Caracterización matemática de la ley de Ohm usando un simulador de Phet y un círcuito en serie.
A continuación encontraremos un simulador de circuitos de eléctricos que nos servirá como herramienta para reconocer los aspectos característicos de un circuito en serie. A continuación te presentaremos los pasos que debemos seguir para lograrlo:
Aprendizajes esperados
• Observar fenómenos específicos. • Identificar las funciones de los componentes de un circuito eléctrico. • Proponer modelos para predecir los resultados de mis experimentos. • Realizar mediciones con instrumentos adecuados a las características y magnitudes de los objetos de estudio y las expreso en las unidades correspondientes. • Registrar mis observaciones y resultados utilizando esquemas, gráficos y tablas. • Registrar mis resultados en forma organizada y sin alteración alguna. • Utilizar las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos. • Establezco relaciones entre la información recopilada y mis resultados.
Condiciones de la experiencia
• Descartar la energía disipada a través de calor. • Las resistencias conservan su valor a pesar de los cambios de temperatura. • La temperatura no afecta la resistencia del conductor.
Actividad Nº1
Desarrollo de los aprendizajes:
• Observar fenómenos específicos. • Identificar las funciones de los componentes de un circuito eléctrico.
1. Haga clic en la ventana que lleva por nombre: Laboratorio, interactué con la interfaz durante un tiempo de cinco minutos, familiarícese e identifique las herramientas que le permiten la construcción de un circuito.
Simulación de PhET Interactive Simulations, Universidad de Colorado Boulder, con licencia CC-BY-4.0 ( https://phet.colorado.edu ).
2. Pasados los cinco minutos, utilice el simulador y construya el siguiente circuito en serie.
Para estudiar el comportamiento de la
corriente "I", el voltaje "V" y la resistencia "R" en un circuito
en serie, siga los siguiente pasos:
1. ¿Cuál es el instrumento que se utiliaza para medir la corriente?
2. ¿Cuál es la unidad de medida de la corriente?
3. ¿Cómo se utiliza el instrumento que permite medir la corriente en un circuito?
4. ¿Cuál es el instrumento que se utiliza para medir el voltaje?
5. ¿Cuál es la unidad de medida del voltaje?
6. ¿Cómo se utiliza el instrumento que permite medir el voltaje en un circuito?
7. Mantenga la resistencia constante, incremente el voltaje de la batería y
describa detalladamente el comportamiento de la corriente.
8. ¿Qué tipo de correlación se aprecia entre el voltaje y la corriente?
9. Mantenga constante el voltaje de la bateria, incremente la resistencia y
describa detalladamente el comportamiento de la corriente.
10. ¿Qué tipo de correlación se aprecia entre la resistencia y la corriente?
11. Mantenga constante la corriente, varíe el voltaje de la bateria y
describa detalladamente el comportamiento de la resistencia.
Actividad Nº2
Desarrollo de los aprendizajes:
• Proponer modelos para predecir los resultados de mis experimentos. • Realizar mediciones con instrumentos adecuados a las características y magnitudes de los objetos de estudio y las expreso en las unidades correspondientes.
1. ¿Cuándo dos magnitudes son directas? 2. ¿Cuándo dos magnitudes son inversas? 3. Cuando dos magnitudes son directas, ¿cuál es el procedimiento adecuado para determinar que son proporcionales? 4. Cuando dos magnitudes son inversas, ¿cuál es el procedimiento adecuado para determinar que son proporcionales? 5. De acuerdo a los hallazgos encontrados, ¿qué tipo de correlación se aprecia entre el voltaje y la corriente, y cómo puede determinarse que el voltaje y la corriente son proporcionales cuando la resistencia es constante?
Actividad Nº3
Desarrollo de los aprendizajes:
• Registrar mis observaciones y resultados utilizando esquemas, gráficos y tablas. • Registrar mis resultados en forma organizada y sin alteración alguna. • Utilizar las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos. • Establezco relaciones entre la información recopilada y mis resultados.
