Pgina 1 de 83 PLANEACION DIDACTICA POR COMPETENCIAS ASIGNATURA: FSICA II BLOQUEIII COMPRENDE LAS LEYES DE LA ELECTRICIDAD ATRIBUTOS DE LAS COMPETENCIAS GENRICAS: 4.1Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingsticas, matemticas o grficas. 5.1 Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo cmo cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo. 5.2 Ordena informacin de acuerdo a categoras, jerarquas y relaciones. 5.3 Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenmenos. 5.4 Construye hiptesis, disea y aplica modelos para probar su validez. 5.6 Utiliza las Tecnologas de la Informacin y Comunicacin para procesar e interpretar informacin. 6.1 Elige las fuentes de informacin ms relevantes para un propsito especfico y discrimina entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad. 6.3 Reconoce los propios prejuicios, modifica sus propios puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta. 7.1 Define metas y da seguimiento a sus procesos de construccin de conocimientos. 8.1 Propone la manera de solucionar un problema y desarrolla un proyecto en equipo, definiendo un curso de accin con pasos especficos. 8.2 Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva. 8.3 Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo. COMPETENCIAS DISCIPLINARES Establece la interrelacin entre la ciencia, la tecnologa, la sociedad y el ambiente en contextos histricos y sociales especficos. Fundamentaopinionessobrelosimpactosdelacienciaylatecnologaensuvidacotidiana,asumiendo consideraciones ticas. Identificaproblemas,formulapreguntasdecarctercientficoyplantealashiptesisnecesariaspara responderlas. Obtiene,registraysistematizalainformacinpararesponderapreguntasdecarctercientfico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes. Contrastalosresultadosobtenidosenunainvestigacinoexperimentoconhiptesispreviasycomunica sus conclusiones. Valoralaspreconcepcionespersonalesocomunessobrediversosfenmenosnaturalesapartirde evidencias cientficas. Explicita las nociones cientficas que sustentan los procesos para la solucin de problemas cotidianos. Explica el funcionamiento de mquinas de uso comn a partir de nociones cientficas. Diseamodelosoprototipospararesolverproblemas,satisfacernecesidadesodemostrarprincipios cientficos. Relaciona las expresiones simblicas de un fenmeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple Pgina 2 de 83 vista o mediante instrumentos o modelos cientficos. Analiza las leyes generales que rigen el funcionamiento del medio fsico y valora las acciones humanas de riesgo e impacto ambiental. DESEMPEOS DEL ESTUDIANTE AL CONCLUIR EL BLOQUE: Resume antecedentes histricos ms importantes de la electricidad. Explica la forma en que los cuerpos se cargan elctricamente: Frotamiento o friccin. Contacto e induccin. Relata momentos transcendentales que ha vivido la electricidad a travs del tiempo. Integra los distintos conceptos de electrosttica y electrodinmica en situaciones cotidianas. Reconoce los conceptos de: Carga elctrica, conservacin de la carga, Ley de Coulomb, conductores y aisladores, carga por frotamiento o friccin, cargas por contacto e induccin, fuerzas de atraccin o repulsin de las cargas, campo elctrico, energa potencial elctrico, y potencial elctrico. Analiza el impacto de la electricidad en los diseos y aparatos elctricos. Aplica modelos matemticos para resolver problemas relacionados a la Ley de Ohm. Describe las unidades de medida de potencia elctrica. Grafica circuitos en serie, paralelo y mixto. Representa grficamente los diferentes tipos de circuitos.SITUACIN DIDCTICA 1 Enocasionesdesegurolehabrocurridolosiguiente:alquererencenderelinterruptordealgnaparato elctrico, como la televisin, la radio, la licuadora,o cualquier otro electrodomstico, con sorpresay disgusto descubre que el suministro de energa elctrica est suspendido; sin embargo, despus de un tiempo vemos con satisfaccin su restablecimiento. No hay la menor duda de nuestra dependencia y necesidad de este tipo de energa, gracias a ella es posible el funcionamiento de dispositivos, maquinas y equipos cuyo empleo le ha permitido al hombre un amplio estudio sobre los fenmenos naturales. 10h o r a sCONFLICTOCOGNITIVO Has pensado alguna vez en los cambios que habra en nuestra manera de vivir si por un largoperiodo no tuviramos energa elctrica? SECUENCIA DIDCTICA 1 Actividad 1. Deformaindividual,realizaunaconsultaeninternetoenlabibliotecasobrelaelectricidadycontestalas siguientes preguntas. 1.- Qu es la electricidad? 2.- Qu origina este fenmeno? 3.- Lo consideras til a tu vida diaria? 4.- Enlista 5 actividades que no podras realizar sin el uso de la electricidad: 5.-Menciona10delosgrandesdescubrimientosqueelhombrehahechoenlosltimos50aos,sobrela electricidad. En equipos de 5 estudiantes, socializar la informacin y escribir conclusiones del equipo. Finalmente en plenaria los equipos intercambian ideas y comentarios. Activ Revisrecop TaleRobPietLuisThoGusJamHeinHeinWilh Indiviantecestabescal Activ Activvidad 2 saelmatepilando infes de Miletobert Boyle ter Van Muss Galvani mas Seebestav Kirchoffmes Prescotnrich Lenz nrich Hertz helm Roentgidualmente cedenteshiblecen concla de valor. vidad 3 Levidad 4 erialsobreformacin so sshenbroekeck ff t Joule gen conesta istricos declusiones gee el anexo DivisielosAntesobre las aWSk BAJHWJJRinformacinelaelectricienerales de2 y complinecedentes aportacionWilliam GilbStephen GraBenjamin FrAlessandro VJean PeltierHans ChristWheat StoneJames MawJohann WilhRobert Andrnyenequidad,posteel grupo. Fiementa el ElectricidaTiposdecarPgina 3 de histrico es a la fsicer ay ranklin Volta ian Oerstede well hellm Hittforrews uiposde5eriormente nalmente, lsiguiente m adrgase 83 msimpoca de persod rd 5integranteenplenarialos equiposmapa concFormaselectrizarcuerpoortantesdonajes comOtto de GC. F. DufCharle A.HumphryGeorge SMichael FJoseph HNikola TeWilliams Millikan yes,elaboraa losequipos realizan uceptual de fderlososelaElectmo: Guericke fay . de Coulomy Davy Simon OhmFaraday Henry esla Crookes y otros nunalneaos intercamna coevaluforma indivtricidad(amb adetiempmbianopinioacin utilizavidual. nexo1), podelos onesyse ando una Pgina 4 de 83 Conbasealalecturadelanexo2,diseaunmapamentaldondeseilustrelasdiferentesformasde electrizar a los cuerpos. Despus de haber realizado las actividades 3 y 4, Cul es tuidea sobre el fenmeno electricidad?. yCmo se pasa la electricidad de un cuerpo a otro?.Escribe tus conclusiones. Actividad 5 Revisa el Anexo 2, para realizar esta actividad.A) Escribe una A si el material es aislante y una C si el material es conductor, MaterialClasificacin MaderaCobre Vidrio Plstico Aluminio Oro CermicaAire Agua B)Investigaqusonlosmaterialessemiconductoresysuperconductores?,culessuuso?y menciona al menos tres ejemplos de cada uno de ellos. Actividad 6 Con base en el anexo 3 contesta las siguientes preguntas, sobre carga elctrica y la ley de Coulomb: 1.- Cul es la unidad de carga elctrica natural?__________________________________________. 2.- Cul es la unidad de carga elctrica en el sistema internacional y cul es su equivalencia?______________________________________________________________________. 3.- Cul es la carga de un electrn y la de un protn?______________________________________. 4.- Qu aportacin hizo a la fsica El cientfico francs Charles Coulomb?____________________. 5.- Qu relacin encontr en los parmetros de distancia, cargas y fuerzas?__________________________________________________________________________. 6.- Enuncia la ley de Coulomb:_________________________________________________________________________. 7.- Qurelacin y diferenciaexiste entre la Ley de la gravitacin universal y la Ley de coulomb?_________________________________________________________________________. 8.- Escribe la representacin matemtica de la ley de coulomb:_________________________________________________________________________. Pgina 5 de 83 Socializa las repuestas con tus compaeros autoevaluando tu trabajo, si es necesario, anexa o corrige informacin. Actividad 7 Revisalos ejercicios resueltos en el anexo 4 y resuelve los siguientes problemas de la Ley de Coulomb, utilizando los modelos matemticos analizados. 1.Cules la carga neta que tienen2000 protones? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Cuntos electrones forman una carga de 200 C? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Un objeto tiene una carga neta de -1.0 C. Cuntos electrones en exceso representa? DatosFrmula (s)S stitucinResultado 4.Una varilla de hule frotada con piel adquiere una carga de 2.4 X 10 -9 C.a)Cul es la carga en la piel? b)Cunta masa es transferida a la varilla? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 6 de 83 5.Dos cargas punto de -1.0 Cy2.0 C, estn separadas por una distancia de 0.30 m. Cul es la fuerza electrosttica sobre cada partcula? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6.Cul es la magnitud de la fuerza que ejerce una carga de 10 C sobre una carga de 3.0 mCa2.0 m de distancia? (1 C = 10 -6 C;1 mC = 10 -3 C). DatosFrmula (s)SustitucinResultado 7.Dos cargas puntuales de 2.0Cy8.0 C, respectivamente, se encuentran a una distancia de 0.30 m. Cul es la fuerza que opera sobre la carga de 2.0 C, si las cargas estuvieran sumergidas en gasolina?, Cul sera la magnitud de la fuerza entre ellas?.......sik = 2.3. DatosFrmula (s)SustitucinResultado a)Explica en tus palabras, Para qu crees que sea til la Ley de Coulomb en la vida cotidiana? b)Socializa las repuestas con tus compaeros autoevaluando tu trabajo, si es necesario anexa o corrige informacin. Actividad 8 Contesta las siguientes preguntas para que autoevales tus avances. 1.Por qu la Fsica es la ciencia natural que ms ha contribuido al bienestar del hombre?________________________________________________________________________. 2.Cmo sera la civilizacin ACTUAL si no se hubiera descubierto la electricidad?_____________________________________________________________________. 3.La________________________es una de las manifestaciones de la energa; para su estudio se ha dividido en varias partes que son: _________________________y _________________________. 4.La palabra electricidad proviene del vocablo griego__________que significa__________________, el cual es una______________________. Tales de Mileto en el 600 a.C. descubri que al frotarla con piel de gato, poda____________________________________________________________. Pgina 7 de 83 5.El norteamericano Benjamn Franklin (1706-1790) invento: ______________________________. 6.El cientfico francs Charles Coulomb (1736-1806) estudio: ______________________________. 7.Mencione 5 investigadores ms que hayan contribuido notablemente al desarrollo de la electricidad y menciona sus aportaciones._______________________________________________________. 8.Cules son los medios que existen en la actualidad para producir energa elctrica?_______________________________________________________________________. 9.El principio fundamental o bsico de todo fenmeno elctrico es_____________________________________________________________________________. 10. En qu difiere la carga de un electrn de la de un protn? _______________________________. 11. Qu tiene ms masa: un protn o un electrn? ________________________________________. 12. Qu significa decir que la carga se conserva? _________________________________________. 13. Si cargas un peine de bolsillo frotndolo con una bufanda de seda, Cmo podras determinar si el peine adquiri carga positiva o negativa? ______________________________________________. 14. Por qu a veces, cuando saca una camisa o blusa de la secadora de ropa, se pega a su cuerpo?_________________________________________________________________________. 15. Puedesdecirporqueloscamionesdetransportedefluidosinflamablesarrastranunacadenaporel piso?_______________________________________________ 16. Por qu una regla de plstico que se ha frotado con un trapo tiene la capacidad de levantar pequeos trozos de papel? Por qu es difcil hacerlo en un da hmedo?________________________________________. 17. Cuando se carga un electroscopio, las dos hojas se repelen entre si y forman cierto ngulo. Qu compensa la fuerza elctrica de repulsin y hace que no se sigan separando ms? ________________________________________________________________________________. 18. LaformadelaLeydeCoulombesmuysemejantealadelaLeydeNewtondelaGravitacinUniversal. Culessonlasdiferenciasentrelasdos?Comparatambinlamasagravitacionalylacarga elctrica.___________________________________________________________________. 19. Qu diferencia existe entre un buen conductor y un buen aislante? _________________________. 20. Por qu los metales son buenos conductores? ___________________________________________. 21. A que se debe que los materiales como el caucho y el vidrio sean buenos aislantes? ________________________________________________________________________________. 22. Qu es un semiconductor? _________________________________________________________. 23. Explica que es electrizacin y las tres formas para electrizar a un cuerpo.__________________________________________________________________________. Pgina 8 de 83 24. Qu son los rayos y relmpagos?____________________________________________________. 25. Qu funcin desempea el pararrayos?_______________________________________________. En media cuartillay de maneraindividual, explicala relacin que encuentras delainformacin anterior en tu vida diaria. Escribe tus conclusiones. Actividad 9 Consulta el anexo 5 y contesta las siguientes preguntas, sobre campo elctrico e intensidad de campo elctrico. 1.Qu es un campo elctrico? ____________________________________________________. 2.Cmo se representa un campo elctrico?__________________________________________. 3.Describa con dibujos, como es el campo elctrico de una carga positiva, una negativa y el producido por dos cargas del mismo signo: _________________________________________. 4.Qu es Intensidad del campo elctrico?____________________________________________. 5.Para estudiar como es la intensidad del campo elctrico de una carga, se utiliza una ________________, devalor____________yconunacarga____________porconveccin.Laintensidaddelcampo elctrico en un punto en particular, es igual a la relacin existente entre la _________________ y el valor ______________________.Ysuexpresinmatemticaes: ____________________________________________________________________________.

