Operación mundo: Tecnología y Digitalización 3º Eso. Propuesta didáctica (demo) by Grupo Anaya, S.A.

muestra

ESO

TECNOLOGÍA

Y DIGITALIZACIÓN M. P. Blázquez, I. Hoyos, J. Santos

P R O P U E S TA DIDÁCTICA

ió c a

r e p

O u

o d n

Índice Claves de Operación Mundo .................................................................................................. 4 Materiales para la etapa .......................................................................................................... 6 Proyecto digital ........................................................................................................................... 8 1. Características generales 2. Índice visual de recursos 3. Inclusión en anayaeducacion.es 4. Evaluación en anayaeducacion.es 5. Programación y claves del proyecto De la LOMLOE a Operación Mundo .................................................................................... 17 • Perfil de salida de la Educación Secundaria - Perfil de salida y claves pedagógicas de Operación Mundo - Perfil de salida y competencias específicas del área • Saberes básicos del ciclo • Inclusión en Operación Mundo Unidades........................................................................................................................................ 27 • Unidad 1. Diseño gráfico asistido por ordenador • Unidad 2. Fabricación con plásticos. Impresión 3D • Unidad 3. Sistemas mecánicos • Unidad 4. Circuitos eléctricos y electrónicos • Unidad 5. Automatismos y sistemas de control • Unidad 6. Control programado con Arduino • Unidad 7. Mantenimiento de dispositivos digitales y desarrollo de aplicaciones • Unidad 8. Comunicaciones. Uso seguro de internet • Unidad 9. La web y el trabajo colaborativo

Las claves de OPERACIÓN MUNDO ¿Qué es Operación Mundo? Operación Mundo es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscitan en las aulas:

¿para qué sirve lo que aprendo? A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades competenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumnado la sociedad del siglo xxi. En pocas palabras, Operación Mundo puede definirse como un proyecto

competencial, comprometido, interdisciplinar, que potencia las metodologías activas y la competencia digital.

Competencial Operación Mundo plantea la ad quisición paulatina e integradora de las competencias. Su desarrollo favorece en el alumnado la capaci dad de aprender a desenvolverse en las situaciones de su realidad cotidiana.

Actividades competenciales Se centran en el saber hacer y en el desarrollo de destrezas. Fomentan la aplicación de los aprendizajes en diferentes contextos, promue ven el análisis, la justificación, la predicción, la experimentación, la argumentación, la interpretación o la revisión. Son actividades que preparan al alumnado para el día a día en su toma de decisiones.

Situaciones de aprendizaje Son contextos, enmarcados en la vida real y en un objetivo de desa rrollo sostenible, que plantean una situación problema. Con ellos se invita al alumnado a llevar a cabo una reflexión transformadora para la que será necesario poner en ac ción los saberes básicos adquiridos a lo largo de varias unidades.

Evaluaciones competenciales Para medir el grado de adquisición del perfil de salida y reflexionar sobre el propio proceso de apren dizaje. Se dispondrá de diversas pruebas escritas y digitales a fin de evaluar lo que se ha aprendido, su aplicación y su generalización a otras situaciones; y de un porfolio y una batería de instrumentos de evaluación para que el alumnado autoevalúe su propio proceso de aprendizaje (qué dificultades ha encontrado, qué le ha satisfecho más, cómo se ha organizado, cómo ha trabajado en equipo…; en defini tiva: cómo ha aprendido).

Comprometido

Interdisciplinar

Inclusivo

El alumnado juega un papel activo en el proyecto que va más allá del ámbito académico. Se implicará en propuestas que contribuyan a transformar su entorno familiar, so cial, cultural y natural en beneficio de un mundo más comprometido y sostenible en todos los ámbitos.

Operación Mundo es un proyecto intrínsecamente interdisciplinar, ya que está concebido para que, des de cada materia y a lo largo de las distintas etapas educativas, se con tribuya al desarrollo de las claves pedagógicas y las metodologías activas en él propuestas. Además:

Operación Mundo es un proyec to que nace comprometido con el principio de educación inclusiva y la creación de mejores condiciones de aprendizaje para todo el alumnado, favoreciendo la puesta en práctica de recursos para una enseñanza personalizada.

Para ello, el proyecto incorpora:

• Incluye tareas y pequeños pro yectos que ponen en juego aprendizajes adquiridos en dis tintas áreas, fomentando su apli cación de forma integrada a dife rentes contextos.

Para ello, el proyecto incorpora:

Objetivos de Desarrollo Sostenible Las situaciones de aprendizaje y otras actividades propuestas en marcadas en un ODS tienen como finalidad que el alumnado tome conciencia y lleve a cabo una re flexión que provoque una transformación de hábitos, actitudes y comportamientos que repercutan positivamente en algunas metas establecidas en los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Orientación académica y profesional Para despertar o detectar voca ciones y ayudar al alumnado a decidir un itinerario formativo y profesional, acorde a sus habilida des e intereses personales, que les capacite para afrontar los retos de sostenibilidad, inclusión y digitali zación de la sociedad del siglo xxi.

Cultura emprendedora Con el propósito de que el alum nado desarrolle las habilidades y la conciencia necesarias para trans formar ideas creativas en acciones y contribuir a alcanzar los ODS.

• Cuenta con propuestas de tra bajo por ámbitos para el Ámbito Científico-Técnico y para el Ámbi to Sociolingüístico.

Pautas DUA Basado en los principios y pautas sobre el Diseño Universal para el Aprendizaje, el proyecto ofrece al profesorado toda la información relativa a las opciones múltiples de acción y expresión, de representa ción y de implicación.

Recursos inclusivos Operación Mundo ofrece opcio nes múltiples de presentación de la información como vídeos, au dios, resúmenes, organizadores gráficos, actividades interactivas… que facilitan la personalización y la flexibilización de la experiencia de aprendizaje del alumnado.

Lo esencial Este recurso inclusivo del proyecto identifica los aprendizajes esen ciales que permitirán adquirir el perfil de salida previsto para ayu dar al profesorado a adaptar el rit mo, el estilo, la profundidad y las metodologías activas más adecua das al alumnado.

Metodologías activas Operación Mundo propone un con junto de métodos, técnicas y estra tegias que fomentan el trabajo en equipo e incentivan el espíritu críti co. Una forma de trabajar que pre para al alumnado para situaciones de la vida real a través del apren dizaje cooperativo, la educación emocional, el desarrollo del pensa miento, la cultura emprendedora o el Plan Lingüístico.

Competencia digital Operación Mundo cuenta con un Plan TIC y un nuevo proyecto di gital, con libros digitales especial mente diseñados para facilitar la adquisición de competencias digi tales, que cuentan con una amplia oferta de recursos.

Propuesta didáctica

Materiales para la etapa

Una propuesta didáctica por cada libro del alumnado con la solución de las actividades, orientaciones metodológicas, sugerencias para aplicar metodologías activas, etc.

¿Qué es Operación Mundo? OPERACIÓN MUNDO es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscita en las aulas: ¿para qué sirve lo que aprendo? A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades compe tenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumna do la sociedad del siglo xxi. En pocas palabras, OPERACIÓN MUNDO puede definirse como un proyecto competencial, comprometido, interdisciplinar, que poten cia las metodologías activas y la competencia digital.

Libro del alumnado 4

El libro del alumnado presenta los contenidos y las actividades ajustados al desarrollo curricular fijado por la LOMLOE. Bajo una metodología competencial, permiten responder de una forma creativa e inno vadora a nuestro compromiso con la inclusión y los Objetivos del Desarrollo Sostenible, posibilitando el crecimiento de las habilidades y las aptitudes que exige nuestra sociedad, cada vez más diversa.

Las resis tencias o resistore tos eléctrico s son com s y electrón ponentes eléctrica icos para emplead a través regular y os en circu de las ram limitar el estos com ias de un ponentes circuito dad paso de corrient se emplean culación e o. En algu de corrient para gen nos caso erar calo e, es lo que aprovech s, r debido a en cale se conoce a la cirfactores como efec o planchas En el caso to Joule, . de los circu y se es muy redu itos elec trónicos cido. Se el tamaño trata de de carbón de las resis pequeño o metal mon s cilindros tencias de una capa tada en espi , hechos con pelíc protecto ral sobre ra de cerá ula de calor un aislante no superior mica con y recubier una capa a 1 vatio. tos bandas de cidad de Sobre el color que disipació recubrim indican el n iento se valor de graban unas la resistenc ia.

Las resisten cias eléctricas Res iste nci

as var iab les

Existen otros tipo s de resis como las tencias, ajust usuario grad ables, que permiten uar el valo al r de resis en función tencia de las nece bién hay sidades. compone Tamntes cuya varía en resistenc función de ia otras mag físicas, com nitudes o la luz, la temp humedad eratura, la , etc. Esto s compone emplean ntes se como sens ores que o desactiva activan n el func ionamien circuitos. to de los Terminal

4.1 El cód

igo de col

ores Para cono cer el valo r de una de sus ban resistenc das. En las ia debes están próx resistenc fijarte en ias de 4 imas entr los colores bandas, e sí y una comenza encontra cuarta más r la lectu rás tres que ra por las na al extr tres bandas, alejada o inexisten emo de la te. Debes empezan resistenc do por la ia. más cerc a-

variable

Terminal Terminal Material resistivo

Flecha o cursor

560 kX ± 5% 5 6

color

Resisten

cia varia ble

1. a banda

negro marrón

violeta gris

ia que varía con la luz

Termistor , resistenc ia que varía con la tempera tura

100

blanco oro plata

verde

LDR, resis tenc

naranja amarillo

azul

rojo

5 6 7 8 9

5 6 7 8

x10 kX

2. a banda

multiplica 10 = 1 X 10 1 = 10 X 0

10 2

= 100 X 10 3 = 1 kX 10 4 = 10 kX 10 5 = 100 kX 10 6 = 1 MX 10 7 = 10 MX

dor

tolerancia ± 1% ± 2%

9 0,1 X 0,01 X

± 5% ± 10%

Las bandas de colores yéndolas nos prop de izquierd orcionan la siguient a a derecha: e informa 1. a y 2. a ban ción, leda: correspo de la resis nden a las tencia. dos cifra s que dete 3. a banda rminan el o multiplic valor ador: dete multiplic ará el valo rmina la potencia r obtenido compren de 10 por de las 2 prim dido entr la que se e –2 y 6, eras bandas. Su o lo que 4. a banda: valor esta es lo mism correspo rá o, 0,01 y nde a la ción que 1 000 000 tolerancia. puede hab . Indica el er entre el real. Nos porc valor teór entaje de permite ico de la calcular sus variaresistenc valores máx Así, en el ia y su valo ejemplo imo y mín r que acom imo. resistenc paña a la ia tiene un figura, pod valor de remos dec 560 kΩ y un valor ir que la de toleranc ia del 5%.

EJEMPLO

RESUELTO

Calcula los valores máx valor nom imo y mín inal 3 300 Ω y toleranc imo de una resis tencia de Solución ia del 10 %. El valor de la toleranc ia represen sistencia estará com ta que el valor real prendido tolerancia de la reentre el y el valor valo nominal r nominal menos la R = 3 300 más la tolerancia, Ω ± 10 %. es decir: El valor máximo puede ser valor nom calculado inal. añadiend o un 10 % Rmáx = 3 300 al Ω + 10 % · 3 300 Ω = 3 300 El mínimo Ω + 330 , restand Ω = 3 630 o al valo acuerdo r nominal Ω con la tole un 10 % del rancia: mismo, de Rmín = 3 300 Ω − 10 % · 3 300 Ω El valor = 3 300 Ω real de − 330 Ω la resistenc = 2 970 Ω 2 970 Ω y ia estará 3 630 Ω. compren 2 ¿Cuál dido entr es el cód e igo de colo tolerancia res de una del 5 %? resistenc ia de 3,3 Solución kΩ y Para dete rminar el código de resistenc colores a ia es conv partir del eniente escr damos sele valor de ibir su valo ccionar el la r de form color corr lores dire a que poespondie ctamente nte del cód de la tabl dígitos mul igo a. Si lo escr tiplicado ibes en form de copor una fácilmen a de dos potencia te. de 10 lo consegu 3,3 kΩ = irás 3 300 Ω = 33 · 100 = 33 · 102 Una vez has expr esado el mirar en valor de la tabla los esta form colores a a, solo tien 1ª banda los que corr es que → 3 → NAR esponde ANJA . 2ª banda → 3 → NAR ANJA 3ª banda → 2 de la potencia de 100 → 4ª banda ROJO → 5% → DORADO COMPRE

NDE, PIEN SA,

18 Calcula el valo tencias con Franja 1

Marrón Rojo Verde Amarillo

INVESTIGA

...

r nominal y la toleranc los siguient ia de las resises códigos de colores: Franja 2

Verde Rojo Azul Violeta

Franja 3

Naranja Marrón Negro Verde

U 4

Franja 4

Plata Oro Oro Oro

19 Indica los colores de las fran resistenc jas de las ias: siguientes 47 kΩ ± 10 %; 33 Ω ± 5 %; 2 200 390 kΩ ± Ω ± 10 %; 10 %; 0,1 MΩ 6,8 MΩ ± ± 5% 5 %; Existen resis tencias bandas de colores para que utilizan cinc o y seis información indicar sus acerca de valores. Bus das adic la ca utiliz ación de ionales y estas ban averigua con resp qué vent ecto a las ajas apo de cuatro. rtan

101

Se acompaña de abundantes actividades competenciales de ejercitación y reflexión.

