y las variables motivo de estudio.

Hipótesis Realizando montajes sencillos con bobinas podemos demostrar que se puede generar corriente eléctrica en un conductor, colocado dentro de un campo magnético cuyo flujo está variando. Variable Independiente Montajes sencillos con bobinas. Variable Dependiente Corriente eléctrica generada. PRE-LABORATORIO Como una manera de prepararte para la realización del presente trabajo de laboratorio debes responder los siguientes aspectos. 1.- Define inducción electromagnética. 2.- Define flujo de campo magnético. 3.- Define corriente inducida. 4.- Escribe la expresión de la ley de Faraday y enuncia dicha ley. MATERIALES A UTILIZAR Bobinas de diferentes espiras, pilas, galvanómetros o miliamperímetros, interruptores, imanes rectos. ACTIVIDAD Nº 1 Estudiar las corrientes inducidas. a) Realiza el montaje que se muestra en la figura, donde los extremos del amperímetro o galvanómetro van conectados a los extremos de la bobina.

b) Toma un imán de barra y acércalo por su polo norte a la bobina, ¿qué observas en el amperímetro?.

c) Deja el imán fijo dentro de la bobina, ¿qué observas en el amperímetro?, ¿existe corriente?. d) Desplaza el imán de tal forma que el polo norte se aleje de la bobina, ¿qué aprecias en el amperímetro?. e) ¿Cómo se llaman las corrientes obtenidas durante el movimiento del imán?. f) Identifica el inducido y el inductor. g) Escribe en tu cuaderno una conclusión de las observaciones realizadas.

ACTIVIDAD Nº 2 Estudiar la inducción mutua. a) Coloca dos bobinas paralelamente y muy aproximadas una de la otra. La bobina de la derecha debe estar dotada de un interruptor y conectada a una pila, la de la izquierda debe estar conectada a un amperímetro. b) Abre y cierra consecutivamente el circuito de la derecha y observa el amperímetro en cada caso. c) ¿Qué observas?, ¿qué significa lo observado?. d) ¿Cómo son las corrientes de cierre y apertura en un instante determinado?. e) ¿En qué consiste la inducción mutua?, explica brevemente. P0ST-LABORATORIO

Desarrolla en tu cuaderno cada uno de los siguientes planteamientos: 1.- ¿En qué hechos se basó Faraday para plantear la tarea de convertir el magnetismo en electricidad?. 2.- ¿Es indispensable que se mueva la bobina para que se produzca en ella corriente eléctrica inducida?, ¿de qué otras formas podría producirse?. 3.- ¿Qué es un transformador?, ¿cuál es su principio de funcionamiento?.