Compara el campo elctrico con el campo gravitacional de la tierra y escribe tus conclusiones. Actividad 10 Revisalos ejercicios resueltos en el anexo 6 y resuelve los siguientes problemas sobre la intensidad del campo elctrico, utilizando los modelos matemticos analizados. 1. Determine el valor de la intensidad del campo elctrico en un punto donde se coloca una carga de prueba de 9 C, la cual recibe una fuerza elctrica vertical hacia arriba de 6 X 10-3 N? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 9 de 83 2. Determinar el valor de la fuerza que acta sobre una carga de prueba de 4 X 10-6 C al situarse en un punto en el que la intensidad del campo elctrico tiene un valor de 9 X 108 N/C? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3. Calcular la intensidad del campo elctrico a una distancia de 50 cm del campo elctrico de una carga de 5 C? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Elvalordelaintensidaddelcampoelctrico,producidoporunacargaesde6X107N/C,a60cmde distancia de esta. Cul es el valor de la carga elctrica? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 5. Una carga de +2 C situada en un punto P en un campo elctrico, experimenta una fuerza hacia abajo de 8 x 10-4 N. Cul es la intensidad del campo elctrico en el punto P? Pgina 10 de 83 DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6.Unacargade8nCsituadaenunpuntoA,experimentaunafuerzahaciaabajode7x10-5N.Culesla intensidad del campo elctrico en el punto A? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 7. Cul seria la magnitud y la direccin de la fuerza que actuara sobre un electrn (-1.6 x 10-19 C) si estuviese situado en a) El punto P del problema 5, b) en el punto A del problema 6? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 8. La intensidad del campo elctrico producidopor una carga de 8 C en un punto determinado es de 6 x 105 N/C. A qu distancia del punto considerado se encuentra la carga? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 11 de 83 9.DeterminalaintensidaddelcampoelctricoenunpuntoP,situadoa8mmalaizquierdadeunacarga puntual de 15C. Qu magnitud y que direccin tiene la fuerza sobre una carga de 5 nC situada en el punto P? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 10.Se encuentra que la intensidad de un campo elctrico es de 500 N/C a una distancia de 8 cm de una carga desconocida, Cul es la magnitud de la carga? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Coevala los ejerciciosresueltos en el pizarrn, corrigiendo los errores encontrados, si es necesario. Actividad 11 Realiza consulta bibliogrfica y contesta las siguientes preguntas sobre energa potencial y potencial elctrico. 1.Para mover una carga dentro de un campo elctrico es necesario realizar ______________________________________________________. 2.El trabajo realizado dentro de un campo elctrico se transforma en___________________________________________________________. 3.Si un electrn de la placa con carga negativa se libera posee________________, que se transforma en _________________________, provocando que adquiera una _____________________ 4.Eslaenergapotencialdelaunidaddecargapositivaporelsimplehechodeencontrarsedentrodeun campo elctrico________________________________. 5.Un voltio se define como______________________________________________. 6.Explicaquseguridadofrecepermanecerenelinteriordeunautomvilduranteuna tormenta,:_____________________________________________________ 7.ExplicaquesentirassiestuviesesenelinteriordelaesferacargadadeunGeneradordeVande Graaf?,:__________________________________________ 8.Define la Energa Potencial Elctrica____________________________________ Pgina 12 de 83 9.Define el Potencial elctrico____________________________________________ 10. Qu es una Jaula de Faraday?________________________________________ Qu relacin encuentras de los temas anteriores con tu vida cotidiana?, Qu aplicacin le encuentras? Escribe tus conclusiones. Actividad 12 Revisalos ejercicios resueltos en el anexo 8 y resuelve los siguientes problemas de potencial elctrico, utilizando los modelos matemticos analizados. 1.Doscargaselctricaspositivas,q1 =8Cyq2 =6C,estnseparadas30cm.Determinaelpotencial elctrico en el punto medio de la lnea que une a las dos cargas. atosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Cul es el valor del potencial elctrico en un punto, si para trasladar una carga positiva q = 8 C, desde el suelo hasta el, se realizo un trabajo de 200 X 10-5J? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Una Carga de 4 nC es transportada desde el suelo hasta la superficie de una esfera cargada, con un trabajo de 7 X 10-5 J. Determina el valor del potencial elctrico de la esfera: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Unacargade2Csecolocaenundeterminadopuntodeuncampoelctricoadquiriendounaenerga potencial de 4 X 10-4 J. Calcular el potencial elctrico en este punto: DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 13 de 83 5.Determina el valor del potencial elctrico a una distancia de 15 cm de una carga puntual de 6 C. Cul es la energa potencial de un electrn en ese punto?DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6.A que distancia de una carga puntual de 9 nC existir un potencial de 4 X 102 V? DatosFrmula (s)SustitucinR sultado 7.Un conductor esfrico de 16 cm de dimetro tiene una carga de 3 X 10-6 C. Calcular: a) El potencial elctrico en la superficie de la esfera,b) El potencial elctrico a 24 cm de su superficie: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 8.Unacargade2Csecolocaenundeterminadopuntodeuncampoelctrico,adquiriendounaenerga potencial de 4 x 10-4 J. Calcular el potencial elctrico en ese punto. DatosFrmula (s)SustitucinResultado 9.Calcularelvalordeltrabajorealizadoparatransportarunacargade3nCdesdeunpuntoaotrodondela diferencia de potencial es de 3 x 103 V. DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 14 de 83 10. El trabajo realizado para mover una carga de prueba de (q0 = +2.0 x 10-6 C) de un punto A, a un punto B a velocidadconstanteesde+5.0x10-5J.Encuentraladiferenciaenlasenergas potencialeselctricasdela carga entre los dos puntos y determina la diferencia de potencial entre los dos puntos. DatosFrmula (s)SustitucinResultado 11. ElpuntoAestaa2mdeunacargade3x10-6C,mientrasqueelpuntoBestaa3mdelacarga. Encuentra la diferencia de potencial Va VB entre los dos puntos y diga cul de ellos esta a mayor potencial. DatosFrmula (s)SustitucinResultado Comparaelpotencialelctricoconunresorteestiradoyunresortecomprimido.Escribetus conclusiones. Actividad 13. Consulta el anexo 9 y contesta las siguientes preguntas sobre diferencia de potencial elctrico. 1.Eltrabajoquedeberealizarseparatransportarlaunidaddecargapositivadeunpuntoaotro,sellama: __________________________________________________________________________. 2.Almultiplicarlaintensidaddelcampoelctricoentredosplacasporelvalordeunacargacolocadaentre ellas, determinamos: __________________________________________________________. 3.Paradeterminarladiferenciadepotencialentredosplacassemultiplicalaintensidaddelcampoelctrico por: ___________________________________________________________________. 4.Qu sucede al colocar una carga positiva junto a la placa de la misma polaridad?_____________________________________________________________________. Actividad 14 Revisalos ejercicios resueltos en el anexo 10 y resuelve los siguientes problemas de diferencia de potencial elctrico, utilizando los modelos matemticos analizados. Pgina 15 de 83 1.Dos placas metlicas paralelas estn separadas 0.8 mm y la intensidad del campo elctrico entre ellas es 4 000 N/C. a)Cul es la diferencia de potencial entre las placas? b)Cul es la fuerza que experimenta una carga de -5 C cuando se coloca entre ellas?DatosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Si dos placas metlicas paralelas se conectan a una diferencia de potencial de 9 V y el campo entre ellas es de 540 N/C. a)Cul es la separacin ente las placas? b)Qu fuerza experimenta un electrn colocado entre ellas? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Calcular el valor del trabajo realizado para transportar a una carga de 3 nC desde un punto a otro en que la diferencia de potencial es de 3 X 103V: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Se cargan dos placas paralelas a un voltaje de 60 V.Si la separacin entre ellas es de 0.065 m.Calcula el campo elctrico entre ellas: DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 16 de 83 5.Eltrabajorealizadoparamoverunacargadeprueba(q=+2.0x10-6C)deunpuntoAaunpuntoBa velocidad constante es + 5.0 X 10-5 J.a) Encuentra la diferencia en las energas potenciales elctricas de la carga entre los dos puntos, b) Determina la diferencia de potencial entre los dos puntos: DatosFrmula (s)SustitucinResultado Comparaladiferenciadepotencialelctricoconunresorteestiradoyunresortecomprimido,escribe tus conclusiones.