NECESITAMOS ENERGÍA LIMPIA

La generación de energía eléctrica limpia y renovable es uno de los desaf importantes a los que nos enfrentamos a nivel mundial.

La dependencia de los combustibles fósiles, no renovables y de abaste to inestable, así como el daño que hacen al medio ambiente y su impac cambio climático, hacen que sea cada vez más necesario el cambio a fue energía alternativas.

Cada día hay nuevos avances en la investigación sobre el aprovechami las energías limpias y renovables. Nosotros comenzaremos por entende funciona una de las tecnologías que ya existen mediante la construcció pequeño aerogenerador.

SECUENCIA DE APRENDIZAJE

Diseñamos un tren de poleas multiplicador

Unidad 4

Construimos las poleas necesarias

Conectamos l para consegu de pole

Proyecto digital Un proyecto que te ofrece todos los contenidos del curso a través del libro digital, junto con una gran diversidad de recursos.

U 4

Las estructuras

1.3 Imitando las construcciones naturales

Termitero construido por termitas.

28°C

la ingeniería se han fijado en Profesionales de la arquitectura y de las increíbles estructuras que la naturaleza con la intención de imitar las torres, las construcciones esta nos ofrece. En el caso concreto de en la figura, son un excede las termitas, como la que se muestra estudios de arquitectura y lente ejemplo a copiar. De hecho, muchos estructurales desde sus universidades analizan estas construcciones es un área de la biomimética La departamentos de biomimetismo. de las estructuras biológicas, ciencia que tiene por objetivo el estudio humanos que la naturaleza con el fin de resolver aquellos problemas ya ha resuelto. a cabo por las termitas, exisEn relación con las estructuras llevadas en Zimbabue, en el que se ha te un proyecto en la ciudad de Harare, de forma similar conseguido recrear un sistema de aire acondicionado natural sus torres-termitero. a como las termitas refrigeran de forma ahorro energético de hasta Este tipo de sistemas han conseguido un El secreto reside en el uso un 90 % en la refrigeración de este edificio. aire dirigidas que continuade la convección natural de corrientes de mente enfrían el ambiente en su interior. que insectos, como los escaAnálogamente, observando la forma en aire ambiente en días de nierabajos, son capaces de drenar agua del como el loto, acumulan bla o cómo las estructuras de algunas plantas, a aplicar estas técnicas a humedad en su superficie, se han llegado

24°C Harare

aceleración. un objeto se Una fuerza puede hacer que se aplica. mueva en el sentido en el que esta Acude a anayaeducacion.es, localiza y el simulador «Fuerzas y movimiento» para comexperimenta con las fuerzas prender mejor cómo funcionan.

Por tanto, las fuerzas pueden: reposo. • Mover un objeto que está en • Detener un cuerpo en movimiento. • Deformar un cuerpo.

de un cuerpo. • Modificar la dirección del movimiento flechas con una dirección y sentiLas fuerzas se representan mediante magnitud. de la flecha nos da idea de su do determinados. La longitud

2.2 Cómo se miden las fuerzas

varios instrumentos, el más habitual Para medir una fuerza, existen dinamóutiliza, en los laboratorios, el es la balanza, pero también se un se basa en la capacidad que tiene metro. Este aparato de medida le aplica. proporcional a la fuerza que se muelle de alargarse de forma

Dinamóme tro Anilla

en la forma de emplear cierEn concreto, los científicos han pensado repelentes del agua—, tos materiales —por ejemplo, fibras o plásticos las paredes exteriores de los como elementos de recubrimiento de con determinadas formas edificios. De esta forma, estos materiales, solución al abastecimiento microscópicas, son capaces de servir de desde las directamente sequía de de agua de forma natural en épocas superficies exteriores de los edificios.

Muelle

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

Unidades de medida Recuerda las siguientes unidades riores cálculos de estructuras:

20 kg

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... proyecRompecabezas. La torre biónica es un Eloy to de rascacielos que los arquitectos españoles Cervera diCelaya y Javier Pioz, y la arquitecta Rosa en la disposeñaron a principios de siglo, basándose su construir para árboles los de sición de las fibras de alto con estructura, que alcanzaba un kilómetro este la mínima área de base. ¿Se puede construir posible que tipo de gigantes de la arquitectura? ¿Es en pie? ¿Posostengan se altura tal de estructuras como dría soportar algún tipo de catástrofe natural caber en un terremoto? ¿Cuántas personas podrían su interior? Investiga en internet y amplía la información 8 ciudades de biónicos proyectos otros sobre este y verticales propuestos para el futuro.

intense caracterizan por su valor, o Las fuerzas son magnitudes que producen efectos sobre los cuersidad, y por su dirección. Las fuerzas su estado de movimiento (acelepos: pueden deformarlos o cambiar en que se mueven). rarlos, frenarlos o cambiar la dirección los física, las fuerzas aparecen cuando Desde el punto de vista de la por y son sometidos a una aceleración; cuerpos interaccionan entre sí una un tornillo o cuando golpeamos ejemplo, cuando un imán atrae estos de arcilla. Como se muestra en pelota o deformamos un pedazo una los cuerpos provoca que adquieran ejemplos, la interacción entre

Las fuerzas

ciertos edificios.

Flujo de aire en el interior del edificio de basado en un termitero.

Descubre otra forma de aprender sencilla, intui tiva y compatible con cualquier plataforma y dis positivo.

2.1 Qué son las fuerzas

Banda móvil de marcado del peso

Regla graduada extensible con el muelle

Gancho

porque son importantes para

poste-

(SI) (kg) en el sistema internacional • La masa se mide en kilogramos las siete magnitudes básicas. y es una de las consideradas como de la peso, son magnitudes derivadas • Las fuerzas, entre ellas el interse basan en ella. En el sistema masa y, por tanto, sus unidades (N) como unidad de fuerza. nacional se emplea el newton mide la fuerza que ejerce un kilograUn newton es una unidad que aceleración de 1 metro por segundo mo de masa sometido a una 2 cuadrado: 1 N = 1 kg · m/s . de un documento que te ayudaEn anayaeducacion.es dispones masa y peso. rá a aclarar la diferencia entre

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... de 100 kilograla fuerza con que mos. ¿Cuál sería su peso, es decir, de la gravedad es la Tierra lo atrae si la aceleración 2 g = 9,8 m/s ?

masa 9 Un bloque de piedra tiene una

del ejercicio anterior 10 Calcula el peso de la piedra

que la aceleración en la Luna y en Marte, sabiendo de la Luna es de de la gravedad sobre la superficie 2 . 1,62 m/s2, y en Marte, de 3,71 m/s 91

Las páginas finales de cada unidad ofrecen propuestas diseñadas para reforzar, reflexionar y consolidar lo aprendido.

Los Desafíos que dejan huella incorporan una situación de aprendizaje que invita a la reflexión a los alumnos y a las alumnas y que tiene un carácter transformador.

Recuerda seleccion ar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

Perfiles para formar

estructuras 7 Observa una biciclet a como la de

la figura, en la cual se han emplea do varios perfiles . Tienes que identificar tantos como sea posible , indicando si son abiertos o cerrado s, huecos o no. Dibuja forma aproximada de su sección transve rsal, tal y como se muestra en el perfil del ejemplo . Llanta

Cámara

13 Comprueba la ley de la palanca . Para ello, utiliza una goma de borrar y una regla gradua da. Sitúa la goma de borrar en la marca de 10 centímetros que actuará como fulcro, como se ve en la figura. Coge dos bolsitas o recipientes pequeñ os, en uno pon 25 gramos de arroz y en el otro 75 gramos de lentejas. En realidad , puedes utilizar objetos queños de cualqui peer tipo. Ahora compru eba que cuando pones las lentejas en el extrem o más cercano al fulcro y el arroz en el extrem o más alejado, la regla se mantie ne en equilibrio. 10 cm

17 Observa la leva de la figura.

El palpador B se ve verticalmente muearriba y abajo a medida que gira la leva A. El vástag o del palpador sobresale 2 centímetros del agujer o que le sirve de guía cuando el punto 1 de la leva se encuentra tocand o la ruedecilla del palpad or. ¿Cuánto sobres aldrá el vástag cuando el punto o 3 de la leva se encue ntre tocando la ruedecilla? B

20 cm y

Cubierta

Para formar estruct uras de edificios y otras construcciones, se emplean diversas vigas y perfiles. Busca informa ción de su forma y dibuja cada una en tu cuader no. Busca y explica para qué se usan cada uno de los siguientes tipos: perfil UPN; perfil IPE; viga HEA.

F que tendrías que aplicar para levantar esta carretilla de la figura, si se ha llenado con arena cuyo peso es de 750 newtons.

Los mecanismos 9 Identifica el tipo de especie de palanca a la que pertenece cada uno de estos ejemplo

de avance?

11 Explica median te un dibujo cuáles son las fuerzas generadas por

GENERA TU PROPIA ELECTRICIDAD

fíos más

Circuitos eléctricos y electrónicos

Para poner nuestro grano de arena, diseñaremos y construiremos un pequeño generador eólico que sea capaz de producir corriente eléctrica para encender un led, a partir del giro de un molino de viento. Para ello, utilizaremos los conocimientos que iremos adquiriendo a lo largo del trimestre sobre mecanismos de polea y sobre circuitos eléctricos (motores, bombillas, interruptores). Al finalizar, documentaremos todo el proceso mediante las herramientas informáticas que aprenderemos a usar, así que, ¡no olvides apuntar todas las herramientas y materiales que utilices, hacer un presupuesto y tomar fotografías de todo el proceso!

ecimiencto en el entes de

iento de er cómo ón de un

LA EVOLUCIÓN IMPARABLE DE LA ELECTRÓNICA Las investigaciones de los últimos dos siglos que han permitido dominar la electricidad, el conocimiento sobre materiales, el estudio de los átomos y el comportamiento de las partículas que los componen han dado lugar a multitud de dispositivos electrónicos. Es imposible imaginar el ritmo de vida actual sin los sistemas electrónicos. Gracias a su desarrollo, podemos utilizar la telefonía móvil, los sistemas informáticos, los sistemas de control, la aeronáutica y un sinfín de ejemplos más de uso diario.

las poleas Diseñamos el generador uir el tren de corriente eas Unidad 5

Conectamos el motor al molino

Construimos el circuito eléctrico

Redactamos la documentación del proyecto

El desarrollo acelerado de la electrónica ha proporcionado muchas ventajas y oportunidades que han contribuido a la mejora de la calidad de vida de las personas.

Hacemos el presupuesto

Sin embargo, el deseo ilimitado de disponer de tecnología puntera hace que cada año se generen en el mundo millones de desechos electrónicos contaminantes.

Unidad 6

fuerza sobre ella.

una cuña cuando se aplica una

12 ¿Dónde habrá que colocar la caja de 5 kg para equilibrar la palanca ? ¿Qué tendríamos que hacer para que la palanca se desequ ilibre hacia la izquierda? 5 kg 30 m

20 m

10 m 10 m

30 cm

2.15 LasObserv corrientes eléctricas a la siguiente figura y describe lo que 3. La en leyella. de Ohm ves ¿Qué mecanismo encuentras? 4. Las resistencias eléctricas 5. Circuitos en serie, en paralelo y mixtos 6. El condensador 7. El relé electromagnético 8. La medida de magnitudes eléctricas. 9. Energía y potencia eléctrica 10. Máquinas eléctricas 11. Efectos de la corriente eléctrica

10 kg

20 m

30 m

COMPROMISO ODS 108 La mejora en el tratamiento de los residuos electrónicos y su gestión están estrechamente relacionadas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 3, Salud y bienestar, 6 Agua limpia y saneamiento y 11 Ciudades y comunidades sostenibles. 1-2-4 Investiga en qué consiste el correcto tratamiento de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. 1 De todos los residuos eléctricos y electrónicos que generamos a nivel mundial, ¿qué porcentaje recibe el tratamiento adecuado? ¿Y en España? 2 ¿Qué medidas implantarías para reducir este tipo de desechos? 3 Hay países en el mundo que generan basura electrónica mientras que otros reciben dicha basura con el fin de reciclarla. ¿Crees que se trata de una medida de comercio justo entre los países? Justifica tu respuesta.

