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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA

ÁREA DE INVESTIGACIÓN EDUCATIVA

Actividad de Aprendizaje Activo

Actividad 1

Unidad de aprendizaje: Física III

Unidad temática en el cual se desarrollará: 1. Campos Electrostáticos

Título de la actividad: Características del campo electrostático.

Elemento de competencia que desarrolla: Analizar las características fundamentales y

conceptos relacionados con el estudio de los campos eléctricos estacionarios.

Recursos necesarios:

Descripción (lo mas detallada posible) del desarrollo de la actividad:

(Esta actividad es grupal y en el aula)

1. El maestro formará equipos de no, más de 5 personas.

2. El maestro proporcionará una cantidad de problemas del tema a tratar para la

solución del mismo.

3. El maestro escogerá de un equipo al azar a un alumno para que exponga el

problema.

4. Los otros equipos evaluarán la exposición, tomando en cuenta el resultado y

claridad en los conceptos.

Si evidencia aplicación en la Ingeniería, señale cómo: Aplicaciones de los campos

electrostáticos como: La fotocopiadora, pupilentes, etc.

Evidencia a elaborar, como resultado de la actividad: Reporte escrito.

.

Tiempo estimado para la actividad: 40 minutos.

Criterios de evaluación de la evidencia:

Presentación Conceptos físicos Redacción Estrategia de solución Reflexión sobre

resultados, Tiempo de entrega

Problemas a resolver:

1.- ¿Cuál es la magnitud de una carga puntual cuyo campo eléctrico situado a 50 cm tiene

una magnitud de 2.0 N/C?

2.- Un átomo de plutonio 239 tiene un radio nuclear de 6.64 fm y numero atómico Z = 94.

Si suponemos que la carga positiva se encuentra distribuida de manera uniforme dentro del

núcleo, ¿cuáles son la magnitud y dirección del campo eléctrico en la superficie del núcleo

debido a la carga positiva?

3.- Dos cargas puntuales q1 = 2.1 X 10-8

C y q2 = - 4.0q1 están fijas en un lugar y a 50 cm

de separación. Encuentre el punto a lo largo de la recta que pasa por las dos cargas en las

cuales el campo eléctrico es cero

4.- Una hoja plana de papel con un área de 0.250 m2 está orientada de modo tal que la

normal a la hoja forma un ángulo de 60° con un campo eléctrico uniforme cuya magnitud

es de 14 N/C.

A) Halle la magnitud del flujo eléctrico a través de la hoja.

B) ¿Depende su respuesta al inicio (a) de la forma de la hoja? ¿Por qué?

C) ¿Con qué ángulo entre la normal a la hoja y el campo eléctrico es la magnitud del flujo

a través de la hoja i) ¿máxima? ii) ¿mínima? Explique sus respuestas.

5.- Una lámina plana tiene forma rectangular, con lados cuya longitud es de 0.400 m y

0.600 m. se introduce la lámina en un campo eléctrico uniforme con una magnitud de 75.0

N/c y cuya dirección forma un ángulo de 20° con respecto al plano de la lámina. Halle la

magnitud de flujo eléctrico a través de la lámina.





Actividad 2


Unidad temática en el cual se desarrollará: 1. Campos Electrostáticos

Título de la actividad: Energía potencial electrostática y potencial.

Elemento de competencia que desarrolla: Resolución de casos en los que intervienen

campos eléctricos en la vida cotidiana utilizando una herramienta tecnológica y comparar

con los resultados obtenidos analíticamente (fuera del aula)

Recursos necesarios: Libro, lápiz, papel, calculadora, pintarron.







problema.



Si evidencia aplicación en la Ingeniería, señale cómo: Calculo de una cantidad física.

Aplicaciones de los capacitores en circuitos como elementos para conservar energía

potencial electrostática.

Evidencia a elaborar, como resultado de la actividad: problemas resueltos.

.



Orden y Limpieza

Conceptos físicos

Estrategia/Procedimientos matemáticos

Simplificación de resultados

Conclusión

1. Una carga puntual q1=+2.40µC se mantiene estacionaria en el origen una segunda carga

q2= -4.30µC se mueve del punto x=0.150m, y y=0.250 m. ¿Cuánto trabajo realiza la fuerza

eléctrica sobre q2.

2. Una carga puntual q1 se mantiene estacionaria en el origen. Se coloca una segunda carga

q2 en el punto a, y la energía potencial eléctrica del par de cargas es +5.4x10-8

J. Cuando la

segunda carga se mueve al punto b, la fuerza eléctrica sobre la carga realiza -1.9x10-8

J de

trabajo. ¿Cuál es la energía potencial eléctrica del par de cargas cuando la segunda carga se

encuentre en el punto b?

3. Un condensador de placas paralelas tiene placas circulares de radio de 8.2 cm y 1.3 mm

de separación. a) Calcule la capacitancia. b) ¿Qué carga aparecerá en las placas si se aplica

una diferencia de potencial de 120 V?

4. ¿Cuántos condensadores de 1.00 µF deben conectarse en paralelo para almacenar una

carga de 1.00 C, con un potencial de 110 V en las terminales de los condensadores?

5. Un condensador de 100 pF se carga a una diferencia de potencial de 50 V, y la batería de

carga se desconecta. El condensador se conecta entonces en paralelo con un segundo

condensador (inicialmente descargado). Si la diferencia de potencial en el primer

condensador cae a 35 V, ¿cuál es la capacitancia de este segundo condensador?