Actividad15 Relaciona las dos columnas colocando dentro del parntesis EL NMERO correspondiente, autoevaluando tus conocimientos, al comparar tus respuestas con las de tus compaeros. 1.Microfaradio( ) Es el dispositivo que nos permite almacenar carga elctrica 2.Condensador( ) Es la propiedad de los condensadores para almacenarcarga elctrica. 3.Faradio( ) Al almacenar 1 C si la diferencia de potencial es1 V, definimosel. 4.Coulomb( ) es la unidad para medir la Capacitancia5.Capacitancia( ) La capacitancia y la carga varan en una razn. 6.Inversamente proporcional 7.Voltaje 8.Directamente proporcional Actividad 16. Consulta el anexo 11 y contesta las siguientes preguntas sobre capacitancia, capacitores de placas paralelas. 1.Que es un capacitor de placas paralelas?, explcalo_______________________________________. 2.Define lo que es Capacitancia_______________________________________________________. 3.Un faradio es igual a 1 _____________________ por ___________________________________. 4.Cmovariaralacapacitanciadeundispositivodeplacasparalelasalvariarelreaentrelas placas?__________________________________________________________________________. 5.Lamayorpartedeloscapacitorestienenunmaterialnoconductorentrelasplacasllamado ___________________________,lograndoconellolassiguientesventajas: ________________________________________________________________________________. Pgina 17 de 83 6.Menciona dos aplicaciones prcticas de un capacitor_____________________________________. Actividad 17 Consulta el anexo 12 y resuelve los siguientes problemas de capacitancia elctrica, utilizando los modelos matemticos analizados. 1.Un condensador tiene una capacitancia de 2 F,Cul es la carga cuando se conecta a una batera de 9 V? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Ladistanciaentredosplacasmetlicasidnticases0.6mmysusuperficiees400cm2.Hallarla capacitancia y el valor de la carga si se conectan a una batera de 12 V?DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Las placas de un capacitor e placas paralelas tiene una separacin de 5 mm en aire. Si el rea de cada placa es 0.3 m2. Cul es la capacitancia?(0 = 8.85 X 10-12 C2/N.m2) DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Cul deber ser el rea de las placas de un capacitor de placas paralelas de 1.0 F con una separacin entre las placas de 1.0 mm? (0 = 8.85 X 10-12 C2/N.m2) DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 18 de 83 5.Un capacitor de placas paralelas tiene una separacin entre placas de 0.30 mm, una superficie de placas de 100 cm2 y una capacitancia de 800 pF. Determina la constante dielctrica del material aislante entre las placas. DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6.Un capacitor descargado, de 3 F, se conecta a una batera de 12 V. Cunta carga se toma de la batera? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 7.Un condensador de 27 F tiene una diferencia de potencial de 25 V.Cul es la carga en el condensador? DatosFrmula (s)SustitucinResultado a)Mencionaalgunasaplicacionesprcticasdeuncapacitorocondensadorelctrico,escribetus conclusiones. b)Explica en que aparatos de la vida cotidiana se utilizan los capacitores, escribe tus conclusiones. Actividad 18 Consulta el anexo 7 y contesta las siguientes preguntas energa potencial y potencial elctrico. 1.Al camino que siguen los electrones a travs de un conductor, lo llamamos: ___________________. 2.La seccin de un circuito comprendida entre dos nodos, se llama: ___________________________. 3.Es el nombre que recibe un circuito cerrado: ____________________________________________. Pgina 19 de 83 4.Para sumar capacitores en serie, debemos sumar: _______________________________________. 5.Quseganauniendocapacitoresenparalelo,siempreycuandoelvoltajeencadaunodeellosseael mismo?, y cul es la ventaja de poner capacitores en serie?______________________________. Actividad19 Consulta el anexo 14 y resuelve los siguientes problemas de capacitancia equivalente, en serie y en paralelo. 1.Tres capacitores de 2, 7 y 12 pF se conectan en serie a una batera de 30 V. Calcular: a) La capacitancia equivalente de la combinacin de capacitores,b) la carga que se deposita en cada capacitor yc) La diferencia de potencial en cada capacitor: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Dos capacitores de 20 y 30 pF se conectan en paralelo a una diferencia de potencial de 60 Volts.Calcular:a) La capacitanciade la combinacin,b) El voltaje encada capacitor,c) La carga depositadayd) La carga total que almacenan los capacitares: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Tres capacitares de 3, 6 y 8 pF se conectan primero en serie y luego en paralelo. Calcular la capacitancia equivalente en cada caso.Conexin en serieConexin en paraleloDatosFrmula (s)SustitucinResultado 4. Tres capacitores de 2,7 y 12 pf se conectan en serie a una batera de 30v. Calcular la capacitancia equivalente de la combinacin. Respuesta 3.38 pf.DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 20 de 83 5. Dos capacitores de 7 y 9 pf se conectan a primero en serie y b despus en paralelo. Calcule la capacitancia equivalente en cada caso. Respuestas a) 3.9f, b) 16pf DatosFrmula (s)SustitucinResultado a)Por qu utilizarcapacitores conectados en serie, paralelo o mixtos, escribe tus conclusiones. b)Son importantes los capacitores en los aparatos elctricos?, escribe tus conclusiones. ELECTRODINAMICA15h o r a Situacin didctica CORTOCIRCUITO,INCENDIOENGUARDERIALosexpertosdelasProcuradurasfederalyestatal coincidenenqueelorigendelincendio,enlaguarderaABCdelInstitutoMexicanodelSeguroSocialen Hermosillo,Sonora,pudosercausadoporuncortocircuito",porquetena"unasinstalaciones(elctricas) improvisadas, como las que desafortunadamente muchas veces hacemos todos en nuestras casas" Enotranoticia,estallatransformadorenlaDelValle,CiudaddeMxico.Laexplosinfueconsecuenciadeun corto circuito en uno de los tableros de control de la subestacin, lo que provoc que entraran en operacin las protecciones del sistema y la interrupcin del servicio elctrico a los usuarios de la zona. Conflicto cognitivo. Ques un corto circuitoy como escapaz de producir un incendio en un lugar,almacn, habitacino casa?, Cmoafectaalosaparatoselctricoslabajaointerrupcindecorrienteelctrica?,Quesunacorriente elctrica? Secuencia didctica 2. Actividad 1 Lee los anexos 15, 22, 25 y contesta las siguientes preguntas: 1.Qu es la energa elctrica?________________________________________________. 2.Sabes cmo se produce la electricidad?_______________________________________. 3.Cuntas y cuales formas conoces para producir energa elctrica?__________________. 4.Cmo llega la energa elctrica a tu casa?_____________________________________. 5. En las instalaciones elctricas de tu casa que dispositivos elctricos estn presentes y cul es su Pgina 21 de 83 funcin?_______________________________________________________. 6.Qu es una corriente elctrica?_____________________________________________. 7.Cuntos tipos de corriente elctrica conoces?_________________________________. 8.Cmo se mide el consumo elctrico en los hogares?____________________________. 9.Qu es un circuito elctrico?________________________________________________. 10. Cules son los componentes bsicos de un circuito elctrico?______________________. Actividad 2 En binas elaboren un ensayo sobre el impacto de la electricidad en los diseos y aparatos elctricos. Mnimodoscuartillasyhacerunanlisisdelmismo.Posteriormentesediscutenenplenarialos diferentes trabajos, estableciendo conclusiones del mismo. Actividad 3 Consulta el anexo15y contesta las preguntas sobre corriente elctrica e intensidad de corriente elctrica. 1.-Que constituye una Corriente elctrica?_______________________________________________. 2.-La relacin entre la cantidad de _______________________________ que pasa por unpunto por unidad de _____________________________ se deforme como corriente elctrica. 3.-Cules son las unidades de corriente?________________________________________________. 4.-Un Ampere es igual a 1 _________________________ por _____________________________. 5.-Cuntoselectronesporsegundopasanporunpuntodeunalambrequesoportaunacorrientede1 Ampere?_____________________________________________________________________. 6.Cul es la condicin necesaria para el flujo de carga elctrica?____________________________. 7.La carga fluye o es suministrada por un circuito?_______________________________________. 8.El voltaje por un circuito fluyeo se establece entre los extremos de un circuito?_________________________________________________________________. Actividad 4 Lea el anexo 16 y resuelva los problemas sobre la intensidad de la corriente elctrica. 1.Determinar la intensidad de corriente que fluye por un conductor, si pasan 125 C en 5 minutos: DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 22 de 83 2.Qu carga se produce en media hora en un acelerador de partculas en el que la corriente es de 1 mA si la corriente es de protones, cuantos se mueven en la media hora? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Una corriente de 100 mA fluye a travs de un conductor, Cul es el numero neto de electrones que pasan por un rea de seccin trasversal del conductor en 0.5 segundos? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Hayunmovimientonetode5x1011electronesenunadireccindelalambreen2segundos,culesla corriente en el alambre? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 5.Siunacorrientede1Afluyeatravsdeunalambre,Culeselnmerodeelectronesquepasanporun rea transversal del alambre en 5 segundos? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6.Cuntotiempoletomaaunacarganetade1.8Cpasaratravsdelreatransversaldelcablepara producir una corriente uniforme de 3 mA? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 23 de 83 a)Explicaalgunainteraccinquehayastenidoentuvidaconlacorrienteelctrica,escribetus conclusiones. b)Mencionatresejemplosenlavidadiaria,dondeobserveselfenmenodelacorrienteelctrica, escribe tus conclusiones. Actividad 5 Lee el anexo 18 y contesta las siguientes preguntas: 1.A que llamamos diferencia de potencial?____________________________________________. 2.Qu es una fuerza electromotriz?__________________________________________________. 3.Qu es un dispositivo de fuentes de Fem?___________________________________________. 4.Cul es la funcin principal de las fuentes de Fem?____________________________________. 5.Cules son las unidades de Fem?___________________________________________________. 6.Qu fue lo que descubri George Simn Ohm en 1826?_________________________________. 7. Qu es una resistencia elctrica?___________________________________________________. 8.Cul es la unidad en que se mide la resistencia elctrica?________________________________. 9.La ley de Ohm se define:___________________________________________________________. 10. A qu se debe que unfoco de resistencia se caliente?__________________________________. a)Explica en tus propias palabras, por qu crees que es importante establecer una fuente constante decorrienteelctricaenlosaparatoselctricos,yporquestablecerunadiferenciadepotencial no es suficiente, escribe tus conclusiones. b)Con que se compara la resistencia elctrica, en la vida cotidiana?, escribe tus conclusiones. Actividad 6 Lee el anexo 18 y contesta las siguientes preguntas: 1.Mencionar dos factores que influyen en la resistencia elctrica de un conductor: a._____________________________________________________________________. b._____________________________________________________________________. 2.A la resistividad tambin se le conoce como:___________________________________________. 3.La resistencia que existe cuando se produce una corriente de un ampere, como consecuencia de aplicar una diferencia de potencial de un voltio, es : ______________________________________________________________________________. 4.Que es la resistencia elctrica_______________________________________________________. 5.En qu caso es mayor la resistencia elctrica en un cable corto y grueso o en cable largo y delgado, justifica tu respuesta.______________________________________________________________. Pgina 24 de 83 6.Dosmaterialestienendiferentesresistividades.Concadaunodeellosseelaboraunalambredelamisma longitud,esposiblequelosdosalambrestenganlamisma resistencia?______________________________________________________________________. 7.Loselectronesformanunflujoalolargodelcableaunavelocidadaproximadade: ___________________________________________________________________________________. Actividad 7 Lea el anexo19 yresuelva los problemas sobre resistividad elctrica: 1.Determina la resistencia de un alambre de aluminio de 50 m de largo y 5 mm de dimetro a una temperatura de 0 CDatosFrmula (s)SustitucinResultado 2.Halla la resistencia de 5 m de alambre de cobre a 0 C,si el dimetro de la seccin transversales de 2.59 mm DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3.Cul es la longitud de una alambre de cobre 1 mm de dimetro cuando se conecta a una batera de 1.5 V, si la corriente es de 0.5 A? DatosFrmula (s)SustitucinResultado a)Por qu crees que es importante conocer la resistividad de los conductores en los diferentes aparatos elctricos?, escribe tus conclusiones. Actividad 8 Pgina 25 de 83 Lea el anexo21 yresuelva los problemas sobre la Ley de Ohm: 1.Calcular la intensidad de la corriente que pasara por una resistencia de 24 al conectarse a un acumuladode 12 V: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 2. Determinar la resistencia del filamento de una lmpara que dejapasar 1.2 Amperes de intensidad de corriente al ser conectado a una diferencia de potencial de 120 V: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3. Por una resistencia de 20 circula una corriente de 4 Amperes. Cul es el valor de la diferencia de potencial a que estn conectados sus extremos?DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4.Calcular la resistencia de un conductor qu al conectarse a una diferencia de potencial de 20 Voltios,deja pasar una corriente de 80 miliAmperes? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 5.Elelementodecalentamientodeunasecadoraderopaquetieneunaresistenciade11yest conectada a un enchufe elctrico de 240 V, cul es la corriente de este elemento? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 26 de 83 6.Cul es la resistencia de un restato si la cada de potencial de 48 V y la corriente es de 5 A? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 7.Por la resistencia de un tostador elctrico circulan 12 A al estar conectado a una diferencia de potencial de 120 V. Determina qu cantidad de calor se produce en 3 minutos. DatosFrmula (s)SustitucinResultado 8.En el rtico, los choques elctricos son de utilidad. Un par de calcetines que funcionan con bateras utiliza una batera de 9.0 V para cada calcetn. De cada una se obtiene una corriente de 0.12 A, mediante un alambre tejido en el calcetn. Encuentra la resistencia del alambre de uno de los calcetines: DatosFrmula (s)SustitucinResultado 9.Un componente de circuito con una resistencia de 14 extrae 1.5 A de corriente cuando se conecta a un suministro de energa de C.D.Cul es el voltaje del suministro de energa? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 10. Cunta corriente se extrae de una batera de 12 V cuando un resistor de 150 se conecta a travs de sus terminales? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 27 de 83 11. Se coloca un fusible de 2 Aen un circuito con una batera que tiene un voltaje de 12 V en sus terminales. Cul es la resistencia mnima para un circuito que contenga este fusible? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 12. Qu fem se requiere para lograr que pase una corriente de 60 mA a travs de una resistencia de 20 K?,si esta misma fem se aplica a una resistencia de 300 , Cul ser la nueva corriente? DatosFrmula (s)SustitucinResultado a)En donde se emplea la Ley de Ohm?, y Cuales son estos elementos?, escribe tus conclusiones. Actividad 9 Lee el anexo 20 y contesta las siguientes preguntas sobre la Ley de Ohm. 1.Qu es lo que descubri George Ohm en 1826?________________________________________. 2.Cmo se define La Ley de Ohm ?___________________________________________________. 3. Explica que sucede con la resistencia si cambian un conductor por otro de menor dimetro en un circuito elctrico: _________________________________________________________________. 4. Dos o ms resistores estn conectados en serie cuando: __________________________________. y en paralelo si: _________________________________________________________________. 5. Cul es el enunciado que establece que la corriente en un circuito varia en proporcin directa a la diferencia depotencialdelafemyenproporcininversaala resistencia?_______________________________________________________________________. 6.Culeselefectosobrelacorrienteenuncircuitoderesistenciaestablesiseduplicael voltaje?__________________________________________________________________________. 7.Qupuedesdecirquepasasiseduplicaelvoltajeyla resistencia?_______________________________________________________________________. 8. Suponiendoque se aumenta al doble el voltaje entre las terminales de un resistor, qu le pasa a la corriente que circula por l?__________________________________________________________. 9.Sisemantieneelvoltajeconstanteylaresistenciasereducealamitad,cmovariala corriente?_________________________________________________________________________. Pgina 28 de 83 Actividad 10 Lea el anexo22 yresuelva los problemas sobre circuitos en serie, paralelos y mixtos,de varios resistores: Dos resistores de 3 y 6 , se conectan entre s. Encontrar la resistencia equivalentea) conectados en serie b) conectados en paralelo.DatosFrmula (s)SustitucinResultado Calcularlaresistenciaequivalentedetresresistoresde10,20y30,conectadosen:a)serieyb)paralelo. Dibujar el diagrama para cada caso. DatosFrmula (s)SustitucinResultado a) Hallar la resistencia equivalente de tres resistores de 6 conectados en paralelob) determinar la corriente en cada resistencia si una diferencia de potencial de 60 V se aplica a la combinacin.DatosFrmula (s)SustitucinResultado a) Encontrar la resistencia equivalente de cuatro resistencias de 40 conectadas en paralelo b) hallar el valor de la corriente en cada resistenciacuando se aplica a la combinacin una diferencia de potencial de 12 V. DatosFrmula (s)SustitucinResultado Un circuito tiene una resistencia de 50 . Cmo puede reducirse a 20 ? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 29 de 83 Dosfocos,unode60yotrode100,seconectanenserieconunadiferenciadepotencialde220V.a) representarelcircuitoelctricob)calcularlaintensidaddelacorrientequecirculaporelcircuitoc) determinar la cada del voltaje o de tensin en cada resistencia. DatosFrmula (s)SustitucinResultado Para el circuito mostrado determinea) la resistencia equivalente del circuito b) la intensidad total de la corriente que circula por el circuitoc) el valor de la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia.