• La evolución imparable de la electrónica 1. Componentes eléctricos 1 m y simbología

giratorio en un movim iento lineal

¿Qué vas a descubrir? En esta unidad

10 ¿Cuál es el mecani smo simple capaz de convertir un movimiento

14 Calcula cuál es la fuerza

12. Receptores electrónicos. El diodo led 16 ¿Qué te hace decir • Taller de tecnología. Medidas eléctricas eso? un Algunosen autores autoras piensan que y circuito en el tornillo no es una serie máquina simple, sino que está basada en otras dos: la rueda y el plano inclinad o. Reflexiona sobre En ción anayaeducacion.es esta afirmay trata de explica r por qué crees que se dice esto. Para motivarte: • Vídeos: Metas 3.9, 6.3 y 11.6 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible • Documentos: Lecturas temáticas. Orientación académica y profesional: «¿Qué puedo estudiar para dedicarme al ámbito de la electrónica?». Para estudiar: • Plan Lingüístico: Textos descriptivos • Documento: «Corriente continua y alterna». • Presentaciones: «Componentes eléctricos», «Ejemplos de circuitos y esquemas eléctricos» y «Simuladores de circuitos». • Simulaciones: «Ley de Ohm», «Kit de construcción de circuitos» y «Visión del color». Para evaluar: • Actividad interactiva: «¡Ponte a prueba!». • Documento: «Consejos para elaborar tu porfolio». Y, además, toda la documentación necesaria para aplicar las claves del proyecto.

lado, dibuja un plano inclinado 30° sobre la horizontal y vuelve a situar el mismo objeto con el mismo peso; repres enta nuevamente la descomposición del peso con dos flecha s. Observa en ambos casos la longitud de la flecha paralela plano inclinado. al ¿Cuál es mayor ? ¿Por cuál de las dos rampas crees que costará más subir el objeto? Justifica tu respue sta. 19 Busca inform ación o pregun ta a algunas person para que te ayude as n a hacer una lista de los mecanismos más import antes que tiene un vehículo con motor de combu stión. 20 Diseña un sistem a que se pueda alojar dentro de una caja para hacer girar una muñec a bailarina que asome por la parte superior. 21 En la figura se ha representado un sistema musica de cilindro. Obser l va su mecanismo y describe su funcionamiento a partir del giro de la manivela.

18 Utilizando un transp plano inclina

ortador de ángulo s, dibuja un

do de 60° y sitúa sobre él un objeto SECUENCIA APRENDIZAJE queDE puede ser una caja rectangular. Repres peso con una enta su flecha y, guiánd ote por el ejemp de la DEL ESTUDIO unidad COSTE ENERGÉTICO lo , haz la descomposición dibuja fuerza que hay Empezaremos que siendo conscientes de la impor- ndo la vencer parale la al plano. A su tancia de diseñar dispositivos eficaces.

REFLEXION

A datos. 1.1 Recopilamos Reflexiona de manera individ Debes anotar ual y compa en una la leclo que rte en grupo has diseñado y hoja de cálculo la valoración construido hasta tura del contador vivienda sobre anayae ahora. Descarga ducacion.es. de la luz de tu la tabla compl durante una semana y obtener el coste diaeta en Aspectos rio y semanal. Totalmente

Bastante conseguido He comprendido conseguido el funcionamiento de los sistemas ¿PODEMOS AHORRAR? de poleas multiplica … dores. … Mi tren de poleas Tras analizarfunciona los datos de la actividad anterior bien sin salirse la correa o sin atascarse pensarás que encender una bombilla … . para …esLa estructur a es estable tudiar tiene un coste elevado, ¿verdad? Sin emy aguantará vientos fuertes. bargo, existen luminarias que… son más eficien…

tes que las bombillas convencionales. PON A PRUE

BA TUS COMP

Conseguido

…

… …

Casi conseguido

…

… …

ETENCIAS

Comp 2.1 Investigamos rueba cómo mejora modelos de iluminación efin tus competencia ción que s con las herram cientes. encontrarás en ientas de autoev anayaeducacion.es. aluaSerá necesario calcular el ahorro con el uso de estos dispositivos teniendo en cuenta la potencia, los años de vida útil y el coste.

CONECTAMOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y MEDIMOS MAGNITUDES

109

Nos familiarizamos con los procedimientos de conexión de resistencias eléctricas. Utilizaremos las placas de conexión protoboard, diversas resistencias electrónicas y un polímetro. NUESTROS AMIGOS LOS LEDES Los ledes servirán para avisarnos cuando el nivel de ruido sea bajo, medio o excesivo. Montaremos circuitos utilizando diodos led y comprobando su polaridad.

+ orientaciones en anayaeducacion.es

Proyecto digital

Interactivo

Un proyecto digital que cubre todos los contenidos del curso y que se adapta a cualquier plataforma y dispositivo. Versátil Adaptable a distintos enfoques y necesidades: para quienes complementan el libro en papel y para aulas plenamente digitales.

Contiene diversidad de recursos como vídeos, animaciones, gamificación, actividades de autoevaluación, actividades interactivas autocorregibles… Es mucho más que una reproducción del libro en papel.

Trazable Podrás visualizar la realización y los resultados de las actividades propuestas.

¿Cómo es Edudynamic?

Inclusivo Competencial

Su entorno facilita la personalización del aprendizaje adaptando las tareas a las necesidades del alumnado.

Elementos multimedia de alto valor pedagógico diseñados para facilitar la adquisición de las competencias digitales.

Intuitivo. Fácil de usar para ti y para tus alumnas y alumnos.

Descargable. Permite trabajar sin cone xión a internet y descargarse en más de un dispositivo.

Multidispositivo. Se adapta y visualiza en cualquier tipo de dispositivo (ordenador, tableta, smartphone...) a cualquier tamaño y resolución de pantalla.

Sincronizable. Los cambios que realice

el usuario se sincronizan automáticamente al conectar cualquiera de los dispositivos en los que se trabaje.

Universal. Compatible con todos los sis

temas operativos, los entornos virtuales de aprendizaje (EVA) y las plataformas edu cativas (LMS) más utilizadas en los centros escolares.

Los mecanismos

6.2 Mecanismos simples

¿Te suena el nombre de Benz? Bertha Benz financió con su dote la construcción del prototipo Benz Patent Motorwaggen, que fue patentado por Karl Benz en 1886. En agosto de 1888, Bertha condujo el prototipo durante unos 100 km, demostrand o así que el triciclo de Karl Benz era capaz de recorrer distancias largas. Ese recorrido supuso el viaje más largo realizado hasta entonces en un automóvil, y dado que tuvo que hacer algunos ajustes y reparaciones durante el trayecto, pasó a la historia como la primera automovilista y reparadora de coches. Ese mismo año se vendió el primer Benz Patent Motorwagg en. En internet encontrarás más información, como los vídeos «Bertha Benz y el viaje que lo cambió todo» y «Bertha Benz: The first driver».

9:45 AM

100%

El tornil

Toda máquina se compone de mecanismos, y todo mecanismo, por complejo que sea, se basa a su vez en elementos sencillos, llamados mecanismos, o máquinas simples.

La primera reparad ora de coches de la historia

El tornillo giro en u tiene má que se le

El plano inclinado

Se puede cilindro, c

Mover un objeto pesado por el suelo, empujándo lo o tirando de él, es una tarea sencilla, pero se complica cuando el cuerpo se quiere trasladar a una posición más elevada. El plano inclinado facilita esta tarea empleando una superficie que une ambas alturas. Observa el dibujo inferior izquierda. Sin utilizar el plano inclinado, habría que sostener todo el peso (representado por la flecha azul). En cambio, mediante el plano inclinado, el esfuerzo empleado solo es una parte del peso de la carga. Cuanto menor sea el ángulo del plano, menor será la fuerza necesaria para mover el objeto. Esta ventaja tiene un inconveniente: la distancia que hay que recorrer es mayor.

La cuña

Una cuña es un objeto muy simple con forma de prisma triangular resultado de la unión de dos planos inclinados. Cualquier fuerza que se aplique perpendicularmente a una de sus caras, se transmitirá cia las otras dos, y las fuerzas hatransmitidas a esas dos caras también serán perpendiculares a ellas. Cuando se golpea con un hacha una madera, se aplica este principio: se transmite una fuerza vertical para separar horizontalm ente el leño.

El conjunto rueda-eje

La rueda tiene una característ ica única en relación con el resto de las máquinas simples: dispone de un centro geométrico del que todos los puntos de su periferia están equidistantes. Recuerda que dicha distancia se denomina radio de la rueda. En el centro se sitúa el eje, una pieza cilíndrica unida a la rueda con la que forma un conjunto solidario; es decir, si la rueda se mueve, el eje se moverá igualmente .

El conjunt

Entre las a conjunto co Según gira interior, se horario, se

Este conjun como los to en los que e herramienta

Mecanis mos simples Plano inclinado

COMPREND

Cuña

Rueda

Fuerza a vencer para lograr el movimiento

25 Diseña u

menos d tudiados

iPad

Peso de la carga

Ángulo A La fuerza a vencer es menor

102

que el peso.

La hoja de un hacha tiene

forma de cuña.

El giro del eje es solidario

En ¿cómo te egipcios rámides?

Usos ción direc

28 Cuenta, e con el eje de la rueda.

rar un tor abran un

¿Y para el alumnado? ¿Qué te ofrece? Recursos

100%

Edudynamic presenta un formato especialmente di señado para el entorno di gital educativo, que utiliza todo el potencial tecnoló gico y es compatible con cualquier dispositivo. Se han realizado ediciones es pecíficas de todos los con tenidos teóricos y prácticos del libro de texto para obte ner una versión interactiva y dinámica que incluye todo el contenido curricular del nivel, junto con una gran diversidad de recursos mul timedia, vídeos, gamifica ción…

Metodologías activas (técnicas y estrategias) y recursos para: 9:45 AM

• Ejercitar: actividades interactivas. • Estudiar: resúmenes interactivos, esquemas... • Aprender: tutoriales, vídeos...

100%

iPad

• Evaluar: autoevaluación, porfolio…

2 4

Circuitos eléctricos y electrónicos Fuente de energía

9:45 AM

Inclusión y atención a la diversidad

Circuitos eléctricos y electrónicos

UNIDAD

• Lo esencial.

Componentes eléctricos y simbología

Elementos de mando

Receptores de energía

Elementos de protección

Pila

Interruptor

Luz

Fusible

Batería

Pulsador

Calor

Interruptor automático

Generador

Conmutador

Sonido

Interruptor diferencial

Movimiento

Enchufe

Continua

Corrientes eléctricas

La ley de Ohm

Alterna

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

Condensador

Resistencias eléctricas

Control de señales de diferente magnitud

Relé electromagnético

iPad

Control de señales de diferente naturaleza

Medida de magnitudes eléctricas

Amperímetro, voltímetro y óhmetro

Alternador Máquinas eléctricas

Rotor Corriente continua

Tipos

Calorífico

Energía y potencia eléctrica

Estaror

Partes

Motores

Efectos de la corriente eléctrica

Multímetro digital

Dinamo

Generadores

100%

•A tención a la diversidad: Fichas de refuerzo, ampliación y multinivel.

Conductores

Luminoso

Químico

Evaluación

Corriente alterna

Magnético

Fisiológico 1 Utiliza las líneas de puntos para

Evaluación competencial

crear tres frases sobre circuitos

Receptores

eléctricos y electrónicos. Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................................................. electrónicos.

El diodo led

Led RGB Diodo led Curso: ............................................................................................................................................................................................

BANK LANGUAGE LANGUAGE BANK LANGUAGE BANK GE BANK BANK Excursión NKmuseoBANK LANGUA LANGUAGE NGUAGE BAal NG LA UAGE Los museosLA organizan gran variedad de exposiciones y activi-

• Evaluación por unidades.

Fecha: ...........................................

• Evaluación competencial. • I nstrumentos de evaluación, autoevaluación y coevaluación.

9:45 AM

dades para dar a conocer su contenido a diferente público objetivo: niños y niñas, jóvenes, turistas, público en general, especialistas en alguna materia, etc.

1. Utiliza diferentes servicios de Internet para buscar una exposición cultural que te interese y completa la siguiente ficha:

• Instrumentos para evaluar la práctica docente.

Nombre de la exposición: Museo: Ubicación:

iPad

Descripción del contenido:

2. Utiliza Google Maps para comparar el tiempo que tardarías en llegar al museo utilizando dos medios de transporte diferentes. ¿Cuál es más rápido? Medio de transporte 1: …………………………………….………………….

Tiempo: ………………………………….

Medio de transporte 2: …………………………………….………………….

Tiempo: ………………………………….

U 4 100%

llo

o es el elemento más simple para convertir un movimiento de un movimiento lineal de avance y retroceso. Este mecanismo ás de dos mil años de antigüedad y consiste en un cilindro al e ha realizado un roscado. e decir que es un plano inclinado enrollado alrededor de un como puedes observar en la figura.

Tornillo

Avance Giro

Plano inclinado

9:45 AM

Cilindro

to tornillo-tuerca

iPad

Un tornillo de banco emplea el mecanismo tornillo-tuerca.

