Unidad Interactiva 4.3.1

Resistencia eléctrica

Referencia curricular

Propósito

El interactivo permite que el alumno identifique la relación que existe entre la resistencia eléctrica, con algunas características de los materiales.

 Instrucciones generales

La unidad consta de una escena.

1. Resistencia eléctrica

En esta escena se muestra un circuito formado por elementos eléctricos montados en sockets intercambiables,  los cuales están interconectados en un arreglo en serie.

El panel inferior muestra a través de la ventana los elementos disponibles para interconectar en el circuito; el elemento para interconectar él y arrastrándolo sin soltar hasta el lugar, el cual puede ser cualquiera de los cuatro sockets disponibles.

El interactivo inicia con el circuito de prueba estándar. Éste permite aplicar pruebas a toda la gama de materiales disponibles dentro del menú.

Se sugiere empezar por añadir un conductor al socket vacío y observar la intensidad del foco.

Al ir añadiendo focos a los sockets restantes, se va aumentando la resistencia en serie del circuito, lo que trae como consecuencia la disminución de la corriente que circula por los filamentos y su merma en la intensidad luminosa.

Un aumento en el voltaje total tiene como consecuencia un aumento proporcional de la corriente circulante, efecto que puede ser apreciado en el brillo de los filamentos. Para este propósito, puede ser usada "3V" que se selecciona del menú del panel.

Un aumento en la corriente puede lograrse conectando más pilas en serie y removiendo elementos resistivos (focos) con lo cual se consigue más brillo en los filamentos.

Un aumento desmedido de la corriente, trae como consecuencia un sobrecalentamiento del filamento y su consiguiente apertura, es decir, el foco se funde.

Aunque los metales son muy buenos conductores, siempre ofrecerán una pequeña resistencia a la corriente, dicha resistencia depende de su longitud y su grosor. Un conductor (cable) largo y delgado ofrece más resistencia que uno corto. Un conductor corto y grueso conducirá mejor la corriente que uno delgado y largo.

El menú del panel permite escoger el tipo de interconexión entre los sockets: un conductor grueso y corto ofrecerá resistencia por lo que su efecto es casi nulo.

En cambio, un conductor muy largo y delgado aumentará la resistencia total del circuito sumándose a la de los elementos y esto disminuirá la corriente en los filamentos y como consecuencia mermará el brillo.

Las fuentes de voltaje son pilas similares a las usadas comúnmente en los equipos portátiles y tal como en estos, la polaridad debe ser respetada, pues de lo contrario el circuito no funcionará.

Poner en cortocircuito una batería puede traer graves consecuencias tales como el calentamiento excesivo de la misma o del cableado. Cuando esta condición es detectada, aparece un aviso advirtiendo el peligro.

Aunque el interactivo permita crear cualquier combinación de elementos, es recomendable hacer uso de por lo menos un foco y una pila en cualquier posición a fin de contar siempre con una fuente de corriente y un testigo (luz del foco). Otras combinaciones donde se omita alguno de estos elementos dará por resultado un circuito de poca utilidad para el objetivo que se persigue.

Es importante mencionar que el efecto en la iluminación que se pretende mostrar podría no apreciarse de forma correcta, esto dependiendo del tipo de dispositivo de visualización, ya sea monitor o proyector. Para compensar este problema, se ha dispuesto un control externo llamado "Disp. Visualización" donde el usuario puede indicar si se está usando un proyector o un monitor. Para tener acceso a este control, se debe pulsar una vez el botón derecho del ratón con el cursor justo encima de la escena.

   

Aunque el interactivo inicia con el proyector como dispositivo por defecto, es recomendable probar con la opción de "Monitor". Si los tonos amarillos se proyectan de manera natural con la opción "Monitor", entonces debe usarse este modo. Por el contrario, si los tonos se presentan faltos de color (amarillo principalmente) o el amarillo se observa pardo, la opción de "Proyector" es la indicada.

Sugerencias didácticas

Eje temático: Bloque 4. Manifestaciones de la estructura de la materia.

Tema: 4.1. Aproximación a fenómenos relacionados con la naturaleza de la materia.

Subtema: 4.1.1 Manifestaciones de la estructura interna de la materia.

Aprendizaje esperado: Clasificación de algunos materiales del entorno en función de su capacidad para conducir corriente eléctrica.

Destrezas científicas: Experimentar con el comportamiento de diferentes materiales cuando a través de ellos circula una corriente eléctrica.

Conocimientos previos: Quinto de primaria, Ciencias Naturales. Eje temático: Ciencia, tecnología y sociedad. Noción de electricidad y magnetismo.

Al inicio del curso de Física, los alumnos han estudiado algunos fenómenos eléctricos como los rayos y la inducción de carga eléctrica.

Ideas previas: Algunos estudiantes suelen pensar equivocadamente que los materiales conducen electricidad porque la tienen almacenada.

Estrategias didácticas:

1. Motive a los alumnos para que recuerden qué elementos son indispensables para que prenda un foco.

2. Puede utilizar las siguientes combinaciones para que los alumnos aprecien la relación entre la resistencia eléctrica de los materiales con la intensidad luminosa del foco.

a) Tres pilas de 1.5 V, foco, cables cortos y gruesos.

b) Tres pilas de 1.5 V, foco, cables largos y delgados.

Nota: Al comparar a) y b) es importante que los alumnos aprecien que la luminosidad del foco disminuye cuando se sustituyen los conductores cortos y gruesos por cables largos y delgados, lo cual significa que aumenta la resistencia en el circuito.

c) Dos pilas de 1.5 V, una pila de 3 V, foco, cables largos y delgados.

d) Dos pilas de 1.5 V, una pila de 3 V, foco, cables cortos y gruesos.

Nota: Al comparar c) y d) es importante que los alumnos aprecien que el foco se funde debido no al cambio de voltaje, sino al cambio de dimensiones (grosor y longitud) del cable.

3. Polaridad:

a) Dos pilas de 3 V conectadas por sus polos opuestos, una pila de 1.5 V, foco, cables largos y delgados. Las pilas deben estar conectadas en serie, lo que significa que el polo positivo de una está conectado con el polo negativo de la otra.

b) Dos pilas de 3 V conectadas por sus polos positivos, una pila de 1.5 V, foco, cables largos y delgados. Las pilas se conectan con el polo positivo de una hacia el polo positivo de la otra.

Nota: Al comparar a) y b) es importante que los alumnos aprecien que el foco se ilumina más cuando las pilas están conectadas en serie con los polos opuestos que cuando entre ellas se conectan con los mismos polos. Cuando se conectan positivo + positivo + negativo o negativo + negativo + positivo, la luminosidad del foco disminuye porque el voltaje de las pilas conectadas con los mismos polos se restan.

4. Intensidad de la corriente:

a) Tres pilas de 3 V, foco, cualquier cable. Las pilas deben estar conectadas en serie lo que significa que el polo positivo de una está conectado al polo negativo de la otra.

b) Tres pilas de 1.5 V, foco, cualquier cable. Las pilas se conectan con el polo positivo de una hacia el polo positivo de la otra.

Nota: Al comparar a) y b) es importante que los alumnos aprecien que el foco se ilumina más cuando aumenta la intensidad de la corriente que circula por el circuito debido al voltaje de las pilas. Si se selecciona el cable corto y grueso, el foco se fundirá.

Créditos

Autor
Julio César Domínguez Tovar

Propuesta de contenido
Abraham Pita Larrañaga

Adaptación a DescartesJS: Juan Gmo. Rivera Berrío y José R. Galo Sánchez (2016)

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