DatosFrmula (s)SustitucinResultado .Determinaa) la resistencia equivalente en el esquema y b) la intensidad de la corriente el circuito. Pgina 30 de 83 DatosFrmula (s)SustitucinResultado a) Menciona en tu vida diaria los circuitos elctricos que tienes a tu alrededor, mencinalos y establece si estn en serie o en paralelo. Escribe tus conclusiones. b) Explica cuando se deben tener circuitos en serie y cuando en paralelo. Escribe tus conclusiones: Actividad 11Actividad Experimental

CIRCUITOS CON RESISTENCIAS EN SERIE, PARALELO Y MIXTO. Realiza en equipo la siguiente prctica de laboratorio, participando y colaborando de manera activa. Explica que es un circuito elctrico. Identifica los diferentes tipos de circuitos elctricos. Determina la resistencia equivalentede circuitos en serie. Determina la resistencia equivalente de circuitosmixtos. Determina la resistencia equivalente y el voltaje de circuito mixto Conceptos bsicos: Resistencia: ___________________________ Voltaje o Diferencia de Potencial: _________ Carga elctrica: _______________________ Intensidad de la corriente elctrica: _______ Cdigo de colores de resistencias: ________ Multmetro: __________________________ Funcionamiento del Multimetro: _________ Material y Equipo:

a)Multimetros b)Resistencias con diferentes colores(valores)c)Circuitos de resistencias en serie y paralelo Pgina 31 de 83 Procedimiento experimental: a)Utilizando el cdigo de colores y el multimetro, verifique las resistencias individuales de cada resistor. b)Determine las resistencias equivalentes de los diferentes circuitos(serie, paralelo y mixto) c)Determine el voltaje de cada circuito. Registro de datos Anlisis Conclusiones Con base en el anlisis de los datos obtenidos y los principios bsicos de la electricidad estudiados en clase, elaboren una conclusin general.Tiempo(1 hora) Actividad12 Lee los anexos24 y 25y contesta las siguientes preguntas sobre potencia elctrica, energa elctrica y Efecto Joule : 1.Qu es la Energa Elctrica y en que unidades se mide: _________________________________. 2.Qu se entiende por Potencia Elctrica ?____________________________________________y cules son sus modelos matemticos________________________________________________. 3.En qu unidades se mide la Potencia elctrica?______________________________________.4.Explica que es el kilowatt-hora: _____________________________________________________. 5.En qu consiste el efecto Joule? ____________________________________________________. 6. A cunto equivale un Joule en Caloras?____________________________________________. 7.Qu es una Caloria?_____________________________________________________________. 8.Cul es el modelo matemtico del Efecto Joule?________________________________________. a) Por quconsideras importante no saturar los enchufes de tu casa con demasiados tomacorrientes? b) Consideras que es importante cuidar el excesivo consumo de energa elctrica en tu casa? c) Por qu algunos aparatos elctricos son ms potentes que otros? d) Qu pasa con el calor que producen los aparatos elctricos, se podra reutilizar? Actividad 13 Lea el anexo22 yresuelva los problemas sobre potencia elctrica, energa elctrica y Efecto Joule.1. Un foco de 75 watts est conectado a una diferencia de potencial de 120 V. Determina: a) la resistencia del filamento;b) la intensidad de corriente que pasa por el foco y c) cuanta energa pasa por el filamentoen 15 min.DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 32 de 83 2. Un calentador de agua elctrico opera automticamente durante 2.0 horas diarias, a)Si el costo de la electricidad es de$ 1.20 por KWh. Cul es el costo de operacin del calentador durante 30 das?B) Cul es la resistencia efectiva de un calentador de agua tpico?(Potencia = 4500 Watts, Intensidad de corriente = 40 Amperes (A). DatosFrmula (s)SustitucinResultado 3. Una plancha elctrica con un elemento de calentamiento de 14 opera a 120 V. Cunto calor producir en 30 minutos? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 4. Si una corriente de 0.10 A, fluye en un resistor de un circuito con una fuente de 40 V de voltaje. A) Cul es la resistencia del resistor?, b) Cunta potencia se disipa por el resistor?, c) Cunta energa se disipa en 2.0 minutos? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 5. Cual es la potencia cuando 110 Volts hacen pasar 2 Amperes de corriente a travs de un dispositivo? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 6. Cual es la corriente cuando se conecta una lmpara de 60 Watts en 120 Volts? DatosFrmula (s)SustitucinResultado Pgina 33 de 83 7.Unacorrientede6Afluyeatravsdeunaresistenciade300Wdurante1horaCuleslapotencia disipada? Cunto calor se genera, expresado en Joules? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 8. Un cautn utiliza 0.75Aa120 V. Cunta energa utilizara en 20 minutos? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 9. Una lmpara elctrica tiene un filamento de 60 conectado a una lnea de 110 V. Cunta corriente pasa por el filamento? Cual es la perdida de potencia en Watts? DatosFrmula (s)SustitucinResultado 10. Un foco de 100 W se conecta a un enchufe cuya diferencia de potencial es de 110 V. Calcular a) La resistencia del filamento b) La intensidad de la corriente que pasa por el filamento c) La energa que pasa por el filamento en 2 minutos d) La carga que pasa por el filamento en 2 minutos e) El costo del foco en 8 horas, si el precio de 1 KW-h es de $0.4DatosFrmula (s)SustitucinResultado Escribe tus conclusiones acerca de lo importante que es conocer la potencia elctrica de los aparatos elctricos, el calor que producen al funcionar y el trabajo que realizan para nosotros. Pgina 34 de 83 E E L L E E C C T T R R I I C C I I D D A A D DELECTROSTTICA Anexos Anexo 1. Antecedentes histricos de la ElectricidadLa palabra electricidad proviene del vocablo griego electrn, que significa mbar. Elmbaresunaresinafsiltransparentedecoloramarillo,producidoentiempos muy remotos por rboles que actualmente son carbn fsil. Los primeros fenmenos elctricos fueron descritos por el matemtico griego Tales deMileto(600a.C.),elsealabaquealfrotarelmbarconunapieldegato, poda atraer algunos cuerpos ligeros como polvo, cabellos o paja. Tambin haban observado que si la frotaban mucho tiempo podran causar el salto de una chispa. Un objeto encontrado en Irak en 1938, fechado alrededor de 250 a. C., llamado la Batera de Bagdad, se asemeja a una celda electroqumica. No se han encontrado documentosqueevidenciensuutilizacin,aunquehayotrasdescripciones anacrnicas de dispositivos elctricos en muros egipcios y escritos antiguos. En 1600 el cientfico ingls William Gilbert public su libro De Magnete, en donde utiliza la palabra latina electricus derivada del griego elektron, que significa mbar, para describir los fenmenos descubiertos por los griegos. Tambin estableci las diferenciasentreelmagnetismoylaelectricidad.Estasinvestigacionesfueron continuadasen1660porOttodeGuerickequieninventungenerador electroesttico,cuyofuncionamientosebasabaenelfrotamientodeunabolade azufre que al girar produca chispas elctricas.Robert Boyle afirm en 1675 que la atraccin y repulsin pueden producirse en el vaco.Stephen Gray en 1729 clasific los materiales como conductores y aislantes. C.F. DuFay fue el primero en identificar los dos tipos de carga elctrica que mas tarde sellamaranpositivaynegativa.PieterVanMusschenbroekinventen1745la botelladeLeyden,untipodecapacitorparaalmacenarcargaselctricasengran cantidad.WilliamWatsonexperimentconlabotellaLeyden,descubriendoen 1747queunadescargadeelectricidadestticaesequivalenteaunacorriente elctrica. BenjamnFranklin(1706-1790)en1752experimentconlaelectricidad remontandounbarrileteenunatormenta.Descubriqueelrelmpagoest compuestoporunacorrienteelctrica.Aconsecuenciadeestas experimentacionesinventelpararrayosyformulunateorasobreunfluidoque explicara la presencia de cargas positivas y negativas. Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), formul el principio de interaccin de cargaselctricas(leyesdeCoulomb),estudiolasleyesdeatraccinyrepulsin elctrica. En 1777 invento la balanza de torsin para medir la fuerza de atraccin y de repulsin por medio del retorcimiento de una fibra fina y rgida a la vez. Para ello, colocounapequeaesferaconcargaelctricaadiferentesdistanciasdeotras, tambinconcarga,aslogromedirlafuerzadeatraccinorepulsindeacuerdo con la torsin observada en la balanza. Tales de Mileto Robert Boyle Benjamin Franklin Charles Augustin de Coulomb LuigiGalvanien1790descubriaccidentalmentequeseproducencontracciones en los msculos de una rana en contacto con metales cargados elctricamente Pgina 35 de 83 El fsico italiano Alessandro Volta (1745-1827), tambin contribuyo notablemente al estudio de la electricidad. En 1775 invento el electrforo, este dispositivo generaba y almacenabaelectricidadesttica.En1800explicoporqueseproduceelectricidad cuandodoscuerposmetlicosdiferentesseponenencontacto.Aplicosu descubrimientoenlaelaboracindelaprimerapilaelctricadelmundo;paraello combino dos metales distintos con un lquido que servia de conductor. AlessandroVoltadescubriquelasreaccionesqumicaspodangenerarcargas positivas (nodos) y negativas (ctodos). Cuando un conductor une estas cargas, la diferenciadepotencialelctrico(tambinconocidocomovoltaje)impulsauna corrienteelctricaatravsdelconductor.Ladiferenciadepotencialentredos puntos se mide en unidades de voltio, en reconocimiento al trabajo de Volta. Humphry Davy en 1807 trabaj con la electrlisis y aisl de esta forma los metales alcalinos. En 1821 el fsico alemn Thomas Seebeck descubri que se produca una corriente elctrica por la aplicacin de calor a la unin de dos metales diferentes. Jean Peltier en1834observelfenmenoopuesto,laabsorcindecalormedianteelpasode corriente en una unin de materiales. Georg Simon Ohm en 1827 dio una relacin (Ley de Ohm) que liga la tensin entre dos puntos de un circuito y la intensidad de corriente que pasa por l, definiendo la resistencia elctrica. El fsico alemn Gustav Kirchoff expuso dos reglas, llamadas Leyes de Kirchoff con respecto a la distribucin de corriente elctrica en un circuito elctrico con derivaciones. HansChristianOersteden1819observqueunaagujaimantadaseorientaba colocndoseperpendicularmenteaunconductoralcualselehaciapasaruna corriente elctrica.Siguiendoestasinvestigaciones,MichaelFaradayen1831descubriquese generabaunacorrienteelctricaenunconductorqueseexponaauncampo magntico variable. Por su parte, Michael Faraday, fsico y qumico ingles (1791-1867), descubri como poda emplearse un imn para generar una corriente elctrica en un una espiral de hierro.Propusolateorasobrelaelectrizacinporinfluencia,alsealarqueun conductor hueco (jaula de Faraday) forma una pantalla para las acciones elctricas. A partir del descubrimiento de la induccin electromagntica, Faraday logro inventar el generador elctrico Alessandro Volta Georg Ohm Gustav Kirchoff Michel Faraday . JamesPrescottJouleen1841desarrollunaleyqueestablecelacantidadde calorqueseproduceenunconductorporelpasodeunacorrienteelctrica. Wheatstoneen1844idesupuenteparamedirresistenciaselctricas.Elfsico ingles James Prescott Joule (1818-1889) estudio los fenmenos producidos por las corrientes elctricas y el calor desprendido en los circuitos elctricos. Encontr que el calor originado por unacorriente elctricaalcirculara travsdeun conductor,es directamente Pgina 36 de 83 proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y al tiempo que esta dure en pasar. Otrosinvestigadoreshancontribuidoaldesarrollodelaelectricidad,entreellos figuran:elestadounidenseJosephHenry(1797.1878),constructordelprimer electroimn;elrusoHeinrcihLenz(1804-1865),quienenunciolaleyrelativaal sentidodelacorrienteinducida;elescocsJamesMaxwell(1831-1879),quien propuso la Teora Electromagntica de la Luz y las ecuaciones generales del campo electromagntico:elyugoslavoNikolaTesla(1856-1943),;experimentconalto voltaje y corriente alterna polifsica de esa manera invent el alternador y el primer motordeinduccinen1882.yelinglesJosephThomson(1866-1940),quien investigo la estructura de la materia y de los electrones. En1878,ThomasAlvaEdisonconstruylaprimeralmparaincandescentecon filamentosdebambcarbonizado.En1901PeterHewittinventalalmparade vapor de mercurio.HeinrichHertzextendiestateoraydemostrquelaelectricidadpuede transmitirseenformadeondaselectromagnticas,comolaluz.Estas investigaciones posibilitaron la invencin del telgrafo sin cables y la radio. PormediodelostrabajosdeJohannWilhelmHittorf,WilliamsCrookesinvent en 1872 el tubo de rayos catdicos. Utilizando un tubo de Crookes el fsico alemn Wilhelm Rentgen descubri los rayos X. Joseph John Thomson investigando el flujoderayoscatdicos,descubrielelectrn.En1906elfsicoestadounidense RobertAndrewsMillikan,mediantesuexperimentode"lagotadeaceite", determin la carga del electrn Tomado de www.wikipedia.org Thomas Alva Edison