DE, PIENSA, INVESTIGA...

un pequeño mecanismo que contenga al dos de los mecanismos simples recién ess.

29 Comprueba empíricamente el principio del plano inclinado. Pide a tu profesor o profesora un dinamómetro y pesa un objeto. Anota el resultado.

relación con la invención de la rueda, e imaginas que transportaban los antiguos los enormes bloques de piedra de las pi? Expón tu propia teoría en clase.

Sitúa el conjunto dinamómetro -objeto sobre una tabla de madera que mantendrás inclinada con cierto ángulo. Anota y compara los resultados que marca el dinamómetro y repite el experimento variando el ángulo. Escribe las conclusiones que obtengas.

s diferentes. ¿Conoces alguna otra aplicacta del uso de la cuña?

en el taller, las vueltas que hace falta girnillo de banco para que las mordazas se centímetro.

Lluvia de ideas. Piensa cómo podrías construir un medidor de la fuerza del viento basado en un tornillo, aplicando lo que acabas d

Programación, propuesta didáctica y documentación del proyecto

Circuitos eléctricos y electrónicos

4. ¿Crees que la utilización de los servicios de Internet por parte de los museos puede fomentar sus visitas? Justifica tu respuesta. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA 1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación, métodos de análisis de productos y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a partir de la información obtenida. 2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible.

aplicaciones del tornillo, la más común es la de formar un on una tuerca, que posee la misma rosca interior. el tornillo en sentido horario en una tuerca o en un roscado produce un movimiento de avance. Si gira en sentido antiproducirá un retroceso.

nto es muy usado en dispositivos para la sujeción de piezas, ornillos de banco, o en máquinas, como tornos y fresadoras, el tornillo se denomina «husillo» y controla el avance de la a de corte con gran precisión.

3. Elabora una tabla con los gastos que supondría esta excursión: entrada a la exposición, transporte, hospedaje, comida, etc. ¿Cuánto sería el total?

3. Aplicar de forma apropiada distintas técnicas y conocimientos interdisciplinares utilizando operadores, sistemas tecnológicos y herramientas, teniendo en cuenta la planificación y el diseño previo para construir o fabricar soluciones tecnológicas y sostenibles que den respuesta a necesidades en diferentes contextos. 4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos o digitales, utilizando medios de representación, simbología y vocabulario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas. 7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías

SABERES BÁSICOS A. Proceso de resolución de problemas 1/1 • Estrategias, técnicas y marcos de resolución de problemas en diferentes contextos y sus fases. • Estrategias de búsqueda crítica de información para la investigación y la definición de problemas planteados. • El análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfoques y ámbitos. • Electricidad y electrónica básica para el montaje de esquemas y circuitos físicos o simulados. Interpretación, cálculo, diseño y aplicación en proyectos. • Materiales tecnológicos y su impacto ambiental. • Emprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdisciplinar. B. Comunicación y difusión de ideas • Vocabulario técnico apropiado. Habilidades básicas de comunicación interpersonal. Pautas de conducta propias del entorno virtual, «etiqueta digital». • Herramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multimedia relativa a proyectos. E. Tecnología sostenible • Desarrollo tecnológico: creatividad, innovación, investigación, obsolescencia e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes. • Tecnología sostenible. Valoración crítica de la contribución a la consecución de los Objetivos de

¿QUÉ VAMOS A APRENDER? Página inicial • La evolución imparable de la electrónica Componentes eléctricos • • • • •

La fuente de energía Los elementos de mando Receptores de energía Elementos de protección Conductores Las corrientes eléctricas

• Corrientes continua y alterna La ley de Ohm Las resistencias eléctricas • El código de colores Circuitos serie, paralelo y mixtos • Circuitos en serie • Circuitos en paralelo • Circuito mixto

Vídeo: «Electricidad y circuitos electrónicos». «Lecturas temáticas. Energía eléctrica». Documento: «¿Qué puedo estudiar para dedicarme al ámbito de la electrónica?». Presentación: «Componentes eléctricos». Documento: «Corriente continua y alterna».

Objetivos: 3, 6 y 11.

Técnica: «1-2-4».

Técnicas: «GCRD» y «¿Qué te hace decir eso?».

• Las claves de Operación Mundo. • Propuesta didáctica.

Técnica: «Veo, pienso, me pregunto...».

Simulación: «La ley de Ohm».

Técnica: «Asamblea de ideas».

• Programaciones en Word y PDF. Búsqueda de información.

Presentación: «Ejemplos de circuitos y esquemas eléctricos». Presentación: «Simulador de circuitos». Simulación: «Kit de construcción de circuitos».

Técnica: «Saco de dudas». Técnica: «Intuyo y deduzco».

El condensador Plan Lingüístico. Destreza: escribir (texto descriptivo).

El relé electromagnético La medida de magnitudes eléctricas • Amperímetro, voltímetro y óhmetro

Cultura emprendedora. Dimensión personal: autoconocimiento.

Energía y potencia eléctrica Máquinas eléctricas

Vídeo: «Funcionamiento de un motor eléctrico».

• Los generadores eléctricos • Los motores eléctricos Efectos de la corriente eléctrica • El efecto calorífico • El efecto luminoso • El efecto químico • El efecto magnético • El efecto fisiológico Receptores electrónicos • El diodo led • El led RGB

9 Vídeo: «Electrónica y semiconductores». Simulación: «Visión del color».

Técnica: «Piensa y comparte en pareja».

Recursos

Recursos relacionados con las claves del proyecto Con la información que el alumnado necesita manejar para poner en práctica las claves y metodologías activas de Operación Mundo. • Vídeos ODS. •E xplicaciones de las técnicas de pensamiento y de aprendizaje cooperativo. • Infografías del Plan Lingüístico y del Plan TIC-TAC. •P ropuestas de orientación académica y profesional y para trabajar la clave emocional.

100%

Recursos digitales ordenados tanto por unidades como por sus propósitos educativos más destacables

9:45 AM

Para aprender • Vídeos. • Presentaciones. • Tutoriales.

iPad

•G ame Room (recursos para aprender jugando).

100%

Para estudiar 9:45 AM

• Resúmenes. • Esquemas.

100%

iPad

• Contenidos complementarios.

9:45 AM

Para ejercitar • Actividades.

100%

iPad

• Simulaciones.

9:45 AM

Para evaluar •A ctividades y pruebas interactivas con trazabilidad, que facilitan el se guimiento del progreso del alumna do por parte del profesorado.

iPad

•Y apps recomendadas, que comple mentan el Plan TIC-TAC propuesto en el proyecto.

Inclusión y atención a la diversidad

Lo esencial Recoge los aprendizajes esenciales que permitirán adqui rir el perfil de salida previsto, ayudando al profesorado a adaptar el ritmo y la profundidad, haciendo uso de las metodologías activas más adecuadas en cada caso. Lo esencial visual, fichas que sintetizan los aprendizajes esenciales utilizando esquemas y dibujos.

iPad

9:45 AM

100%

Condensador Símbolo

También llamado capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga por efecto de la capacidad eléctrica.

Su capacidad determina la cantidad de carga eléctrica por unidad de voltaje, lo que se puede representar mediante esta fórmula:

Polarizado

No polarizado

Comprende, piensa, investiga... Q=C•V

8 Explica con tus propias pala-

Q: valor de la carga en culombios (C); C: capacidad en faradios (F); V: voltaje en voltios (V). Hay dos tipos: polarizados y no polarizados (los primeros suelen tener más capacidad pero menos vida útil que los segundos).

bras qué es un condensador.

iPad

Relé electromagnético

9:45 AM 100% Conmutación para los circuitos de potencia

Un relé es un dispositivo que se emplea en los circuitos eléctricos como un elemento conmutador de la señal.

Generadores eléctricos

Consta de dos partes aisladas y diferenciadas: • Circuito de control: consta de dos terminales conectados a un electroimán (elemento que actúa como imán).

Bobina del circuito de control

• Circuito de potencia: tiene tres láminas metálicas que actúan como los bornes de un interruptor, donde una es un elemento que contacta con otra lámina externa, según esté en situación de reposo o no.

Bobina

En instalaciones que utilizan circuitos con consumos de tensión y corriente muy bajas, para controlar determinados sistemas que funcionan con tensiones y corrientes elevadas, el relé actúa como elemento controlador intermedio para activar o desconectar todo lo que se encuentre en el circuito de potencia. La figura se corresponde con el esquema de arranque de un coche.

Inductor

–

Corriente alterna R1

Interruptor manual de control

Campo magnético Induce electricidad

Provoca movimiento

Estator

Imán Escobillas Motor eléctrico

Tranfsiere movimiento

De corriente continua

Lámparas

Tipos

De corriente alterna

9 ¿Conoces «la guerra de las corrientes»? Busca en Internet

Bobina Colector

Rotor

Motores

Comprende, piensa, investiga... y escribe un resumen sobre ella.

Inductor Inducido

Partes

230 Vca

–

El relé es muy adecuado para controlar señales eléctricas de diferente naturaleza (continua y alterna), que se emplean para diversos fines. En la figura, se ve cómo un relé activa un circuito de corriente alterna.

Dinamo

Eje motriz

Interruptor manual de control

+4V

Control de señales de diferente naturaleza

Alternador

Inducido + 12 V

–

Corriente continua

Recogen la electricidad

Alternador

+4V

Campo magnético

Genera electricidad

Colectores

Control de señales de diferente magnitud

Imanes permanentes

Dinamo

Terminal común

Máquinas eléctricas

Estator

Rotor

Efectos de la corriente eléctrica Tipos Calorífico Luminoso Químico Magnético Fisiológico

Funcionamiento Circulación de corriente 8 choque de electrones 8 calor (efecto Joule) Efecto calorífico 8 emisión de luz por incandescencia. Otro efecto 8 emisión de fotones Circulación de corriente por (leds) un material 8 reacciones químicas 8 electrólisis Paso de corriente 8 campos magnéticos Paso de corriente 8 altera el funcionamiento del organism o (tratamientos y rehabilitación)

Receptores electrónicos. El diodo led Diodo led

• Si el voltaje en ánodo es mayor que en cátodo 8 circula corriente.

• Si circula corriente 8 los electrones emiten energía (fotones) 8 se ilumina.

Cápsula transparente

Led RGB

• Muy versátil 8

Poste

Yunque

puede emitir toda la gama de colores.

Ánodo +

Cátodo –

Fondo de fichas para trabajar la diversidad y la inclusión • Encontrar materiales de apoyo. • Prestar una atención individualizada. •A daptar los contenidos a los diferentes ritmos de apren dizaje. • Seleccionar y aplicar diversas estrategias metodológicas. Cuenta con tres tipos de fichas: - fichas para adaptar el currículo, - fichas de ejercitación, - fichas de profundización.

Fichas para adaptar el currículo (AC)

Fichas de ejercitación (E)

Para dar respuesta al alumnado con necesidades es pecíficas de apoyo educativo (ACNEAE) con los si guientes perfiles:

Su objetivo es poner en práctica los aprendizajes de sarrollados durante el estudio de la unidad. Están diri gidas a aquellos y aquellas estudiantes que necesiten ejercitar y reforzar los contenidos, pero que no tengan necesidades específicas de apoyo educativo.

•A lumnado con dificultades específicas de aprendizaje. • Alumnado de incorporación tardía al sistema educativo. • Trastorno del déficit de atención e hiperactividad. • Trastorno del espectro autista.

Fases del proyecto técnico

•A lumnado con condiciones personales especiales o historia escolar.

Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................................................. Curso: ............................................................................................................................................................................................

Fecha: ...........................................

Lee el apartado sobre el método de proyectos y realiza la siguiente actividad para profundizar en el análisis de objetos.

Para su elaboración se han realizado adaptaciones me todológicas que hacen accesibles los elementos pres criptivos del currículo sin renunciar a ningún contenido, evitando así una adaptación curricular significativa.

1. Escoge algún juguete u objeto compuesto por varias piezas, que no sea demasiado complejo, y realiza su análisis contestando a las siguientes preguntas: a. ¿De qué materiales está hecho?

•E xplicaciones teóricas que motivan a comenzar la tarea, con recursos visuales que favorecen el apren dizaje de las personas con mayor memoria visual.

b. ¿Por qué crees que se han elegido esos materiales?

c. ¿De cuántas piezas se compone?

• Se emplean enunciados cortos.

d. ¿Cómo están unidas o ensambladas esas piezas?

• Se resaltan los verbos de acción en los enunciados. e. En una hoja aparte, haz un dibujo y explica la función de sus piezas más importantes.

•S e resaltan algunas palabras que puedan ayudar a mejorar la comprensión de la pregunta (pueden ser conceptos o palabras clave).

f. ¿Crees que se ha fabricado a mano, con máquinas, o combinando ambos? ¿Por qué lo crees así?

• Se utiliza un vocabulario sencillo. •S e estructuran los espacios para dar claridad a lo expuesto.

iPad

9:45 AM

100%

Repercusiones y consecuencias de la actividad técnica Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................................................. Curso: ............................................................................................................................................................................................

