¿DE DÓNDE VIENE LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE UTILIZO EN MI CASA?
ACTIVIDAD
-
- Un vaso
- Una botella de vinagre o ácido
muriático (desmanchador de pisos) - Un trozo de alambre de cobre o de
tubo de cobre (de las que se usan
para las conducciones de agua) - Un sacapuntas metálico o trozo de
lata de zinc - Cables eléctricos
- Un bombillo de linterna
- Llena el frasco de cristal con el vinagre
o el ácido muriático evitando que tus
ojos tengan contacto con esta sustancia. - Con un extremo de uno de los cables,
ata el sacapuntas, y con el extremo de
otro cable, conecta el trozo de cobre. - Introduce ambos elementos en el
frasco con vinagre o ácido. - Conecta muy bien los extremos libres
de los dos cables a cada terminal del led
o bombillo de linterna. El polo positivo
con la tubería de cobre y el negativo con
el sacapuntas o tira de zinc.
- ¿Qué es lo que fluye al bombillo y es transformado en luz?
- Describe el funcionamiento de una pila
- ¿Por qué crees que se enciende el LED? ¿Bajo qué condiciones
permanecerá encendido éste? Explica. - ¿Qué sucedería si colocas mucho cobre y poco zinc (o viceversa)
en la reacción? Argumenta. - Describe el funcionamiento de las pilas recargables
- ¿Qué ventajas tienen las pilas de cadmio o las que utilizan litio?
Explica
Actividad experimental 1: Construcción de una pila
-
La estructura de la pila (fabricada durante la actividad
experimental) tiene dos electrodos que suelen ser de
carácter metálico (ej. zinc, magnesio y cobre) y un
electrolito cuya función es la conducción de la
corriente eléctrica (ej. vinagre).
Desde luego, dicha pila posee una intensidad de
corriente muy baja, por lo que sólo podemos hacer
funcionar algo que requiera para ello una potencia
muy pequeña, como es el caso del LED. -
En este escenario, los átomos de zinc se oxidan,
pierden electrones y pasan a la disolución como
iones positivos. Simultáneamente, los iones positivos
de cobre que están en la disolución, se reducen,
ganan electrones y se depositan como átomos de
cobre metálico sobre el electrodo de cobre. Las
reacciones descritas anteriormente pueden
representarse de la siguiente manera: -
Si se acaba el Zn o el
Cu2+, no puede producirse
la oxidación o la reducción.
Esto es lo que ocurre
cuando se "gasta" una pila.
Si se abre el circuito
electrónico, no puede
producirse la corriente
electrónica. Es lo que
ocurre cuando apagamos el
aparato eléctrico que
"funciona a pilas"
Actividad experimental 2: Corriente eléctrica con brújula
- 20 cm de cable.
- Una pila eléctrica.
- Una brújula (Si no tienes
brújula, puedes construir una con
aguja, agua y un recipiente). - Imán.
- Icopor o corcho.
- Arma tu brújula:
Toma una aguja e imántala, frotándola
en un solo sentido contra un imán.
Colócala encima de un icopor o un
corcho, y luego pon el corcho con la
aguja sobre el agua. (Observa la
fotografía) - Espera que la brújula se oriente de
acuerdo el campo magnético de la
Tierra. - Sitúa el cable sobre la brújula
procurando que éste quede paralelo a la
aguja. - Conecta el cable a la pila por ambos
extremos durante momentos cortos (ya
que estarías haciendo cortos circuitos
con la pila)
- ¿Qué observas en el movimiento de la aguja? Describe.
- Ahora cambia la posición de la pila (cambio de polaridad) y vuelve
a conectar los cables. ¿Qué observas en el movimiento de la aguja?
Describe. - ¿Qué sucede con la corriente cuando hay un cambio de polaridad?
Explica. - ¿Cuál es el sentido de la corriente en un circuito eléctrico y en qué
sentido se mueven los electrones? Explica. - Haz un dibujo que muestre los movimientos de electrones, de la
corriente eléctrica y de la brújula.
Sentido de circulación de la corriente eléctrica
-
Cuando se conecta un trozo de alambre
conductor entre los polos de una batería, las
vibraciones de sus átomos hacen que algunos
electrones de valencia abandonen su órbita y
se conviertan en electrones libres. Luego se
forma la banda de conducción o nube de
electrones con movimiento: el nivel de energía
donde la atracción del núcleo del átomo sobre
los electrones es más débil. Ese nivel
corresponde a la última órbita del átomo, la
que puede compartir así sus electrones entre
el resto de los átomos de un cuerpo,
permitiendo que se desplacen por el mismo
en forma de nube electrónica.BC= Banda de conducción
BV= Banda de Valencia -
Cuando un átomo es excitado empleando
corriente eléctrica, luz, calor, etc., alguno de
sus electrones pueden absorber energía,
saltar a la banda de conducción y desplazarse
de una molécula a otra dentro de un cuerpo.
De esta manera, los electrones libres viajan
hacia el polo positivo de la batería.BC= Banda de conducción
BV= Banda de Valencia -
A este fenómeno se le da el
nombre de "corriente de
electrones", lo cual significa que
esos pocos electrones saltan de la
banda de valencia a la banda de
conducción dejando un vacío
vacante en la banda de Valencia. A