Nikola Tesla JamesP.Joule Pgina 37 de 83 Anexo 2. Electricidad,Cargas Elctricas Laelectricidadesunfenmenofsicooriginadoporcargaselctricas estticasoenmovimientoyporsuinteraccin.Cuandounacargase encuentraenreposoproducefuerzassobreotrassituadasensuentorno. Silacargasedesplazaproducetambinfuerzasmagnticas.Haydos tiposdecargaselctricas,llamadaspositivasynegativas.Lascargasde igual nombre se repelen y las de distinto nombre se atraen Laelectricidadestpresenteenalgunaspartculassubatmicas.Lapartculamsligeraquellevacarga elctrica es el electrn.En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta manera un cuerpo queda cargadoelctricamentegraciasalareordenacindeloselectrones.Untomonormaltienecantidades iguales de carga elctrica positiva y negativa, por lo tanto es elctricamente neutro. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedar cargado negativamente. Por lo contrario, con la ausencia de electrones un cuerpo queda cargado positivamente, debido a que hay ms cargas elctricas positivas en el ncleo. La electricidad es una manifestacin de energa y para su estudio se ha dividido en: a)Electrosttica: que estudia las cargas elctricas en reposo y b)Electrodinmica que estudia las cargas elctricas en movimiento. Concepto de electrosttica La palabra esttica significa en reposo y la electricidad puede encontrarse en reposo.Cuando se frotan ciertos materiales entre s, la friccin causa una transferencia de electrones de un material al otro.Un material puede perder electrones en tanto otro los ganar.Un material que gana electrones se carga negativamente, y uno que entrega electrones se carga positivamente.Una de las leyes bsicas de la electricidad es:Los cuerpos con cargas diferentes se atraen. Los cuerpos con cargas semejantes se repelen. Elcampoelctricoinvisibledefuerzaqueexistealrededordeuncuerpocargado,puededetectarseconun electroscopio. Por lo tanto llamaremos electricidad al movimiento de electrones.Electrosttica. Estudio de la electricidad en reposo.Ionizacin. La capacidad de desprender un electrn.Cargas iguales se repelen. Cargar es ionizar.CARGA ELCTRICA Y SUS UNIDADES EN EL S.I. La carga elctrica es una propiedad que nace de la estructura misma de la materia, de su estructura atmica. Pgina 38 de 83 Estaideaconsisteenquelamateriaestcompuestaportomos,loscualesestnformadosporlamisma cantidaddecargaselctricaspositivasynegativas(ademsdepartculaselctricamenteneutras). Toda la materia, es decir, cualquier clase de cuerpo, se compone de tomos y estos de partculas elementales comoloselectrones,protonesyneutrones.Loselectrones,ylosprotonestienenunapropiedadllamada carga elctrica. Losneutronessonelctricamenteneutrosporquecarecendecarga.Loselectronesposeenunacarga negativa, mientras los protones la tienen positiva.