Fecha: ...........................................

Desde el punto de vista tecnológico, la actividad técnica e industrial ha de fomentar el concepto de las «3 R»: reducir, reutilizar y reciclar. • Reciclar consiste en tratar los objetos para separar sus materias primas. De esta manera podemos volver a usar dicha materia prima para fabricar otros objetos.

g. ¿Para qué se utiliza habitualmente ese objeto? ¿Qué otros usos crees que puede tener?

h. ¿Cómo funciona?

Fichas de profundización (P)

i. ¿Cómo se pone en marcha?

En estas fichas se desarrollan actividades y metodo logías que permiten que el alumnado aplique y pro fundice en la adquisición de las competencias básicas. Están dirigidas tanto al alumnado que ha alcanzado el aprendizaje de los contenidos y, a criterio del profe sorado, pueda ampliar o profundizar en ellos como a aquellos alumnos y alumnas con necesidades específi cas de apoyo educativo con altas capacidades. j. ¿Qué tipo de energía utiliza para funcionar?

• Reducir consiste en gastar menos recursos y adquirir menos productos, minimizando así el gasto energético de producción y transporte junto a la contaminación que generan. • Reutilizar consiste en volver a dar vida a objetos que ya tienes sin alterar su composición.

1. Después de leer atentamente el principio de las 3 R, ordénalas según su importancia para ser un consumidor ecológico. Justifica tu respuesta.

iPad

9:45 AM

100%

Materiales y materias primas 1.°

2.°

Fecha: ...........................................

Los nuevos materiales y sus propiedades La introducción de nuevos materiales en algunos deportes ayudó a batir récords, cambió la forma de practicar dicho deporte y, lo más importante, mejoró la seguridad de los deportistas.

2. Cada día en el mundo se generan toneladas de basura que contaminan el planeta. Piensa y escribe medidas sencillas y eficaces que se pueden poner en práctica en tu vida diaria para contribuir al cuidado del medio ambiente. a. Escribe tres ejemplos de reutilización:

Busca información en Internet sobre los siguientes temas relacionados con diferentes deportes y la utilización de nuevos materiales. a. La prohibición por parte de la Federación Internacional de Natación (FINA) del uso de los trajes confeccionados con poliuretano. b. Balón Jabulani, oficial en la Copa Mundial de la FIFA en Sudáfrica. c. Materiales en las raquetas de tenis. d. Accidentes que cambiaron los materiales en esgrima. e. Materiales de las medallas olímpicas. © Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

3.°

Evaluación

Pruebas de evaluación prediseñadas Para cada unidad: • Una evaluación de saberes. • Una evaluación de competencias.

Para cada trimestre: • I nstrumentos de evaluación y de autoevaluación del porfolio del Desafío. • Una prueba competencial para evaluar el progreso en la adquisición del perfil de salida.

iPad

9:45 AM

100%

Evaluación: Hardware y sistemas operativos Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................................................. Curso: ............................................................................................................................................................................................

Fecha: ...........................................

Completa el siguiente texto con las palabras adecuadas: Un ordenador está formado por dos partes bien diferenciadas: el ……….......................………………, que está constituido por los elementos ……….......................……………… del ordenador, y el ……….......................………………, que se compone de programas: instrucciones y algoritmos. John von Neumann estableció los elementos necesarios para constituir un ordenador y cómo debían organizarse: una ……….......................………………, una ……….......................……………… para asistir en los cálculos y una serie de elementos de interconexión, o ……….......................………………, con los dispositivos externos, o ……….......................……………… Los periféricos se clasifican en periféricos de ……….......................………………, que envían datos al ordenador; periféricos de ……….......................………………, que reciben datos del ordenador, y los periféricos de ……….......................………………, que envían y reciben información.

2. Relaciona cada definición con su componente y completa la tabla inferior. Componente

Definición

A. Se encarga de realizar los cálculos mateiPad máticos que cada programa requiera.

1. La unidad central de proceso, o CPU. 2. Memoria RAM.

principal,

B. Se encarga de coordinar la ejecución de los programas.

memoria

4. Unidad aritmético-lógica.

5. Periféricos.

Curso: ............................................................................................................................................................................................

Tabletas y dispositivos móviles

E. Medios de acceso a los periféricos.

El origen de las tabletas se remonta a las películas de ciencia ficción de los años sesenta, en las que aparecen dispositivos similares a las tabletas actuales. Sin embargo, fue a principios del siglo xxi cuando estuvo disponible la tecnología necesaria para desarrollar estos dispositivos.

Componente

La primera tableta que tuvo buena acogida entre el público general fue el iPad, en el año 2010.

G . Está integrada en el interior de un chip conocido como «microprocesador». Es el elemento central de toda máquina programable.

7. Memoria secundaria.

Fecha: ...........................................

D. Envían y reciben informacion del ordenador.

F. Se emplea para ejecutar los programas. Pierde su contenido al apagar el ordenador. 6. Unidad de control.

100%

C. Se compone de todos aquellos dispositivos que empleamos para guardar datos e información y es donde se almacenan los datos de forma permanente.

3. Puertos de comunicaciones.

9:45 AM Evaluación competencial

1. La pantalla táctil de una tableta se considera un dispositivo de entrada y salida de datos. ¿Por qué? Utiliza algún ejemplo en tu respuesta.

Definición

2. Completa la explicación sobre el funcionamiento de una pantalla táctil capacitiva.

1/3

Una pantalla táctil capacitiva está formada por varias ................................... y en la parte central cuenta con una serie de ................................... entre cuyas placas se forma un campo .................................... Cuando posamos los dedos sobre la ................................... de la pantalla, se produce una ............................................... del campo que es detectada, convertida en ................................... por el software y tratada por las aplicaciones para convertir nuestros gestos en ................................... concretas.

3. La capacidad de una tableta se puede ampliar utilizando una tarjeta de memoria. Ordena de menor a mayor las siguientes capacidades: 64 GB, 1 TB, 512 MB. a. 64 GB < 1 TB < 512 MB

b. 64 GB < 512 MB < 1 TB c. 512 MB < 64 GB < 1 TB 4. Las tabletas contienen muchos materiales tóxicos y contaminantes. Expón algunas medidas que se puedan llevar a cabo en relación con la meta 12.5 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible: «De aquí a 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización».

1/1

100%

Y además... •U na guía para trabajar con el porfolio. Con unas indicaciones básicas que ayudarán al alumnado a preparar y utilizar su porfolio del curso.

Excelente (9-10)

Bueno (7-8)

Adecuado (5-6)

Mejorable (1-4)

La netiqueta está presente en el aula o en la mesa del alumnado, pero empieza a no ser imprescindible para usar de manera responsable los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Aun necesitando recordar la netiqueta, empieza a tener autonomía en el uso responsable de los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Necesita una netiqueta para aprender el uso responsable de los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Usa aplicaciones, guarda de manera autónoma archivos y contenidos, y los comparte en diferentes soportes, tomando medidas básicas para proteger los dispositivos que usa.

Es necesario recordarle alguna instrucción para usar alguna aplicación, guardar, compartir archivos y contenidos o proteger los dispositivos que usa.

Precisa la ayuda de alguna persona Colabora con otra persona de para usar alguna aplicación, guardar, la clase para aprender a usar compartir archivos y contenidos o alguna aplicación, dar los proteger los dispositivos que usa. primeros pasos para guardar, compartir archivos y contenidos o proteger los dispositivos que usa.

Crea su propio entorno

Es necesario recordarle alguna instrucción para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones o citar fuentes.

Precisa la ayuda de alguna persona para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones y citar fuentes.

Colabora con otra persona de la clase para aprender a dar los primeros pasos para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones y citar fuentes.

Obtiene y contrasta información adecuada a la actividad, investigación o reto que se le plantea, a partir de diferentes fuentes dadas.

Con ayuda, obtiene alguna información contrastada, adecuada a la actividad, investigación o reto que se le plantea.

Con ayuda, accede a la información más básica y necesaria para realizar la actividad, investigación o reto que se le plantea.

Demuestra tener interiorizado el uso responsable de los diferentes recursos TIC Ciudadanía digital aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando y seguridad cualquier tipo de acoso digital. en la Red

Práctica tecnológica

9:45 AM

•U n fondo de instrumentos de evaluación, autoe valuación y coevaluación. Con una amplia base de rúbricas, dianas y otros instrumentos diseña dos por especialistas con el fin de proporcionar al profesorado un conjunto de herramientas con las que llevar a cabo la evaluación, la autoevalua ción y la coevaluación.

RÚBRICA PARA EVALUAR EL USO DE LAS TIC Y LAS TAC

Uso personal de aprendizaje, de las tecnologías elaborando sencillas producciones y citando del aprendizaje y el conocimiento fuentes, destacando su

creatividad y motivación.

Obtiene información contrastada de diferentes Uso fuentes en la web y de de la información manera autónoma, conociendo que no toda la información es confiable.

•U n área de documentación. Con orientaciones sobre el diseño de rúbricas y una recopilación de pruebas de evaluación externa.

Ponderación

Puntuación

PUNTUACIÓN FINAL

iPad

Programación, propuesta didáctica y documentación del proyecto

Las claves de Operación Mundo • I ncluye una amplia documentación sobre las metodolo gías activas desarrolladas en el proyecto.

Propuesta didáctica • Recopila la versión en pdf de las propuestas didácticas.

Programaciones. Con la versión en word y en pdf de: • La programación didáctica. • La programación por unidades. • Los registros de evaluación.

iPad

9:45 AM

100%

OPERACIÓN MUNDO

¿QUÉ ES OPERACIÓN MUNDO? Operación mundo es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscitan en las aulas: ¿para qué sirve lo que aprendo? A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades competenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumnado la sociedad del siglo XXI. En pocas palabras, Operación mundo puede definirse como un proyecto competencial, comprometido, interdisciplinar, que potencia las metodologías activas y la competencia digital.

Competencial Operación mundo plantea la adquisición paulatina e integradora de las competencias. Su desarrollo favorece en el alumnado la capacidad de aprender a desenvolverse en las situaciones de su realidad cotidiana. Para ello, el proyecto incorpora: • Actividades competenciales que se centran en el saber hacer y en el desarrollo de destrezas. Fomentan la aplicación de los aprendizajes en diferentes contextos, promueven el análisis, la justificación, la predicción, la experimentación, la argumentación, la interpretación o la revisión. Son actividades que preparan al alumnado para el día a día en su toma de decisiones. • Situaciones de aprendizaje. Son contextos, enmarcados en la vida real y en un Objetivo de Desarrollo Sostenible, que plantean una situación problema. Con ellos se invita al alumnado a llevar a cabo una reflexión transformadora para la que será necesario poner en acción los saberes básicos adquiridos a lo largo de varias unidades. • La evaluación competencial. Para medir el grado de adquisición del perfil de salida y reflexionar sobre el propio proceso de aprendizaje. Se dispondrá de diversas pruebas escritas y digitales para evaluar lo que se ha aprendido, su aplicación y su generalización a otras situaciones; y de un porfolio y una batería de instrumentos de evaluación para que el alumnado autoevalúe su propio proceso de aprendizaje (qué dificultades ha encontrado, que le ha satisfecho más, cómo se ha organizado, cómo ha trabajado en equipo…; en definitiva: cómo ha aprendido).

Comprometido

iPad

Para ello, el proyecto incorpora: • Objetivos de Desarrollo Sostenible. Las situaciones de aprendizaje y otras actividades propuestas enmarcadas en un ODS, tienen como finalidad que el alumnado tome conciencia y lleve a cabo una reflexión que provoque una transformación de hábitos, actitudes y comportamientos que repercutan positivamente en algunas metas establecidas den los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

O peración mundo

9:45 AM

100%

CL AVES

• Orientación académica y profesional. Para despertar o detectar vocaciones y ayudar al alumnado a decidir un itinerario formativo y profesional, acorde a sus habilidades e intereses personales, que les capacite para afrontar los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización de la sociedad del siglo xxi. 6

LAS

El alumnado juega un papel activo en el proyecto que va más allá del ámbito académico. Se implicará en propuestas que contribuyan a transformar su entorno familiar, social, cultural y natural en beneficio de un mundo más comprometido y sostenible en todos los ámbitos.

