¿DE DÓNDE VIENE LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE UTILIZO EN MI CASA?

ACTIVIDAD

1
CORRIENTE ELÉCTRICA
Observa cómo funciona un circuito eléctrico
    • 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
Aprende a construir una pila
Actividad experimental 1: Construcción de una pila
  1. 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.

  2. 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:

  3. 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"

Realiza el experimento de Corriente eléctrica
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.
Realiza el experimento de Corriente eléctrica
Sentido de circulación de la corriente eléctrica
  1. 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

  2. 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

  3. 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’

  4. 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’

  5. 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’

  6. 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

  7. 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:

  8. 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

  9. 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

  10. 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.

  11. Realiza la lectura sobre corriente
    continua y corriente alterna en tu
    material del estudiante y responde
    las preguntas al final

Observa con atención la siguiente animación
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.