Eltomoestconstituidoporunncleo,enelseencuentranlosprotonesylosneutrones,yasualrededor giranloselectrones.Untomonormalesneutro,yaquetieneelmismonmerodeprotonesocargas positivasydeelectronesocargasnegativas.Sinembargo,untomopuedeganarelectronesyquedarcon carga negativa, o bien, perderlos y adquirir carga positiva.La masa del protn es casi dos mil veces mayor a la del electrn, pero la magnitud de sus cargas elctricas es lamisma. Por tanto la carga de un electrn neutraliza la de un protn. Elfrotamientoesunamanerasencilladecargarelctricamenteuncuerpo.Por ejemplo: cuando el cabello se peina con vigor pierde algunos electrones, adquiriendo entoncescargapositiva;mientrasquetantoelpeineganadichoselectronesysu carga final es negativa. Es decir, cuando un objeto se electriza por friccin, la carga nosecrea,puessiemprehaestadoah,niseproducennuevoselectrones,solo pasandeuncuerpoaotro.EstaobservacinpermitecomprenderlaLeydela Conservacin de la Cargaque dice: es imposible producir o destruir al mismo tiempo una carga negativa de idntica magnitud; por tanto, la carga elctrica del Universo es una magnitud constante, no se crea ni se destruye. Interaccin entre cargas de igual o diferente signo. Un principio fundamental de la electricidad es el siguiente: cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. Cargas del mismo signoCargas designocontrario Pgina 39 de 83 Esteprincipiopuededemostrarsefcilmentemedianteelempleodeunpnduloelctrico,queconsiste enunaesferillademeduladesacosostenidaporunsoporteconunhilodesedaaislante;tambinse necesita una barra de vidrio, una de ebonita (material plstico de caucho endurecido con azufre), una tela de seda y de lana. Se procede como sigue: la barra de vidrio sefrota con la tela de seda y ya electrizada, se acerca a la esferilla; esta es atrada por la barra hasta el momento de entrar en contacto con ella, despus de lo cual es rechazada por que se ha electrizado. Ahora labarra de ebonita se frota con el trapo de lana, ya electrizada se acerca a la esferilla, la cual es atrada por la barra;pero al acercarla denuevolaesferillaesrechazada.Portanto,seconcluyequelaelectricidadde la barra de vidrio es diferente a la de plstico; la primera recibeelnombrede electricidad positivaylasegundade electricidad negativa. Formasdeelectrizaralos cuerpos Loscuerposseelectrizanalperderoganar electrones. Si un cuerpo posee carga positiva, esto no significaexcesodeprotones,puesnotienenfacilidad demovimientocomoloselectrones.Portanto, debemosentenderquelacargadeuncuerpoes positiva si pierde electrones y negativa, cuando los gana. Los cuerpos se electrizan por: Frotamiento:Loscuerpos electrizadosporfrotamientoproducenpequeaschispaselctricas,como sucedecuandodespusdecaminarporunaalfombrasetocaunobjeto metlico a otra persona, o bien, al quitarse el sutero un traje de lana. Si el cuarto esoscurolaschispassevernademsdeorse.Estosfenmenosse presentanenclimassecosocuandoelaireestaseco,yaquelascargas electrostticas se escapan si el aire esta hmedo. Contacto: Estefenmenodeelectrizacinseoriginacuandouncuerposaturadodeelectronescedealgunosaotro cuerpo con el cual tiene contacto. Pero si un cuerpo carente de electrones, o con carga positiva, se une con otro,atraerpartedeloselectronesdedichocuerpo.Uncuerpoaislado,porejemplo,unelectroscopio,un pndulo elctrico, etc. puede ser cargado con slo tocarlo con otro cuerpo previamente electrizado (por ej. una varilla de vidrio o de ebonita electrizada). Induccin: Esta forma de electrizacin se presenta cuando un cuerpo se carga elctricamente al acercarse a otro ya electrizado. Una barra de plstico cargada se acerca a un trozo de papel en estado neutro o descargado; a medidaquelabarra seaproxima, repeleloselectrones delpapelhastaellado masalejadodel tomo.Aspues,la capasuperficial delpapelmasprxima Pgina 40 de 83 alabarracargada,tieneelladopositivodelostomos,mientraslasuperficiemasalejadatieneellado negativo.Comolasuperficiepositiva,lafuerzaderepulsinesmenoraladeatraccinylabarracargada atrae el pedazo de papel. Eltrozodepapel,consideradocomountodo,eselctricamenteneutro,ascomocadaunodesustomos; pero las cargas se han redistribuido, aunque no hubo contacto entre el papel y la barra, la superficie del papel se cargo a distancia, esto es, por induccin desaparece. Elelectroscopioesunaparatoquepermitedetectarlapresenciadecargaelctricaenuncuerpoe identificarelsignodelamisma.Constadeunrecipientedevidrioyuntapn aisladoratravesadoporunavarillametlica,rematadaensupartesuperiorpor unaesferillatambinmetlica;ensuparteinferiortienedoslaminillas,lascuales pueden ser de oro, aluminio o de cualquier otro metal. Si se acerca a laesferillaun cuerpoconcarga,lavarillaylaslaminillassecargaranpor induccinyyaquedoscuerposconcargadeigualsignose rechazan,sesepararanunadelaotra.Paraconocerel signo de la electricidad de un cuerpo, primero seelectrizael electroscopioconcargasdesignoconocido;entoncesse acercaalaesferillaelcuerpodelcualsequiereidentificarelsignodelacarga,ysi estaesigual,laslaminillasseseparanaunmas,perosejuntansisondesigno contrario. El fsico ingles Michael Faraday demostr que en un cuerpo electrizado las cargas siempre se acumulan en su superficie.Portanto,enunconductorhuecolascargasnicamentesedistribuyenenlasuperficie exterior.Enelinteriordeunacajametlicaaislada(JauladeFaraday),nosedetectaningunacarga elctrica. La caja puede tener una superficie continua o estar constituida por una malla metlica. Cuandosedeseadescargaruncuerpo,soloserequiereponerloencontactoconelsueloo,comosedice comnmente, hacer tierra. Para hacerlo puede utilizarse un alambre o tocar con la mano el cuerpo cargado, paraqueatravsdelcuerpolascargaspasenalsuelo.Siuncuerpoconcarganegativahacetierra,los electronessemuevenhaciaelsuelo;perositieneunacargapositiva,atraeelectronesdelsueloyse neutraliza. Materiales conductores y aislantes: Los materiales conductores de electricidad son aquellos que electrizan en todo su superficie, aunque solo se froteunpuntodelamisma.Encambio,losmaterialesaislantesomalos conductoresdeelectricidad,tambinllamadosdielctricos,solose electrizanenlospuntosdondehacencontactoconuncuerpocargado,o bien, en la parte frotada. Engeneral,losmaterialessonaislantessialelectrizarlospor frotamientoysujetarlosconlamano,conservansucargaaun estandoconectadosconelsuelopormediodealgncuerpo.Los materiales son conductores si se electrizan por frotamiento solo cuando no estnsujetosporlamanoysemantienenapartadosdelsuelopormedio de un cuerpo aislante. Algunosejemplosdematerialesaislantesson:lamadera,elvidrio,elcaucho,lasresinasylos plsticos, la porcelana, la seda, la mica y el papel. Pgina 41 de 83 Como conductores tenemos a todos los metales, soluciones de cidos, bases y sales disueltas en agua, as comoelcuerpohumano.Cabemencionarquenohaymaterialcienporcientoconductorniunmaterialcien por ciento aislante. Anexo 3. Unidades de carga elctrica: Como ya sealamos, un cuerpo tiene carga negativa si posee exceso de electrones y carga positiva si tiene carencia o dficit de ellos. Por tal motivo, la unidad elemental para medir carga elctrica es el electrn, pero comoesunaunidadmuypequeaseutilizanunidadesprcticasdeacuerdoconelsistemadeunidades empleado. En el sistemainternacional (S.I.)se utilizael Coulomb (C)y enSistema CGS,la unidadelectrosttica de carga (ues) o estatocoulomb. La equivalencia entre estas unidades es la siguiente: S.I.CGS 1 Coulomb1 C6.24 X 10 18 electrones1 Estatocoulomb1 ues 2.08 x 10 9 electrones 1 C = 3 x 10 9ues 1 electrn = -1.6 x 10 -19 C 1 protn= 1.6 x 10 -19 C Por tanto, si un cuerpo tuviera una carga negativa de un Coulomb, significara que tiene un exceso de 6.24 x 1018 electrones; o una carencia de igual cantidad de electrones, si su carga fuera positiva. ElCoulombesunaunidaddecargaelctricamuygrande,porlocualescomnutilizarsubmltiplos, como: NombreSmboloEquivalencia El miliCoulombmC1 x 10-3 C El microCoulombC1x 10-6 C El nanoCoulombnC1 x 10-9 C El picoCoulombpC1 x 10-12 C LEY DE COULOMB: El cientfico francs Charles Coulomb estudio las leyes rigen la atraccin y repulsin de dos cargas elctricas puntuales en reposo.En1777inventolabalanzadetorsin,estacuantificabalafuerzadeatraccinorepulsinpormediodel retorcimientodeunaalambredeplatargido.Colocounapequeaesferaconcargaelctricaadiversas distanciasdeotratambincargada,aslogromedirlafuerzadeatraccinorepulsinsegnlatorsin observada en la balanza. Coulomb observo que a mayor distancia entre dos cuerpos cargados elctricamente, menor es la fuerza de atraccin o repulsin. Pero la fuerza no se reduce en igual proporcin al incremento de la distancia, sino respecto al cuadrado de la misma. Pgina 42 de 83 BALANZADETORSION As, entre dos cargas elctricas Distancia Fuerza de Repulsin 1 cm 2 Newtons 2cm 0.5 Newtons 3 cm 0.055 Newtons Coulombtambindescubriquelafuerzaelctricadeatraccinorepulsinentredoscuerposcargados, aumenta de modo proporcional al producto de sus cargas. Por tanto, si una carga duplica su valor, la fuerza tambin se duplica; y si adems la otra carga se triplica, el valor de la fuerza entre las cargas seria seis veces mayor. De acuerdo con sus observaciones, Coulomb estableci: lafuerzaFdeatraccinorepulsinentredoscargas puntuales,esinversamenteproporcionalalcuadradode la distanciar que las separa; de donde: 21rFo(1) Notoademsquelafuerzaelctricaentredoscargas puntualesesdirectamenteproporcionalalproductode sus cargas: 2 1q q Fo(2) Al relacionar las ecuaciones(1)y(2) 2r1Foy 2 1q q Fo 2r2q1qFo Pgina 43 de 83 Podemostransformarestarelacinenunaigualdad,sicambiamoselsignodeproporcionalidadporun signo de igual e incluimos una constante de proporcionalidad que simplemente pudiera serk,quedando 22 1rq qk F = donde k = 9 X 10 9 22CNm

La constante de proporcionalidadktendr un valor de acuerdo con el sistema de unidades utilizado: Sistema S.I.k = 9 X 10 9 22CNmCGSk = 1 22uescm dina Finalmente, la Ley de Coulomb queda enunciada en los siguientes trminos: Ley de Coulomb La fuerza elctrica de atraccin o repulsin entre dos cargas puntuales q1yq2, es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que las separa. 22 1rq qk F = Puede observarse que la Ley de Coulomb es similar a la Ley de la Gravitacin Universal. Sin embargo, las fuerzas debidas a la gravedad siempre son de atraccin, mientras las fuerzas elctricas pueden ser de atraccin o repulsin; adems, las elctricas son ms intensas que las ocasionadas por la gravedad. LaecuacindelaLeydeCoulombsoloesvlidacuandolascargasseencuentranenelvaci;oen formaaproximadasiestnenelaire.Perosientrelascargasexisteunasustanciaomedioaislante,la fuerzaelctricadeinteraccinentreestassufrirunadisminucin,lacualsermayoromenordependiendo delmedio.Larelacinqueexisteentrelafuerzaelctricadedoscargasenelvaciylafuerzaelctricade estasmismascargassumergidasenalgnmedioosustanciaaislante,recibeelnombredepermitividad relativa o coeficiente dielctrico r de dicho medio o sustancia; por tanto: r = FFdonde: r = permitividad relativa del medio (adimensional) F = fuerza elctrica entre las cargas en el vaci en Newtons (N)o dinas. F=fuerzaelctricaentrelasmismascargascolocadasenelmedioenNewtons (N) o dinas. Pgina 44 de 83 En el siguiente cuadro se enlistan algunos valores de permitividad relativa para algunos medios. Observe que la permitividad relativa del aire casi es igual a la del vaci; por ello, al resolver problemas de cargas elctricas en el aire, las consideraremos como si se encontraran en el vaci. MedioaisladorPermitividadrelativar Vaci1.0000 Aire1.0005 Gasolina2.35 Aceite2.8 Vidrio4.7 Mica5.6 Glicerina45 Agua80.5 Anexo 4. Problemas resueltos de la ley de Coulomb. 1.Calcular la fuerza elctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = 2 milicoulombs, q2 = 4 milicoulombs, al estar separadas en el vaci por una distancia de 30 cm. DATOSFORMULASUSTITUCION F = ? q1 = 2 mC=2 x 10-3C q2 = 4 mC= 4 x 10-3C r = 30 cm = 0.3 m k = 9 X 10 9 22CNm 22 1rq qk F = 23 32293 010 4 10 210 9) m . () C x )( C x ()(CNmx ( F = F = 8 X 10 5 N 2.Determinar la fuerza elctrica entre dos cargas cuyos valores son: q1 = -3 microCoulombs, q2 = 4 microCoulombs, al estar separadas en el vaci por una distancia de50 cm. DATOSFORMULASUSTITUCION F = ? q1 = -3 C= -3 x 10-6 C q2 =4 C= 4 x 10-6 C r = 50 cm = 0.5 m k = 9 X 10 9 22CNm 22 1rq qk F = 26 62295 010 4 10 310 9) m . () C x )( C x ()(CNmx ( F = F = - 4.32 X 10 -1 N Elsignomenosindicaquesetratadeuna fuerzadeatraccin.Cuandoelsignoes positivo la fuerza es de repulsin. Pgina 45 de 83 3.Una carga de 3 X 10 -2ues se encuentra en el aire a 15 cm de otra carga de-4 X 10 -2 ues, Calcular a)Cul es la fuerza elctrica entre ellas? b)Cul seria la fuerza elctrica entre ellas si estuvieran sumergidas en aceite? DATOSFORMULASUSTITUCION a)F = ? b)F = ? q1 = -3 x 10-2 ues q2 =-4 X 10-6 ues r = 15 cm k = 1 dina.cm2/ues2 F = ? F aceite = ? 22 1rq qk F = a) 26 2 2) cm 15 () ues 10 x 4 )( ues 10 x 3 ()uescmdina ( 1 F = F = 5.33 x 10 -6 dinas r = FF DESPEJANDO F = F/ r b) Si estuvieran sumergidas en aceite cuya permitividad relativa (r) es de 2.8, el valor de la fuerza elctrica F en el aceite se calcula de la siguiente manera: F =8 . 2dinas 10 x 33 . 56 F =1.9 X 10 -6 dinas 4.Una carga elctrica de 2 C, se encuentra en el aire a 60 cm de otra carga. La fuerza con la cual se rechazan es de 3 X 10 -1 N. Cunto vale la carga desconocida? DATOSFORMULASUSTITUCION q2 = ? q1 = 2 C= 2 x 10-6 C r = 60 cm = 0.6 mF = 3 X 10 -1 N k = 9 X 10 9 22CNm 22 1rq qk F =Despejando q2 122kqFrq= )CNm10 x 9 )( C 10 x 2 () m 6 . 0 )( N 10 x 3 (q229 62 12= q2 = 6 X 10-6 C 5.A qu distancia deben colocarse en el aire dos cargas de 8 C y 6 C, para quesufranuna fuerza de interaccin de 4 X 102 N? DatosFormula(s)Sustitucin Resultados r = ? q1 = 8 C = 8 X10-6 C q2 = 6 C = 6 X10-6 C F = 4 X102 N F = K q1 q2r2