PRO YEC TO DEL

De la LOMLOE a Operación Mundo

Perfil de salida de ESO El perfil de salida del alumnado al término de la enseñanza básica identifica y define, en conexión con los retos del siglo xxi, las com petencias clave que el alumnado debe haber desarrollado al finalizar la educación básica, e introduce orientaciones sobre el nivel de des empeño esperado al término de su itinerario formativo. Se quiere garantizar que todo alumno o alumna que supere con éxi to la enseñanza básica y, por tanto, alcance el perfil de salida sepa movilizar los aprendizajes adquiridos para responder a los principa les desafíos a los que deberá hacer frente a lo largo de su vida: - D esarrollar una actitud responsable a partir de la toma de con ciencia de la degradación del medioambiente basada en el cono cimiento de las causas que la provocan, agravan o mejoran, desde una visión sistémica, tanto local como global. - I dentificar los diferentes aspectos relacionados con el consumo responsable, valorando sus repercusiones sobre el bien individual y el común, juzgando críticamente las necesidades y los excesos y ejerciendo un control social frente a la vulneración de sus dere chos como consumidor. - D esarrollar hábitos de vida saludable a partir de la comprensión del funcionamiento del organismo y la reflexión crítica sobre los factores internos y externos que inciden en ella, asumiendo la res ponsabilidad personal en la promoción de la salud pública. - E jercitar la sensibilidad para detectar situaciones de inequidad y exclusión desde la comprensión de sus causas complejas, para de sarrollar sentimientos de empatía y compasión. - E ntender los conflictos como elementos connaturales a la vida en sociedad que deben resolverse de manera pacífica. - A nalizar de manera crítica y aprovechar las oportunidades de todo tipo que ofrece la sociedad actual, en particular las de la cultura digital, evaluando sus beneficios y riesgos y haciendo un uso ético y responsable que contribuya a la mejora de la calidad de vida personal y colectiva. - A ceptar la incertidumbre como una oportunidad para articular respuestas más creativas, aprendiendo a manejar la ansiedad que puede llevar aparejada. - C ooperar y convivir en sociedades abiertas y cambiantes, valo rando la diversidad personal y cultural como fuente de riqueza e interesándose por otras lenguas y culturas. - S entirse parte de un proyecto colectivo, tanto en el ámbito local como en el global, desarrollando empatía y generosidad. - D esarrollar las habilidades que le permitan seguir aprendiendo a lo largo de la vida, desde la confianza en el conocimiento como motor del desarrollo y la valoración crítica de los riesgos y los be neficios de este último. Las competencias clave que se deben adquirir son las siguientes: a) competencia en comunicación lingüística b) competencia plurilingüe c) competencia matemática y competencia en ciencia, tecnología e ingeniería (STEM) d) competencia digital e) competencia personal, social y de aprender a aprender f) competencia ciudadana g) competencia emprendedora h) competencia en conciencia y expresión culturales En cuanto a la dimensión aplicada de las competencias clave, se ha definido para cada una de ellas un conjunto de descriptores operativos. Estos descriptores operativos de las competencias clave cons tituyen el marco referencial a partir del cual se concretan las compe tencias específicas de cada área, ámbito o materia. Esta vinculación entre descriptores operativos y competencias específicas propicia que de la evaluación de estas últimas pueda colegirse el grado de adquisición de las competencias clave definidas en el perfil de salida y, por tanto, la consecución de las competencias y los objetivos pre vistos para la etapa. Estos descriptores operativos son los siguientes:

Competencia en comunicación lingüística (CCL) CCL1. Se expresa de forma oral, escrita o signada con coherencia, corrección y adecuación a los diferentes contextos sociales, y parti cipa en interacciones comunicativas con actitud cooperativa y res petuosa, tanto para intercambiar información y crear conocimiento como para construir vínculos personales. CCL2. Comprende, interpreta y valora con actitud crítica textos ora les, signados, escritos o multimodales de los ámbitos personal, so cial, educativo y profesional para participar en diferentes contextos de manera activa e informada y para construir conocimiento. CCL3. Localiza, selecciona y contrasta de manera progresivamente autónoma la información procedente de diferentes fuentes evaluan do su fiabilidad y pertinencia en función de los objetivos de lectura y evitando los riesgos de manipulación y desinformación, y la integra y transforma en conocimiento para comunicarla adoptando un pun to de vista creativo, crítico y personal a la par que respetuoso con la propiedad intelectual. CCL4. Lee con autonomía obras diversas adecuadas a su edad, se leccionando las que mejor se ajustan a sus gustos e intereses; apre cia el patrimonio literario como cauce privilegiado de la experiencia individual y colectiva; y moviliza su propia experiencia biográfica y sus conocimientos literarios y culturales para construir y compartir su interpretación de las obras y para crear textos de intención litera ria de progresiva complejidad. CCL5. Pone sus prácticas comunicativas al servicio de la convivencia democrática, la resolución dialogada de los conflictos y la igualdad de derechos de todas las personas desterrando los usos discrimi natorios de la lengua, así como los abusos de poder a través de la misma, para favorecer un uso no solo eficaz sino también ético del lenguaje.

Competencia plurilingüe (CP) CP1. Usa eficazmente una o más lenguas, además de la lengua o len guas familiares, para responder a sus necesidades comunicativas, de manera apropiada y adecuada tanto a su desarrollo e intereses como a diferentes situaciones y contextos de los ámbitos personal, social, edu cativo y profesional. CP2. A partir de sus experiencias, realiza transferencias entre distin tas lenguas como estrategia para comunicarse y ampliar su reperto rio lingüístico individual. CP3. Conoce, valora y respeta la diversidad lingüística y cultural pre sente en la sociedad, integrándola en su desarrollo personal como factor de diálogo, para fomentar la cohesión social.

Competencia matemática y competencia en ciencia, tecnología e ingeniería (STEM) STEM1. Utiliza métodos inductivos, deductivos y lógicos propios del razonamiento matemático en situaciones conocidas, seleccio na y emplea diferentes estrategias para la resolución de problemas analizando críticamente las soluciones y reformulando el procedi miento, si fuera necesario. STEM2. Utiliza el pensamiento científico para entender y explicar los fenómenos que ocurren a su alrededor, confiando en el conoci miento como motor de desarrollo, planteándose preguntas y com probando hipótesis mediante la experimentación y la indagación, utilizando herramientas e instrumentos adecuados, apreciando la importancia de la precisión y la veracidad y mostrando una actitud crítica acerca del alcance y limitaciones de la ciencia. STEM3. Plantea y desarrolla proyectos diseñando, fabricando y eva luando diferentes prototipos o modelos para generar y/o utilizar productos que den solución a una necesidad o problema de for ma creativa y cooperativa, procurando la participación de todo el grupo, resolviendo pacíficamente los conflictos que puedan surgir, adaptándose ante la incertidumbre y valorando la importancia de la sostenibilidad.

STEM4. Interpreta y transmite los elementos más relevantes de pro cesos, razonamientos, demostraciones, métodos y resultados cien tíficos, matemáticos y tecnológicos de forma clara y precisa, en di ferentes formatos (gráficos, tablas, diagramas, fórmulas, esquemas, símbolos...) y aprovechando de forma crítica la cultura digital inclu yendo el lenguaje matemático-formal, con ética y responsabilidad para compartir y construir nuevos conocimientos. STEM5. Emprende acciones fundamentadas científicamente para preservar la salud física y mental y el medioambiente y aplica princi pios de ética y seguridad, en la realización de proyectos para trans formar su entorno próximo de forma sostenible, valorando su im pacto global y practicando el consumo responsable.

Competencia digital (CD) CD1. Realiza búsquedas avanzadas en internet atendiendo a crite rios de validez, calidad, actualidad y fiabilidad, seleccionándolas de manera crítica y archivándolas para recuperar, referenciar y reutilizar dichas búsquedas con respeto a la propiedad intelectual. CD2. Gestiona y utiliza su propio entorno personal digital de apren dizaje permanente para construir nuevo conocimiento y crear con tenidos digitales, mediante estrategias de tratamiento de la informa ción y el uso de diferentes herramientas digitales, seleccionando y configurando la más adecuada en función de la tarea y de sus nece sidades en cada ocasión. CD3. Participa, colabora e interactúa mediante herramientas y/o pla taformas virtuales para comunicarse, trabajar colaborativamente y compartir contenidos, datos e información, gestionando de manera responsable sus acciones, presencia y visibilidad en la red y ejercien do una ciudadanía digital activa, cívica y reflexiva. CD4. Identifica riesgos y adopta medidas al usar las tecnologías di gitales para proteger los dispositivos, los datos personales, la salud y el medioambiente, y para tomar conciencia de la importancia y la necesidad de hacer un uso crítico, legal, seguro, saludable y sosteni ble de las mismas. CD5. Desarrolla aplicaciones informáticas sencillas y soluciones tec nológicas creativas y sostenibles para resolver problemas concretos o responder a retos propuestos, mostrando interés y curiosidad por la evolución de las tecnologías digitales y por su desarrollo sosteni ble y uso ético.

Competencia personal, social y de aprender a aprender (CPSAA) CPSAA1. Regula y expresa sus emociones fortaleciendo el optimis mo, la resiliencia, la autoeficacia y la búsqueda de propósito y moti vación hacia el aprendizaje, para gestionar los retos y los cambios, y armonizarlos con sus propios objetivos. CPSAA2. Conoce los riesgos para la salud relacionados con factores sociales, para consolidar hábitos de vida saludable a nivel físico y mental. CPSAA3. Comprende proactivamente las perspectivas y las expe riencias de los demás y las incorpora a su aprendizaje, para parti cipar en el trabajo en grupo, distribuyendo y aceptando tareas y responsabilidades de manera equitativa y empleando estrategias cooperativas. CPSAA4. Realiza autoevaluaciones sobre su proceso de aprendiza je, buscando fuentes fiables para validar, sustentar y contrastar la información y para obtener conclusiones relevantes. CPSAA5. Planea objetivos a medio plazo y desarrolla procesos me tacognitivos de retroalimentación para aprender de sus errores en el proceso de construcción del conocimiento.

Competencia ciudadana (CC) CC1. Analiza y comprende ideas relativas a la dimensión social y ciu dadana de su propia identidad, así como a los hechos sociales, histó ricos y normativos que la determinan, demostrando respeto por las

normas, empatía, equidad y espíritu constructivo en la interacción con los demás en diferentes contextos socio-institucionales.

y en equipo, para reunir y optimizar los recursos necesarios que lleven a la acción una experiencia emprendedora de valor.

CC2. Analiza y asume fundadamente los principios y valores que ema nan del proceso de integración europeo, la Constitución española y los derechos humanos y del niño, participando en actividades comu nitarias, como la toma de decisiones o la resolución de conflictos, con actitud democrática, respeto por la diversidad, y compromiso con la igualdad de género, la cohesión social, el desarrollo sostenible y el lo gro de la ciudadanía mundial.

CE3. Desarrolla el proceso de creación de ideas y soluciones valiosas y toma decisiones, de manera razonada, utilizando estrategias ágiles de planificación y gestión, y reflexiona sobre el proceso realizado y el resultado obtenido, para llevar a término el proceso de creación de prototipos innovadores y de valor, considerando la experiencia como una oportunidad para aprender.

CC3. Comprende y analiza problemas éticos fundamentales y de ac tualidad, considerando críticamente los valores propios y ajenos, y de sarrollando sus propios juicios para afrontar la controversia moral con actitud dialogante, argumentativa, respetuosa, y opuesta a cualquier tipo de discriminación o violencia.

Competencia en conciencia y expresión culturales (CCEC) CCEC1. Conoce, aprecia críticamente, respeta y promueve los aspectos esenciales del patrimonio cultural y artístico de cualquier época, valo rando la libertad de expresión y el enriquecimiento inherente a la diver sidad cultural y artística, para construir su propia identidad.

CC4. Comprende las relaciones sistémicas de interdependencia, eco dependencia e interconexión entre actuaciones locales y globales, y adopta, consciente y motivadamente, un estilo de vida sostenible y ecosocialmente responsable.

CCEC2. Disfruta, reconoce y analiza con autonomía las especificidades e intencionalidades de las manifestaciones artísticas y culturales más destacadas del patrimonio a través de sus lenguajes y elementos téc nicos, en cualquier medio o soporte.

Competencia emprendedora (CE)

CCEC3. Expresa ideas, opiniones, sentimientos y emociones de mane ra creativa y abierta. Desarrolla la autoestima, la creatividad y el sen tido de pertenencia a través de la expresión cultural y artística, con empatía y actitud colaborativa.

CE1. Analiza necesidades, oportunidades y afronta retos con sentido crítico, haciendo balance de su sostenibilidad, valorando el impacto que puedan suponer en el entorno, para presentar ideas y soluciones inno vadoras, éticas y sostenibles, dirigidas a crear valor en el ámbito perso nal, social, cultural y económico.

CCEC4. Conoce, selecciona y utiliza con creatividad diversos medios/ soportes y técnicas fundamentales plásticas, visuales, audiovisuales, sonoras y corporales para crear productos artísticos y culturales a través de la interpretación, ejecución, improvisación y composición musical. Identifica las oportunidades de desarrollo personal, social y económico que le ofrecen.