1. Dejando la resistencia constante, varíe el voltaje de la batería y registre en la siguiente tabla los valores obtenidos de voltaje y corriente. Registre mínimo diez datos.
| V(Voltios) | ingresa el primer dato de voltaje | ingresa el segundo dato de voltaje | ingresa el tercer dato de voltaje | ingresa el cuarto dato de voltaje |
| I(Amperios) | ingresa el valor de corriente correspondiente | ingresa el valor de corriente correspondiente | ingresa el valor de corriente correspondiente | ingresa el valor de corriente correspondiente |
2. Dibuje un diagrama cartesiano de (V vs I) y ubique en él los datos registrados en la tabla. 3. De acuerdo a los datos registrados, ¿cuál es la tendencia de los datos? 4. ¿Cuál es la función matemática que mejor se ajusta a los datos correlacionados? 5. De acuerdo a la función elegida en la pregunta anterior, ¿qué representa físicamente "b"? 6. De acuerdo a la función elegida en la pregunta anterior, ¿qué representa físicamente "m"? 7. De acuerdo a la información obtenida, escribe la ecuación matemática que modela la correlación entre el voltaje y la corriente. 8. De acuerdo a la información obtenida, ¿qué sucede con la corriente cuando se dúplica el voltaje y se mantiene la resistencia del circuito constante? 9. De acuerdo a la información obtenida, ¿qué sucede con la corriente cuando se triplica el voltaje y se mantiene la resistencia del circuito constante? 10. De acuerdo a los hallazgos encontrados en esta experiencia, formula una serie de conclusiones que caractericen la correlación entre el voltaje y la corriente en un circuito en serie. 11. ¿Cuál es el nombre que recibe la correlación que encontraste entre el voltaje y la corriente?
Actividad #4
1. Mangüirry estudia un circuito simple y registra los siguientes datos:
| Voltaje (v) | 0 | 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Corriente (A) | 0 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 |
| Voltaje/Corriente (V/A) |
a. Completa la tabla. b. ¿Cuánto vale la constante de proporcionalidad? c. ¿Cuál es el valor de la corriente cuando el voltaje es 12 voltios? d. ¿Cuál es el valor de la corriente cuando el voltaje es 11.4 voltios? e. ¿Cuál es el valor del voltaje cuando la corriente es 1 amperio? f. ¿Cuál es el valor del voltaje cuando la corriente es 1.5 amperio? g. ¿Cuál es el valor del voltaje cuando la corriente es 2.6 amperio?
Actividad #5
1. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un bombillo y en la etiqueta encuentra los siguientes valores: • Voltaje: 9V • Corriente: 1A ¿Cuánto mide la resistencia del bombillo?
2. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un bombillo y en la etiqueta encuentra los siguientes valores: • Voltaje : 12V • Corriente : 2A ¿Cuánto mide la resistencia del bombillo?
3. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un bombillo y en la etiqueta encuentra los siguientes valores: • 9V • Resistencia: 10 Ohmios ¿Cuánta corriente pasa por el bombillo?
Actividad #6
1. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un bombillo y en la etiqueta encuentra la siguiente gráfica:
Observa cuidadosamente la gráfica anterior y contesta las siguientes preguntas: a. ¿Cuánto mide la resistencia del bombillo? b. Cuando transita por el bombillo una corriente de 2.6 A, ¿cuánto mide el voltaje? c. Cuando transita por el bombillo una corriente de 3.4 A, ¿cuánto mide el voltaje? d. Escriba una expresión matemática que represente la correlación entre el voltaje y la corriente. e. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 25.3 voltios. f. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 31.7 voltios. g. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 37.5 A. h. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 42.4 A i. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 33.8 A j. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 22.7 A
2. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un resorte y en la etiqueta encuentra la siguiente gráfica:
Observa cuidadosamente la gráfica anterior y contesta las siguientes preguntas: a. ¿Cuánto mide la resistencia del bombillo? b. Cuando transita por el bombillo una corriente de 2 A, ¿cuánto mide el voltaje? c. Cuando transita por el bombillo una corriente de 3.2 A, ¿cuánto mide el voltaje? d. Escriba una expresión matemática que represente la correlación entre el voltaje y la corriente. e. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 11.3 voltios. f. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 21.7 voltios. g. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 8.5 A. h. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 10.4 A. i. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 12.8 A. j. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 7.7 A.
3. Mangüirry va a la ferreteria a comprar un resorte y en la etiqueta encuentra la siguiente gráfica:
Observa cuidadosamente la gráfica anterior y contesta las siguientes preguntas: a. ¿Cuánto mide la resistencia del bombillo? b. Cuando transita por el bombillo una corriente de 3 A, ¿cuánto mide el voltaje? c. Cuando transita por el bombillo una corriente de 6.2 A, ¿cuánto mide el voltaje? d. Escriba una expresión matemática que represente la correlación entre el voltaje y la corriente. e. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 8.3 voltios. f. Calcule la corriente que fluye por el bombillo cuando el voltaje es 12.7 voltios. g. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 7.5 A. h. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 3.4 A i. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 8.8 A j. Calcule el voltaje que experimenta el bombillo al fluir por él una corriente de 5.7 A