Despejandor r = 0.032 m Pgina 46 de 83 K = 9X109 Nm2/C2 Fq Kqr2 1=N XX C XCNmXr2622910 46 )( 10 8 )( 10 9 (=

6.Unacargade2Cseencuentraenelairea0.30mdedistanciadeotracargade8C. Calcular:a)Culeslafuerzaelctricaentreellas?b)Silascargasestuvieran sumergidasengasolina.Culserialamagnituddelafuerzaentreellas?rdela gasolina = 2.35

DatosFormula(s) Sustitucin Resultado q1 = 2 C = 2 X10-6 C r= 0.30 m q2 = 8 C = 8 X10-6 C K = 9X109 Nm2/C2 a) F = ? b) F1 = ? r = 2.35 a)F = K q1 q2 r2

b) r = F F1 DespejandoF1 F1 =F r a) F = ( 9X109 Nm2/C2)( 2 X10-6 C)( 8 X10-6 ( 0.30 m )2 b)F1 =1.6 N 2.35 a) F=1.6 N b)F1 =0.68 N 7. Tres cargas puntuales se colocan sobre el eje X como se muestra en la figura. Determina la fuerza sobre la carga de-5 C ocasionada por las otras dos cargas.Verfigura. q3= 3Cq2= -5C q1= 8C + -------20 cm---------- ------------- 30 cm ------------+ F3-2------------- F1-2 DatosFormula(s)SustitucinResultado q1 = 8C= 8x10-6C q2 =-5C=-5x10-6C q3 = 3C= 3x10-6C r=20cm=2X10-2m r=30cm=3X10-2m K = 9X109 Nm2/C2 FR =? F3-2 = K q3 q2 r2

F1-2 = K q1 q2r2

FR =F = F3-2+ F1-2 F3-2=(9X109Nm2/C2)(3x10-6C)(-5x10-6C) (2X10-2m)2

F1-2 =(9X109Nm2/C2)(8x10-6C)(-5x10-6C) (3 X10-2m)2 FR =-3.375 N+4 N F3-2 = -3.375 N F1-2 = 4 N FR = 0.625 N Pgina 47 de 83 Anexo 5. CAMPO ELECTRICO:Una carga elctrica se encuentra siempre rodeada por un campo elctrico. Alrededor de este campo se manifiestan fuerzas elctricas de atraccin y de repulsin. Este campo es invisible pero se representa por medio de lneas de fuerza.

Si la carga es positiva las lneas de fuerza salen radialmente de la carga, mientras que en una negativa llegan radialmente a ella. ParaestudiarcomoeslaINTENSIDADDELCAMPOELECTRICOdeunacarga,seutilizauna CARGA DE PRUEBA, de valor pequeo y carga positiva. INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICO: Enunpuntoenparticular,esigualalarelacinquehayentrelafuerzaFquerecibelacargade prueba qy el valor de esta. En forma de ecuacin: qFE =Donde: E = Intensidad de campo elctrico y se mide en Newtons/Coulombs (N/C). F = Fuerza que acta sobre la cargade prueba q. Se mide en Newtons q = carga de prueba en Coulombs(C) Pgina 48 de 83 Para calcular la INTENSIDAD DEL CAMPO ELECTRICOE a una distancia r de una carga q se utiliza la expresin: 2rkqE = Donde: E = Intensidad de campo elctrico k = constante dielctrica(9 X10922CNm) q = carga de prueba en Coulombs(C) CAMPO ELECTRICO UNIFORME: Setienecuandoexisteuncampoconstanteenmagnitudydireccin,comoel formado por dos placas metlicas planas y paralelas con cargas de igual magnitud pero de signo contrario. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un campo uniforme es igual a: V = E ddonde: V = diferencia de potencial entre 2 puntos de un campo uniforme en Volts (V). E = intensidad del campo elctrico en V/C d = distancia entre puntos, en la misma direccin del vector campo elctrico, en metros (m).

En este caso T =Ep= F.d.Ydado que el campo elctrico es E = F/q, DespejandoF, tenemos F = q.Ey entonces Ep= q.Ed (cuando el campo elctrico es constante) Unhechoimportante,esquelaenergaseconservaenelcasodequelasfuerzasqueactensean conservativasy,enestecaso,laenergapotencialelctricasepuedetransformarenenergacinticaylas cargas elctricas se movern siempre hacia donde su energa potencial disminuya.

Pgina 49 de 83 Anexo 6 Problemas resueltos sobre intensidad de campo electrico. 1.Una carga de prueba de 4C se sita en un punto en el que la intensidad del campo elctrico tiene un valor de 6 X 102 N/C. Cul es el valor de la fuerza que acta sobre ella? DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION F = ? q = 4C = 4 X 10-6 C E = 6 X 103 N/C qFE =Despejando F F = E q F =(6 X 103 N/C)( 4 X 10-6 C) F = 0.024 N 2.Calcular la intensidad del campo elctrico a una distancia de 60 cm de una carga de 8 mC? DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION E = ? r = 60 cm = 6 X 10-1 m r2 = 36 X 10-2 m2 q = 8 mC = 8 X 10-3 C k = 9 X109 22CNm 2rkqE = 2 23229m 10 x 36) C 10 x 8 )(CNm10 x 9 (E=E =2 x 108 N/C 3.Laintensidaddelcampoelctricoproducidoporunacargade5Cenunpunto determinadoesde8X107N/C.Aquedistanciadelpuntoconsideradoseencuentrala carga? DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION r = ? q = 5 C = 5 X 10-6 C E = 8 X 107 N/C k = 9 X109 22CNm 2rkqE = Despejando r Ekqr = C / N 10 x 8) C 10 x 5 )( C / Nm 10 x 9 (r76 2 2 9 = r = 0.0237 m Pgina 50 de 83 4.Cul es la intensidad del campo elctrico a una distancia de 2 m de una carga de-12C? DatosFrmulasSustitucinResultados r = 2 m Q = 12 C = 12 X10-6C 22910 9CNmX K = 2rKQE = 26229) 2 () 10 12 )( 10 9 (mXCNmXE= CNX E310 27 = (Hacia Q) 5. Cul es la magnitud del campo elctrico que acta sobre el electrn de un tomo de hidrogeno, el cual est a una distancia dem X1110 3 . 5 del protn que se encuentra en su ncleo?) 10 6 . 1 (19C X e q= = DatosFrmulasSustitucinResultados ? = Em X r1110 3 . 5=C X Q1910 6 . 1=22910 9CNmX K = 2rKQE = 2 1119229) 10 3 . 5 () 10 6 . 1 )( 10 9 (m XXCNmXE= CNX E1110 1 . 5 = 6. Una carga puntual de 5 nC produce un campo elctrico de 500 N/C. A qu distanciase encuentra de dicho campo la carga de prueba? DatosFrmulasSustitucinResultados C X Q910 5=C N E / 500 =22910 9CNmX K =r = ? 2rKQE = Despejandor EKQr = ) / 500 () 10 5 )( 10 9 (9229C NC XCNmXr= m r 3 . 0 = Pgina 51 de 83 7.Culeslamagnituddelcampoelctricorequerido,paraejercersobreunelectrnunafuerza equivalente a su peso al nivel del mar? DatosFrmulasSustitucinResultados E=? C X q1910 6 . 1= Kg X m2710 67 . 1=28 . 9smg = qmgqFE = = recuerda que mg P F = =

C XsmKg XE1922710 6 . 1) 8 . 9 )( 10 67 . 1 (= N X E / 10 02 . 17 = 8.Unaesferametlicacuyodimetroesde30cm,estaelectrizadaconunacargade3Cdistribuida uniformementeensusuperficie.Culeselvalordelaintensidaddelcampoelctricoa12cmdela superficie de la esfera? DatosFrmulasSustitucinResultados D= 30 cm cmcmrD152302= = = C X Q610 3=22910 9CNmX K = cm r 15 = + 12cm = 27 cm E= ? 2rKQE = 26229) 27 . 0 () 10 3 )( 10 9 (mC XCNmXE= CNX E510 7 . 3 = 9. Calcular la intensidad del campo elctrico en el punto medio P entre dos cargas puntuales cuyos valores sonC q 61 = y C q 42 = , separadas a una distancia de 18 cm como se muestra en la figura.

C q 61 = ------- -------P------ -----C q 42 =++ I---------9 cm -------------I--------9 cm ---------I DatosFrmulasSustitucinResultados ? =REm r 09 . 0 =C X q6110 6=C x q6210 4= 22910 9CNmX K = 2 1E E ER+ = ) (2221rKqrKqER + = C XmCNmXE6222910 ) 4 6 () 09 . 0 () 10 9 ( = CNX E610 2 . 2 = Pgina 52 de 83 ) (2 12q qrKER = Elsigno(-)delcampo elctricodebidoalacarga 2q esporquevaala izquierda. Anexo 7. ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA: Es la energa que posee una carga elctrica, dentro de un campo elctrico, la cual es igual al trabajo realizado por la fuerza elctrica cuando desplaza a la carga desde el punto donde se encuentra a un nivelde referencia cero, que puede ser el infinito. Como la energa potencial elctrica de una carga q1es igual al trabajo realizado por la fuerza elctrica, que acta sobre ella, se tiene que: Ep=T = F rsubstitumos F: 22 1rq qk F =en T = F r TenemosqueEp= (22 1rq qk F = )ry entonces Ep rq qk2 1= Ep rq qk1 2= donde Ep = Energa potencial elctricaenJoules (J) k =Constante electrosttica cuyo valor es de 9 x 109 22CNm