CE2. Evalúa las fortalezas y las debilidades propias, haciendo uso de estrategias de autoconocimiento y autoeficacia y comprende los elementos fundamentales de la economía y las finanzas, aplicando conocimientos económicos y financieros a actividades y situaciones concretas, utilizando destrezas que favorezcan el trabajo colaborativo

Las claves del Proyecto Operación Mundo refuerzan significativa mente los descriptores operativos del perfil de salida del alumnado de Educación Secundaria Obligatoria ante las competencias clave. En el siguiente cuadro podemos ver la contribución de las claves de Operación Mundo para la consecución del perfil de salida:

PERFIL DE SALIDA Y CLAVES PEDAGÓGICAS DE OPERACIÓN MUNDO CLAVES PEDAGÓGICAS

PERFIL DE SALIDA DEL ALUMNADO – EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA DESCRIPTORES OPERATIVOS CCL

Situaciones de aprendizaje comprometidas con los ODS

Plan Lingüístico

Aprendizaje cooperativo

Desarrollo del pensamiento

Aprendizaje lúdico: gamificación

Clase invertida

STEM 3

Emprendimiento

Digital

Inclusión

Evaluación competencial

* *

Proyectos interdisciplinares

* *

CCEC

Educación emocional

CPSAA

* *

Competencias clave: CCL, competencia en comunicación lingüística. CP, competencia plurilingüe. STEM, competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología. CD, competencia digital. CPSAA, competencia personal, social y de aprender a aprender. CC, competencia ciudadana. CE, competencia emprendedora. CCEC, competencia en conciencia y expresión culturales.

PERFIL DE SALIDA Y COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA También se contribuye a la consecución del perfil de salida me diante el trabajo de las competencias específicas en cada una de las unidades. El siguiente cuadro muestra la relación entre las competencias específicas del área y los descriptores del perfil de salida de Educación Secundaria Obligatoria con los que se relaciona:

PERFIL DE SALIDA

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CCL3, STEM2, CD1, CD4, CPSAA4 y CE1.

Buscar y seleccionar la información adecuada de manera crítica y segura

CCL1, STEM1, STEM3, CD3, CPSAA3, CPSAA5, CE1, CE3, CCEC3 y CCEC4.

Abordar problemas tecnológicos con autonomía y creativad

STEM2, STEM3, STEM5, CD5, CPSAA1, CE3 y CCEC3.

Aplicar técnicas y conocimientos interdisciplinares para fabricar soluciones sostenibles

1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación y métodos de análisis de productos, y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a par tir de la información obtenida.

2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible.

Intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos o digitales

CP2, STEM1, STEM3, CD5, CPSAA5 y CE3.

Aplicar los principios del pensamiento computacional para crear soluciones

CP2, CD2, CD4, CD5, CPSAA4 y CPSAA5.

Comprender el funcionamiento de los dispositivos y aplicaciones habituales de su entorno digital de aprendizaje

4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecno lógicos o digitales, utilizando medios de representación, simbología y vocabu lario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas.

5. Desarrollar algoritmos y aplicaciones informáticas en distintos entornos, apli cando los principios del pensamiento computacional e incorporando las tecnolo gías emergentes, para crear soluciones a problemas concretos, automatizar pro cesos y aplicarlos en sistemas de control o en robótica.

6. Comprender los fundamentos del funcionamiento de los dispositivos y aplica ciones habituales de su entorno digital de aprendizaje, analizando sus componen tes y funciones y ajustándolos a sus necesidades para hacer un uso más eficiente y seguro de estos y para detectar y resolver problemas técnicos sencillos. STEM2, STEM5, CD4 y CC4.

Hacer un uso responsable y ético de la tecnología 7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías emergentes para identificar las aportaciones y el impacto del desarrollo tecnológico en la sociedad y en el entorno.

Saberes básicos de Tecnología y Digitalización Los saberes básicos deberán aplicarse en diferentes contextos rea les para alcanzar el logro de las competencias específicas del área. En el área de Tecnología y Digitalización se trabajarán estos saberes básicos:

A Proceso de resolución de problemas •E strategias, técnicas y marcos de resolución de proble mas en diferentes contextos y sus fases. •E strategias de búsqueda crítica de información para la investigación y definición de problemas planteados. •E l análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfo ques y ámbitos. • Estructuras para la construcción de modelos. •S istemas mecánicos básicos. Montajes físicos y/o uso de simuladores. •E lectricidad y electrónica básica para el montaje de es quemas y circuitos físicos o simulados. Interpretación, cálculo, diseño y aplicación en proyectos. • Materiales tecnológicos y su impacto ambiental. •H erramientas y técnicas de manipulación y mecanizado de materiales para la construcción de objetos y prototi pos. Introducción a la fabricación digital. Respeto de las normas de seguridad e higiene. •E mprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdis ciplinar.

Comunicación y difusión de ideas

Digitalización del entorno personal de aprendizaje

•V ocabulario técnico apropiado. Habilidades básicas de co municación interpersonal. Pautas de conducta propias del entorno virtual «etiqueta digital». • Técnicas de representación gráfica. Acotación y escalas. •A plicaciones CAD en 2D y 3D para la representación de esquemas, circuitos, planos y objetos. •H erramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multi media relativa a proyectos.

•D ispositivos digitales. Elementos del hardware y software. Identificación y resolución de problemas técnicos sencillos. •S istemas de comunicación digital de uso común. Trans misión de datos. Tecnologías inalámbricas para la comu nicación. •H erramientas y plataformas de aprendizaje. Configura ción, mantenimiento y uso crítico. •H erramientas de edición y creación de contenidos. Insta lación, configuración y uso responsable. Propiedad inte lectual. •T écnicas de tratamiento, organización y almacenamiento seguro de la información. Copias de seguridad. •S eguridad en la red: riesgos, amenazas y ataques. Medidas de protección de datos y de información. Bienestar digital.

C Pensamiento computacional, programación y robótica • Algorítmica y diagramas de flujo. •A plicaciones informáticas sencillas para ordenador y dis positivos móviles e introducción a la inteligencia artificial. •S istemas de control programado. Montaje físico y/o uso de simuladores y programación sencilla de dispositivos. Internet de las cosas. •F undamentos de la robótica. Montaje, control programado de robots de manera física o por medio de simuladores. •A utoconfianza e iniciativa. El error, la reevaluación y la de puración como parte del proceso de aprendizaje.

E Tecnología sostenible •D esarrollo tecnológico: creatividad, innovación, investiga ción, obsolescencia e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes. •T ecnología sostenible. Valoración crítica de la contri bución a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Inclusión en Operación Mundo El Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA) es un conjunto de principios para de sarrollar el currículum que proporcionen a todos los estudiantes igualdad de oportu nidades para aprender. Estos principios son los siguientes:

Proporcione múltiples formas de

MOTIVACIÓN Y COMPROMISO

REPRESENTACIÓN

ACCIÓN Y EXPRESIÓN

Redes afectivas El «POR QUÉ» del aprendizaje

Redes de reconocimiento El «QUÉ» del aprendizaje

Redes estratégicas El «CÓMO» del aprendizaje

Proporcione opciones para

7.1 Optimice las elecciones individuales y la autonomía.

1.1 Ofrezca formas de personalizar la visualización de la información.

4.1 Varíe los métodos de respuesta, navegación e interacción.

7.2 Optimice la relevancia, el valor y la autenticidad.

1.2 Ofrezca alternativas para la información auditiva.

4.2 Optimice el acceso a herramientas y tecnologías de asistencia.

7.3 Minimice las amenazas y las distracciones.

1.3 Ofrezca alternativas para la información visual.

Proporcione opciones para

8.1 Resalte la relevancia de metas y objetivos.

2.1 Aclare vocabulario y símbolos.

5.1 Use múltiples medios para la comunicación.

8.2 Varíe las demandas y los recursos para optimizar los desafíos.

2.3 Apoye la decodificación de textos, notaciones matemáticas y símbolos.

Acceso

captar el interés

Construcción

mantener el esfuerzo y la persistencia

8.3 Promueva la colaboración y la comunicación. 8.4 Aumente la retroalimentación orientada a la maestría.

la acción física

el lenguaje y los símbolos

la expresión y la comunicación

2.2 Aclare sintaxis y estructura.

2.4 Promueva la comprensión entre diferentes lenguas.

5.2 Use múltiples herramientas para la construcción y la composición. 5.3 Desarrolle fluidez con niveles de apoyo graduados para la práctica y el desempeño.

2.5 Ilustre a través de múltiples medios.

Proporcione opciones para

9.1 Promueva expectativas y creencias que optimicen la motivación.

3.1 Active o proporcione conocimientos previos.

6.1 Guíe el establecimiento de metas apropiadas.

9.2 Facilite habilidades y estrategias para enfrentar desafíos.

3.2 Destaque patrones, características fundamentales, ideas principales y relaciones entre ellas.

6.2 Apoye la planificación y el desarrollo de estrategias.

la autorregulación

Internalización

la percepción

9.3 Desarrolle la autoevaluación y la reflexión.

la comprensión

la función ejecutiva

3.3 Guíe el procesamiento, visualización y manipulación de la información. 3.4 Maximice la transferencia y la generalización de la información.

6.3 Facilite la gestión de información y recursos. 6.4 Mejore la capacidad para monitorear el progreso.

Meta

APÉNDICES EXPERTOS Decididos y motivados

Ingeniosos y conocedores

Estratégicos y dirigidos a la meta CAST 2018 (Center for Applied Special Technology).

Pautas DUA en Operación Mundo Los diferentes elementos del Proyecto Operación Mundo están concebidos teniendo en cuen ta los principios del Diseño Universal de Aprendizaje (DUA). En la siguiente tabla se muestra la relación entre los principios o pautas DUA y los elementos del proyecto:

OPERACIÓN MUNDO

PAUTAS DUA QUE SE APLICAN EN EL PROYECTO MATERIAL IMPRESO

ENTORNO DIGITAL

Situación de aprendizaje ODS

La relación con los ODS (retos del siglo xxi) y con la vida cotidiana del alumnado optimiza la relevancia, el valor y la autenticidad (7.2).

Da acceso a información actualizada sobre los ODS al profesorado y al alumnado utilizando múltiples medios de comunicación (5.1).

Contexto

•L as preguntas vinculan la situación de aprendizaje con las experiencias y los conocimientos previos del alumnado (3.1). •A porta información objetiva y contrastable sobre la importancia del desafío (8.1).

El desafío

•E stimula la reflexión colectiva a través de una estrategia de pensamiento útil para afrontar los problemas cotidianos (9.2). •F omenta la autonomía proponiendo un producto final abierto a la contextualización en el centro y a la elección del alumnado (7.1), variando los niveles de exigencia (8.2). •F acilita la generalización y la transferencia de los aprendizajes esenciales (3.4). •F omenta la colaboración para la realización y la difusión colectiva del producto final (8.3).

Secuencia de aprendizaje

Cierres de unidad y porfolios de las situaciones de aprendizaje

Guía de forma ordenada la consecución del desafío (6.1), modelando y visibilizando el proceso (6.2) con un organizador gráfico (6.3). •M aximiza la transferencia de los aprendizajes a nuevos contextos y situaciones (3.4). • I ncorpora actividades que permiten respuestas abiertas que fomentan la experimentación, la resolución de problemas y la creatividad (7.2). • Ofrece indicaciones y apoyo para visualizar el proceso y los resultados previstos para la consecución del producto final del desafío (6.1). •F omenta la interacción y la tutorización entre iguales a través de técnicas de aprendizaje cooperativo (8.3).

Permite reconstruir el proceso de aprendizaje de forma interactiva con el apoyo del organizador gráfico que representa el progreso hacia la consecución del desafío (3.3).

Secuencia didáctica Secuencia de aprendizaje •A prendizajes esenciales

• I dentifica el vocabulario básico (color, iconos, tipografía) de cada unidad (2.1). •P roporciona ejemplos de buena ejecución y avisos que focalizan la atención (3.2) minimizando la inseguridad y las distracciones (7.3). •L a representación alternativa al texto facilita la comprensión y la conexión personal con el contexto del aprendizaje (2.5). •P roporciona definiciones claras y bien estructuradas de los conceptos (2.2) y los presenta con diversos tipos de organizadores gráficos que representan las ideas clave y sus relaciones (3.2) de manera progresiva entre los niveles de la etapa (3.3). • I ncorpora acciones de práctica y revisión sistemáticas que favorecen la generalización de los aprendizajes (3.4).

•P ropone actividades interactivas para la detección de ideas previas (3.1). • Utiliza píldoras audiovisuales en la apertura de la UD como presentación de los aprendizajes, promoviendo expectativas y creencias que aumentan la motivación (9.1). • Presenta en cada UD información adicional en distintos formatos que proporcionan alternativas a la información auditiva (1.2) y visual (1.3) como representaciones alternativas al texto (2.5): vídeos, organizadores gráficos, visual thinking, etc., utilizables además Para dinamizar la participación. • Selecciona Lo esencial de cada UD (3.2) y proporciona Para estudiar: esquemas o resúmenes (3.3) interactivos imprimibles de los saberes básicos que permiten personalizar la presentación de información (1.1). • Complementa el texto escrito a través de otros medios como apoyo Para exponer los saberes básicos con presentaciones o vídeos (2.5).