Actividad 3


Unidad temática cual se desarrollará: : 2. Conducción Eléctrica

Título de la actividad: Conducción y resistencia

Elemento de competencia que desarrolla: : utilizando conceptos como la resistividad, la

resistencia eléctrica, la intensidad de la corriente, la diferencia de potencial, la fuerza

electromotriz (f.e.m.), las conexiones en serie, paralelo y la potencia disipada la ley de

Ohm y las leyes de Kirchhoff, resolver problemas de conducción electrica

Recursos necesarios:

Papel, lápiz, borrador problemas para resolver.

Descripción (lo más detallada posible) del desarrollo de la actividad:

1. El maestro asigna un problema a resolver en equipo (par o impar) formado por

no más de 4 estudiantes.

2. El maestro proporciona las pistas necesarias que llevan a la solución del

problema.

3. El maestro cuestiona a cada equipo sobre las dificultades encontradas al

solucionar el problema.

4. Se debaten posibles soluciones por equipo.

5. Se debaten soluciones correctas ante el grupo (pares e impares)

Cada equipo entrega el problema resuelto correctamente al maestro.

Si evidencia aplicación en la Ingeniería, señale cómo: Desarrollo del pensamiento

lógico matemático y físico.

Evidencia a elaborar, como resultado de la actividad: Exposición y entrega de

problema resuelto.

.

Tiempo estimado para la actividad: 40 minutos


Orden y Limpieza

Conceptos físicos



Conclusión

Problemas a resolver:

1.- Un alambre de plata de 2.6 mm de diámetro transfiere una carga de 420 C en 80 min. La

plata contiene 5.8 x 10²⁸ electrones libres por metro cúbico. a) ¿Cuál es la corriente en

el alambre? b) ¿Cuál es la magnitud de la velocidad de deriva de los electrones en el

alambre?

2.- Se aplica una diferencia de potencial de 4.50 V entre los extremos de un alambre de

2.50 m de largo y de 0.64mm de diámetro. La corriente resultante a través del alambre es de

17.6 A. ¿Cuál es la resistividad del alambre?

3.- ¿Cuál es la longitud de un tramo de alambre de cobre de 0.462 mm de diámetro que

tiene una resistencia de 1.00 Ω?

4.- En un experimento realizado a temperatura ambiente, fluye una corriente de 0.820 A a

través de un alambre de 3.26 mm de diámetro. Halle la magnitud del campo eléctrico en el

alambre si este es de:

a) Tungsteno.

b) Aluminio.

5.- ¿Cuál debe ser el diámetro de un alambre para que su resistencia sea la misma que la de

un alambre de igual longitud pero de aluminio con 3.26 mm de diámetro?

6.- El maestro proporcionara el diagrama de un circuito eléctrico calcule los parámetros

que se le indiquen.

.





Actividad 4


Unidad temática cual se desarrollará: 2. Conducción Eléctrica

Título de la actividad: Encienda un LED.

Elemento de competencia que desarrolla: Determinar el valor del campo eléctrico en un

capacitor.

Recursos necesarios: Libro, lápiz, papel, calculadora, pintarron.







problema.



Si evidencia aplicación en la Ingeniería, señale cómo: Limpia brisas, sintetizador, flash,

marcapasos, anuncios luminosos.

Evidencia a elaborar, como resultado de la actividad: problemas resueltos.

.



Orden y Limpieza

Conceptos físicos



Conclusión

Actividad # 4: ENCIENDA UN LED

La tarea consiste en: armar un circuito en serie, en el cual un LED (diodo emisor de luz) se encienda. El esquema básico del circuito sería el siguiente: Las componentes a utilizar: 1. Un diodo emisor de luz (cualquier color, tamaño, etc. Ud.

seleccione el que crea conveniente). 2. Un resistor del valor adecuado. 3. Una batería o fuente de alimentación de CD. (si no quiere

comprar la batería puede utilizar una fuente de celulares; obviamente mida qué voltaje da).

4. Un interruptor (opcional; puede conectar u desconectar el circuito con los cables de conexión). 5. Cables para conectar (podría usar una tablilla de conexión si la tiene).

Tener en cuenta lo siguiente: los LED tienen una intensidad de corriente máxima. Si circula por el

LED una corriente mayor a ese valor máximo se destruye. Por eso Ud. debe conocer las

características del LED que va a usar y calcular, mediante la ecuación del circuito en

serie, de qué valor debe ser el resistor en serie a poner en el circuito para que la intensidad de corriente que circule sea menor a la máxima permitida del LED. Para ello usará el dato del voltaje de la fuente de alimentación que usará (batería o fuente de celular, etc.). Al conectar el LED tenga en cuenta que los diodos tienen polaridad.

En la sesión de clases Ud. deberá traer su proyecto:

Mostrar (no hay que entregarlo) el circuito armado y funcionando (que el diodo emita luz, sin quemarse). Además traerá EL REPORTE A ENTREGAR que DEBERÁ tener:

Una hoja que contenga las características de las componentes que usó (diodo, resistencia, fuente, etc.)

El cálculo (ecuación del circuito, ley de Ohm, Circuito en serie, etc.) que hizo para el determinar el valor del resistor necesario, para limitar la corriente en el LED.

Sus conclusiones de la actividad, (para qué le sirvió, qué aprendió, etc.). *Los aspectos escritos en negrita son obligatorios. Si Ud. desea añadir algo al circuito pedido puede hacerlo. Por ejemplo hacer el circuito en paralelo, poner más de un diodo, etc. Estas acciones pueden dar puntos extras, si el profesor lo considera adecuado.

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