q1 =Carga que se produce en el campo C q2 = Carga en C POTENCIAL ELECTRICO: Se obtiene a partir de la energa potencial elctrica y se le llama Potencial (V). POTENCIAL(V):Eslaenergapotencialquetienelaunidaddecargaqueseencuentraenelpunto considerado dentro del campo elctrico. El potencial se obtiene dividiendo la energa potencial entre el valor de la carga, esto es: Pgina 53 de 83 qEVp=Donde: V = Potencial en Volts (V). Ep =EnergapotencialelctricaenJoules (J). q =Carga en Coulombs C Tambin: qTV =Donde: V = Potencial en Volts (V) T = Trabajo en Joules (J). q =Carga en Coulombs C La unidad del Potencial en el Sistema Internacional es el Volt o Voltio (V) en honor del fsico italiano Alessandro Volta (1745-1827), inventor de la pila elctrica, que lleva su nombre. UnVOLTIOes igual a realizar un trabajo de 1 Joule para mover la carga unitaria de un punto a otro dentro de un campo elctrico. A partir de la ecuacin qFdV =tenemos quelafuerzasedeterminaa partirdelaleydeCoulomb,yladistanciaesigualar: Qr )rQqk (V2=simplificando tenemos: rkqV = Donde V = Potencia en Volts (V) k = constante electrosttica cuyo valor es 9 x 109 22CNm q = carga en coulombs r = distancia en metros Pgina 54 de 83 Anexo 8. Problemas resueltos sobre energa potencial elctrica y potencial elctricos. 1.Cul es la energa potencial de una carga positiva de 8 C al encontrarse en un punto donde el potencial elctrico es de 50,000 V? DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION Ep = ? q = 8 C V = 50,000 V Ep = V q Ep = (50,000 V)(8 X 10-6C)Ep = 0.40 J 2.Culeselvalordelpotencialelctricoenunpuntosiparatrasladarunacarga de 5 C desde el suelo hasta el, se realizo un trabajo de 40 X 10-6 J? DATOSECUACIN DESARROLLOSUSTITUCION V = ? W = 40 X 10-6J q = 5 C = 5 X 10-6C qTV =V = (40 X 10-6J) / (5 X 10-6C)V = 8 J/C (V) 3.CalcularelpotencialelctricoenunpuntoBqueseencuentraa50cmdeuna carga positiva q = 8 X 10-6C DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION V = ? q = 8 X 10-6C r = 50 cm = 5 X 10-1m rkqV =V =(9 x 109Nm/ C2)( 8 X 10-6C) 5 X 10-1m V = 144,000 V 4.Determinaelvalordeunacargatransportadadesdeunpuntoaotro,alrealizarseun trabajo de 8 x 10-5 J, si la diferencia de potencial es de 4 x 103 V. DATOSFORMULASUSTITUCION q = ? W = 8 x 10-5 J V = 4 x 103 V qTV =Despejando q vTq = q = (8 x 10-5J) / (4 x 103V) q = 2 x 10-11 C Pgina 55 de 83 5.Unacargade5nCsecolocaenundeterminadopuntodeuncampoelctricoy adquiereunaenergapotencialde35x10-8J,Culeselvalordelpotencial elctrico en ese punto? DATOSFORMULASUSTITUCION V = ? Ep = 35 x 10-8 J q = 5 nC = 5 x 10-9 C qEpV =V = (35 x 10-8 J) / (5 x 10-9 C) V = 70 V 6.Unacargade4nCestseparada20cmdeotracargade5mC,Culesla energa potencial del sistema) DATOSFORMULASUSTITUCION Ep = ? Q = 4 nC = 4 x 10-9 C q = 5 mC = 5 x 10-3 C k = 9 x 109 Nm2/C2 r = 20 cm = 0.2 m 2rQqk Ep =Ep = (9 x 109 Nm2/C2)(4 x 10-9 C)(5 x 10-3 C) / (0.2 m) Ep = 0.9 J Anexo 9 DIFERENCIA DE POTENCIAL Dospuntostienendiferentepotencial;esdecir,senecesitarealizardiferentestrabajosparallevarla unidaddecargapositivahastaelpuntoAohastaelB;entonces,podemosdeterminarladiferenciaVB VA existente entre un trabajo y otro, a lo que llamamosDIFERENCIA DE POTENCIAL (VAB). De tal manera que la diferencia de potencial entre los puntos A y B se representa como: VAB =VB VA Cmoseinterpretaestadiferencia?Comoeltrabajoquedeberealizarseparallevarlacargaunitariadelpunto A al punto B. Esto se vio en un CAMPO ELECTRICO UNIFORME, donde se obtuvo la expresin: V = E d Y la Fuerza que experimenta una carga dentro de las placas es F = E q Ane EVd EVdqC WqxV exo 10. DAE = ? V = 24 Voltsd = 0.3 cm =DATOE= ? V = 400 V d = 5 cm = 0q = 4 mC = 4C DATOSW = ? = 5 C = 510-6 C V = 6 x 104 VP 1.La difees la in ATOS s = 3 X 10-3 m 2.OS 0.05 m 4 x 10-3 3.Cp S 5 V Problemas erencia de ntensidad dECUAm V =DespejE =.Al medir separadaa.Cb.Sel FOFCalcular el vpunto a otro FORW =Presueltos potencial edel campo eACIN = E d jando E dV=la diferencas 5 cm, encCunto valeSiunacarlctrica reciORMULA dVE = F = E q valor del traentre los cRMULA = V q Pgina 56 d de diferenc ntre dos plaelctrico? DE = (2ia a potenccontr un ve la intensidrgade4mbira? a b bajo realizauales se tieW =W =de 83 cia de poteacas es 24 DESARROL24 V) / (3 Xcial o voltajevalor de 400dad del cammCseenc) E = (400 VE = 8,000) F = (8,000F = 32 Nado para traene diferenc= (6 x 104 V= 0.3 J encial elctV, si la sepLLO X 10-3 m) e entre dos0 Volts.mpo elctricoontraraentSUSTV) / (0.05 m N/C 0 N/C)(4 x 1ansportar uncia de potenSUSTIV)(5 x 10-6 Ctrica. paracin esSUE s placas queo entre las trelasplacTITUCION m) 10-3 C) na carga dencial de 6 x ITUCION C) s 0.3 cm. USTITUCIO= 8,000 N/Ce se encueplacas? y cas,quefue 5 C desd104 V. Cul ON C entran uerza de un Pgina 57 de 83 4.a)Determina el valor del potencial elctrico a una distancia de 15 cm, de una carga puntual de C 6 .b) Cual es la energa potencial de un electrn en ese punto? DatosFrmulasSustitucinResultados a) V = ? r = 15 cm C X C Q610 6 6= = 22910 9CNmX K =b)? =pE a) rKQV = b) q V Ep = a) mC xCNmXV15 . 0) 10 6 )( 10 9 (6229 =

b) ) 10 6 . 1 )( 10 6 . 3 (19 5C X V x Ep = a) V = 360000 v b)

X Ep10 76 . 5 = 5. Calcular: a) el potencial elctrico en un punto A que se encuentra a 30 cm de una carga deC 5 .B) La energa potencial elctrica si en el punto A se coloca una carga de. 7 C DatosFrmulasSustitucinResultados a)? =AVr = 30 cm = 0.3 m C X C q610 5 5 = = 22910 9CNmX K =b)? =pE C X C q610 7 7= = a) rKqVA = b) q V EA p =

a) mC XCNmXVA3 . 0) 10 5 )( 10 9 (6229 =

b)) 10 7 )( 10 5 . 1 (6 5C X v X Ep= a) V X VA510 5 . 1 = b)J Ep05 . 1 = El valor de la Energa potencial es negativo porque debe realizarse un trabajo en contra del campo elctrico. C X q e1910 6 . 1 = = 6.Ude pcargb) Eigua na carga depotencial VAga Q es de El valor del tal a 2 nC deD a)? =AVr = 10 cm C q 5 = = 10 9X K =? =BVr = 20 cm C q 5 = = 10 9X K = b)? =pE nC q 2 = = e prueba seAB, si la dista20 cm. trabajo realel punto A aDatos ? = 0.1 m C X610 5=2290CNm = 0.2 m C X610 5=2290CNm ? C X910 2=e mueve deancia del puizado por eal B.

a)

Lapo AV b) EpPl punto A alunto A a la el campo elA q+ FrmulasrKqVA =rKqVB = diferencia tencial es:B A ABV V = T=q VA p =Pgina 58 d l punto B cocarga Q dectrico de la

de B

a)VA VB b) T =de 83 omo se ve ee 5C es dea carga Q p BSust) NX10 9 (9=

NX10 9 (9= 10 25 . 2 (5X =en la figura.e 10 cm y laara mover a

B-itucin mXCNm1 . 010 5 )(22mXCNm2 . 010 5 )(2210 2 )(9 5X V. Calcular: aa distancia da la carga d C) 06 C) 06 )9C a b .a) la diferendel punto Bde prueba q

Resultados a) X VA1 5 . 4 =

X VB25 . 2 =X VAB25 . 2 =b)X T 10 5 . 4 =. ncia a la q V510X510X10J40 Pgina 59 de 83 Anexo 11. CAPACITANCIA ELECTRICA: Es la propiedad de los condensadores para almacenar carga elctrica. CAPACITOR O CONDENSADOR ELECTRICO: Es un dispositivo formado por dos placas metlicas separadas por un dielctrico o aislador, que tiene la propiedad de almacenar cargas elctricas.

La CapacitanciaC de un capacitor est determinada por la cargaq de uno de los conductores, dividida entre la diferencia de potencialVAB entre ellos.Lo anterior se expresa como sigue: VqC = Donde C = capacitancia del condensador en Faradios (F) V = diferencia de potencial entre las placas, en Voltios (V) q = carga almacenada, en Coulombs (C) CAP peq - - - - La cde p P

AneEjer PACITANCElcapauea, compPara auEl voltaje dEl rea entLa distancsobre las cEl medio epasen de ucapacitanciaproporcionaC =Placas-Para

exo 12. rcicios res FaCIA DE PLAacitordepparada con umentar la cde la batertre las placcia de sepaargas positentre ellas.una placa a a del condealidad del mdAcalelas

ueltos de cVCoaradio =ACAS PARAplacasparasus dimenscapacitanciaa.Aumentcas. Al aumaracin. Si ivas y nega. Un buen ala otra. ensador de medio aislanDon

capacitancPVoltiooulomb ALELAS: alelasconsisiones.a se considtando el volmentar la supdisminuimoativas. aislante entplacas parate y se muedeC = C = CA = d = d

cia de placaPgina 60 d isteendosera lo siguiltaje, aumenperficie de los la distanctre las placaalelas esta eestra en la sCapacitancConstante, prea de unadistancia enas en paralde 83 SumiliFmicrNanopicosplacascoente: nta la cargalas placas, cia entre laas, disminuen funcin dsiguiente ecia en Faradpermitividada de las placntre las placlelo. ubmltiplosFaradio (mFroFaradio (oFaradio (noFaradio (pFonductoras a almacenadaumenta sus placas, auye la posibdel rea y lacuacin: dios (F) d del mediocas, en metcas, en metrs F), F) F), F). separadas da. u capacitanumenta la fbilidad de qa distancia, aislante entros cuadraros (m). porunadcia. fuerza de aue algunas, por una con F/m dos (m2). distancia traccin s cargas onstante Pgina 61 de 83 1.Lasplacasdeuncondensadormiden20X50cmysuseparacines12mmenelaire. Cul es su capacitancia? DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION C = ? A = 0.2 X 0.5 = 0.10 m2 = 1.0 d = 12 mm = 12 X 10-3 m dAC c = C = (1.0)(0.1 m2)/ 12 X 10-3 mC = 1.062 X 10-3 F 2.Determina la capacitancia de un condensador de placas paralelas que miden 15 X 40 cm y estn separadas 8 mm en el aire a 20 C . DATOSECUACINDESARROLLOSUSTITUCION C = ? A = 0.15 X 0.4 = 0.06 m2 = 1.0 d = 8 mm = 8 X 10-3 m dAC c = C = (1.0)(0.06 m2)/ 8 X 10-3 mC = 4.8 X 10-4 F 3.Un capacitor de placas paralelas tiene una capacitancia de 7 F cuando esta lleno con un dielctrico. El rea efectiva de cada placa es de 1.5 m2 y la separacin entre placas es de 1 x 10-5 m, Cul es la constante dielctrica del dielctrico? DATOSFORMULASUSTITUCION = ? C = 7 F = 7 x 10-6 F A = 1.5 m2 d = 1 x 105 m dAC c =Despejando = C Ad = (7 x 10-6 F)(1 x 10-5 m) / (1.5 m2) = 4.66 El dielctrico segn la tabla debe de ser Vidrio 4.Cual deber ser el rea de las placas de un capacitor de placas paralelas de 1.5 F, con una separacin entre placas de 2 mm( = 8.85 x 10-12 C2/Nm2) DATOSFORMULASUSTITUCION Pgina 62 de 83 A = ? C = 1.5 F d = 2 mm = 2 x 10-3 m = 8.85 x 10-12 C2/Nm2 dAC c =Despejando A A = C d / A = (1.5 F)(2 x 10-3 m) / (8.85 x 10-12 C2/Nm2) A = 338,983,050.8 m2 Anexo13 CONEXIN DE CAPACITORES: Llamamosconexinalarreglooacomododevariosdispositivoselctricosenuncircuito.Siel acomodo es de varios capacitores se llama conexin de capacitores. Algunos conceptos importantes para entender las conexiones son: Circuito: camino que siguen los dispositivos en la conexin. Rama: es una seccin del circuito comprendida entre dos nodos. Nodo: es el punto de un circuito en el que se unen dos o ms ramas. Malla: es un circuito cerrado. Uncircuitosimpleconstadeunadiferenciadepotencialovoltaje(E),corrienteelctrica(I)yuna resistencia (R) CAPACITORES EN SERIE:Sienunamismaramadeunc