dicho vacío se le da el nombre de
“Hueco” y, como los electrones
tienen carga negativa, se dirigirían
hacia el polo positivo. De ahí que se
afirme que el sentido físico de la
circulación es de negativo a
positivo.Figura ‘corriente de electrones
y corriente de huecos’ -
Sin embargo, para propósitos de
aplicación de los conceptos de las
corrientes en actividades científicas
o en actividades de uso cotidiano
(como la resolución de ejercicios y
el análisis de circuitos), se suele
tomar del polo positivo hacia el
polo negativo como sentido de la
corriente eléctrica, ya que facilita el
cálculo. Se lo llama ‘sentido
técnico’. El otro modelo, llamado
‘sentido físico’, corresponde al
movimiento de los electrones o
carga.Figura ‘sentido técnico de la
corriente eléctrica’ -
No debe confundirse el flujo de carga con
la corriente eléctrica, o sea: En un metal,
los electrones de valencia tienen libertad
para moverse, están deslocalizados, es
decir, no se pueden asociar a ningún
núcleo atómico porque están continua-
mente moviéndose de forma caótica, de
forma similar a las moléculas de un gas.
Ahora bien, que se desplacen no quiere
decir que haya una corriente eléctrica. El
movimiento que llevan a cabo es caótico,
de forma que en conjunto el desplaza-
miento de unos electrones se compensa
con el de otros, y el resultado es que el
movimiento neto de cargas es práctica-
mente nulo.Figura ‘sentido técnico de la
corriente eléctrica’ -
Cuando aplicamos un campo eléctrico a
un metal, son los electrones libres los que
constituyen el flujo de carga y comienzan
a moverse en el conductor, modificando su
movimiento aleatorio de tal manera que se
arrastran lentamente en dirección opuesta
a la del campo eléctrico. De esta forma la
velocidad total de un electrón pasa a ser la
velocidad que tenía en ausencia de campo
eléctrico más la provocada por el campo
eléctrico. Así, la trayectoria de este elec-
trón se ve modificada. Aparece entonces
una velocidad neta de los electrones en un
sentido: ‘velocidad de arrastre’ , la cual es
muy lenta a diferencia del movimiento
propio del electrón. Esta da origen a una
corriente neta dentro del conductor -
Si se unen, mediante un conductor, dos
cuerpos cargados, los electrones pasan de un
cuerpo a otro hasta que ambos estén al
mismo potencial eléctrico. Para que la
corriente sea permanente entre los dos puntos
unidos por un conductor, debe existir una
diferencia de potencial permanente, es decir,
un campo eléctrico. Sólo en este caso, los
electrones son impulsados por una fuerza
debida al campo eléctrico, originándose así la
corriente eléctrica.
Para determinar la magnitud de la corriente
eléctrica, llamada también la intensidad de
corriente eléctrica se debe calcular la cantidad
de carga (suma de la carga de todos los
electrones) que atraviesa el área transversal
del conductor en una unidad de tiempo: -
Así:
Donde:
I es la intensidad de corriente
q es la carga eléctrica
t es el tiempo que demora en atravesar la
carga la sección transversal -
En el sistema internacional se emplea como
unidad de intensidad el amperio (A), que es el
paso a través de un conductor eléctrico de un
Coulomb de carga eléctrica en un segundo:Se denomina amperio en honor al científico
francés Andre Marie Ampère(1775-1836).
Suelen emplearse también el miliamperio (mA)
y el microamperio (μA) equivalente
respectivamente -
Es decir: Un ampere equivale a una carga
eléctrica de un coulomb por segundo
(1C/seg ) circulando por un circuito
eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000
000 000 000 = (6,3 · 1018) (seis mil
trescientos billones) de electrones por
segundo fluyendo por el conductor de
dicho circuito.
Por tanto, la intensidad ( I ) de una
corriente eléctrica equivale a la cantidad
de carga eléctrica ( Q ) en coulomb, que
fluye por un circuito cerrado en una
unidad de tiempo. -
Realiza la lectura sobre corriente
continua y corriente alterna en tu
material del estudiante y responde
las preguntas al final
Corriente contínua y corriente alterna


¿Qué ventajas y desventajas tiene cada una
de las corrientes?









1.
¿Qué consecuencias tiene el movimiento
desordenado de los electrones tal como
las continuas colisiones con los núcleos
atómicos para el cable y la trasmisión de
la corriente eléctrica?

2.
¿Qué ventajas y desventajas tiene cada
una de las corrientes continuas y alternas?

3.
¿Qué tipo de corriente elèctrica utiliza el
celular para su funcionamiento? Argumenta
tu respuesta.

4.
¿Qué tipo de corriente elèctrica utiliza una
plancha para su funcionamiento? Explica tu
respuesta.

5.
Escribe cinco electrodomésticos que
requieran cada una de las corrientes
eléctricas para funcionar.

6.
Realiza un análisis corto sobre la
problemática del medio ambiente,
tendiendo en cuenta la pregunta siguiente.

7.
¿Cuál de las dos corrientes es menos
perjudicial para el medio ambiente?
Explica.

8.
Realiza un mapa conceptual sobre la
corriente continua y alterna.