Pautas DUA en Operación Mundo OPERACIÓN MUNDO

Pautas DUA que se aplican en el proyecto MATERIAL IMPRESO

ENTORNO DIGITAL

Ofrece apoyo Para ejercitar los saberes básicos con actividades interactivas trazables en cada UD utilizando herramientas y tecnologías de apoyo (4.2).

Secuencia didáctica Secuencia de aprendizaje • Actividades de aplicación

• Actividades competenciales

• I ncorpora actividades que permiten respuestas personales abiertas que fomentan la participación, la experimentación, la resolución de problemas y la creatividad (7.2). •P roporciona modelos y apoyos por medio de estrategias y llaves de pensamiento que facilitan el procesamiento de la información y su transformación en conocimiento útil (3.3). •F omenta la interacción y la tutorización entre iguales a través de técnicas de aprendizaje cooperativo (8.3).

Proporciona modelos y apoyos del proceso y pautas de comprobación de los resultados (6.1) apoyando la planificación y el desarrollo de estrategias (6.2) y facilitando la gestión de la información y los recursos (6.3). • Infografías Plan Lingüístico. • Infografías TIC.

Proporciona métodos alternativos para que el alumnado acceda a la información e interaccione con el contenido (4.1).

Proporciona alternativas para la respuesta y la navegación (4.1) por medio de vídeos y variadas herramientas tecnológicas (4.2) complementando el texto escrito a través de múltiples medios (2.5).

Recursos complementarios • Clase invertida

• Plan TIC-TAC •G ame Room (aprendizaje basado en juegos)

Utiliza múltiples herramientas para la construcción y la composición (5.2).

Utiliza múltiples medios de comunicación como medios alternativos de expresar lo aprendido (5.1).

Define competencias con niveles de apoyo graduados para la práctica y la ejecución (5.3) variando los niveles de exigencia (8.2).

Diversidad e inclusión. Permite la personalización de la información adecuándola a las diversas características y necesidades educativas del alumnado (1.1) y ofreciendo fichas de adaptación al currículo, de ejercitación y de profundización.

Actividades de evaluación

Estimula la autoevaluación y la coevaluación, proporcionando variedad de instrumentos y actividades de evaluación y la elaboración del porfolio de las situaciones de aprendizaje (9.3).

•E stimula la autoevaluación y la coevaluación (9.3) con actividades interactivas no trazables con herramientas y tecnologías de apoyo (4.2). • Aumenta la capacidad de hacer un seguimiento de los avances (6.4): – Instrumentos y actividades interactivas trazables de heteroevaluación. – Evaluación competencial.

Cierres de unidad y porfolios de las situaciones de aprendizaje

•M aximiza la transferencia de los aprendizajes a nuevos contextos y situaciones (3.4). •E stimula el logro y la mejora por medio de estrategias de autorregulación que permiten afrontar los desafíos con información relevante sobre fortalezas personales y patrones de error (9.2).

Instrumentos vinculados al porfolio imprimibles, que permiten la personalización en la presentación de información (1.1) en cada UD, aumentando la capacidad del alumnado para realizar un seguimiento continuo de sus avances (6.4) a través de la autoevaluación y la reflexión (9.3) y la utilización del feedback y orientando una mejor ejecución (8.4).

• Atención a la diversidad

Evaluación

Perfil de salida y competencias específicas Evidencia la relevancia de metas y objetivos Facilita la autoevaluación y la coevaluación relacionando los elementos curriculares vinculados proporcionando instrumentos de evaluación de la con los aprendizajes esenciales (competencias práctica docente (9.3). específicas y criterios de evaluación) y los saberes básicos de cada UD con el perfil de salida de las competencias clave de la etapa en la PD (8.1).

UNIDADES

Circuitos eléctricos y electrónicos

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA 1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación, métodos de análisis de productos y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a partir de la información obtenida. 2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible. 3. Aplicar de forma apropiada distintas técnicas y conocimientos interdisciplinares utilizando operadores, sistemas tecnológicos y herramientas, teniendo en cuenta la planificación y el diseño previo para construir o fabricar soluciones tecnológicas y sostenibles que den respuesta a necesidades en diferentes contextos. 4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos o digitales, utilizando medios de representación, simbología y vocabulario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas. 7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías emergentes para identificar las aportaciones y el impacto del desarrollo tecnológico en la sociedad y en el entorno.

SABERES BÁSICOS A. Proceso de resolución de problemas • Estrategias, técnicas y marcos de resolución de problemas en diferentes contextos y sus fases. • Estrategias de búsqueda crítica de información para la investigación y la definición de problemas planteados. • El análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfoques y ámbitos. • Electricidad y electrónica básica para el montaje de esquemas y circuitos físicos o simulados. Interpretación, cálculo, diseño y aplicación en proyectos. • Materiales tecnológicos y su impacto ambiental. • Emprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdisciplinar.

¿QUÉ VAMOS A APRENDER? Página inicial • La evolución imparable de la electrónica Componentes eléctricos • • • • •

La fuente de energía Los elementos de mando Receptores de energía Elementos de protección Conductores Las corrientes eléctricas

B. Comunicación y difusión de ideas • Vocabulario técnico apropiado. Habilidades básicas de comunicación interpersonal. Pautas de conducta propias del entorno virtual, «etiqueta digital». • Herramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multimedia relativa a proyectos. E. Tecnología sostenible • Desarrollo tecnológico: creatividad, innovación, investigación, obsolescencia e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes. • Tecnología sostenible. Valoración crítica de la contribución a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

La medida de magnitudes eléctricas • Amperímetro, voltímetro y óhmetro Energía y potencia eléctrica Máquinas eléctricas • Los generadores eléctricos • Los motores eléctricos Efectos de la corriente eléctrica • • • • •

El El El El El

efecto efecto efecto efecto efecto

calorífico luminoso químico magnético fisiológico

Receptores electrónicos • El diodo led • El led RGB Taller de tecnología • Medidas eléctricas en circuitos serie Desafíos que dejan huella • Comprende • Reflexiona • Pon a prueba tus competencias

Basado en el Real Decreto del MEYFP • Ver desarrollo completo de competencias y saberes básicos en páginas 19, 20, 21, 22 y 23 de esta propuesta didáctica.

Recursos digitales Inclusión y atención a la diversidad Evaluación

RECURSOS EN EL PROYECTO DIGITAL ídeo: «Electricidad y circuitos electrónicos». V «Lecturas temáticas. Energía eléctrica». Documento: «¿Qué puedo estudiar para dedicarme al ámbito de la electrónica?». resentación: «Componentes eléctricos». P Documento: «Corriente continua y alterna».

CLAVES PEDAGÓGICAS EN EL LIBRO DEL ALUMNADO Objetivos: 3, 6 y 11. Técnica: «1-2-4».

Técnicas: «GCRD» y «¿Qué te hace decir eso?».

Técnica: «Veo, pienso, me pregunto...».

Simulación: «La ley de Ohm».

Técnica: «Asamblea de ideas». Búsqueda de información.

Presentación: «Ejemplos de circuitos y esquemas eléctricos». Presentación: «Simulador de circuitos». Simulación: «Kit de construcción de circuitos».

Técnica: «Saco de dudas». Técnica: «Intuyo y deduzco».

Plan Lingüístico. Destreza: escribir (texto descriptivo).

Cultura emprendedora. Dimensión personal: autoconocimiento. Vídeo: «Funcionamiento de un motor eléctrico».

ídeo: «Electrónica y semiconductores». V Simulación: «Visión del color».

Técnica: «Piensa y comparte en pareja».

resentación: «Para estudiar». P Autoevaluación: «¡Ponte a prueba!». Lo esencial. Evaluación. Aprende jugando.

Técnicas: «Antes pensaba..., ahora pienso...» y «Piensa y comparte en pareja». Técnicas: «Preparar la tarea» y «Asamblea de ideas». Cultura emprendedora. Dimensión personal: Creatividad y creación. Plan Lingüístico. Destreza: escribir (texto descriptivo).

Presentación de la unidad Esta unidad se presenta como un compendio amplio de conocimientos básicos de electricidad tratando de abordar la temática desde una perspectiva práctica, en cuanto a que presenta los componentes eléctricos habituales en los circuitos y sus correspondientes símbolos para la realización de esquemas eléctricos. No obstante, también aborda los contenidos desde un punto de vista teórico al proponer diferentes estrategias de resolución de problemas de circuitos eléctricos en serie, en paralelo y mixtos. Se pretende que el alumnado tenga una noción básica y extendida de los diferentes aspectos de la electricidad para poder conectar estos conocimientos con el concepto de energía eléctrica y de las diferentes formas de energía en las que esta se puede convertir. En su interior también se abordan las medidas eléctricas con la finalidad de reforzar las estrategias de resolución de problemas y el manejo de diferentes componentes a la hora de fabricar circuitos eléctricos.

Recursos y materiales Los contenidos en el libro del alumnado y los recursos digitales disponibles en la web de Anaya serán los principales recursos, junto con un ordenador con conexión a Internet, no solamente como fuente de información, sino como herramienta de comprobación de muchos de los contenidos que se exponen en la unidad.

Sugerencias generales IDEAS PREVIAS Y DIFICULTADES DE APRENDIZAJE Quizás esta sea la unidad del libro con un mayor calado en el cálculo matemático. Estableciéndose relaciones entre las magnitudes mediante la ley de Ohm, el alumnado comprobará que el cálculo de estas magnitudes no tiene un proceso de resolución único en los circuitos mixtos, y será fundamental que se domine la aplicación de dicha ley en partes del circuito que estén conectadas en serie o en paralelo. Por esta razón, es muy importante que los estudiantes hayan adquirido suficiente destreza en cursos anteriores en relación con el cálculo de magnitudes en los circuitos en serie y en paralelo. La práctica en la resolución de un gran número de circuitos y el uso de los razonamientos lógicos serán las claves para abordar estos planteamientos. EDUCACIÓN EN VALORES De forma implícita, siempre que se trata un tema relacionado con la energía eléctrica, hay que tratar de resaltar la idea de que a pesar de su permanente disponibilidad, la electricidad no es gratuita, sino que tiene un coste económico para las familias y, sobre todo, a escalas mucho mayores, supone un impacto medioambiental. Para que cualquiera pueda encender una lámpara en su hogar, se ha desarrollado todo un despliegue tecnológico que permite llevar a cabo la conversión desde las fuentes primarias de energía. El valor más destacable entonces resulta de la idea de que el uso racional de la energía traerá como consecuencia la sostenibilidad de los recursos naturales.

30 30

Página inicial ¿Qué vas a descubrir? En esta unidad • La evolución imparable de la electrónica 1. Componentes eléctricos y simbología 2. Las corrientes eléctricas 3. La ley de Ohm 4. Las resistencias eléctricas 5. Circuitos en serie, en paralelo y mixtos 6. El condensador 7. El relé electromagnético

8. La medida de magnitudes eléctricas. 9. Energía y potencia eléctrica

SECUENCIA DE APRENDIZAJE ESTUDIO DEL COSTE ENERGÉTICO Empezaremos siendo conscientes de la importancia de diseñar dispositivos eficaces. 1.1

Recopilamos datos. Debes anotar en una hoja de cálculo la lectura del contador de la luz de tu vivienda durante una semana y obtener el coste diario y semanal.

10. Máquinas eléctricas

Circuitos eléctricos y electrónicos

11. Efectos de la corriente eléctrica

¿PODEMOS AHORRAR?

12. Receptores electrónicos. El diodo led

Tras analizar los datos de la actividad anterior pensarás que encender una bombilla para estudiar tiene un coste elevado, ¿verdad? Sin embargo, existen luminarias que son más eficientes que las bombillas convencionales.

• Taller de tecnología. Medidas eléctricas en un circuito en serie

En anayaeducacion.es LA EVOLUCIÓN IMPARABLE DE LA ELECTRÓNICA Las investigaciones de los últimos dos siglos que han permitido dominar la electricidad, el conocimiento sobre materiales, el estudio de los átomos y el comportamiento de las partículas que los componen han dado lugar a multitud de dispositivos electrónicos. Es imposible imaginar el ritmo de vida actual sin los sistemas electrónicos. Gracias a su desarrollo, podemos utilizar la telefonía móvil, los sistemas informáticos, los sistemas de control, la aeronáutica y un sinfín de ejemplos más de uso diario. El desarrollo acelerado de la electrónica ha proporcionado muchas ventajas y oportunidades que han contribuido a la mejora de la calidad de vida de las personas. Sin embargo, el deseo ilimitado de disponer de tecnología puntera hace que cada año se generen en el mundo millones de desechos electrónicos contaminantes.

Para motivarte: COMPROMISO ODS La mejora en el tratamiento de los residuos electrónicos y su gestión están estrechamente relacionadas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 3, Salud y bienestar, 6 Agua limpia y saneamiento y 11 Ciudades y comunidades sostenibles. 1-2-4 Investiga en qué consiste el correcto tratamiento de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. 1 De todos los residuos eléctricos y electrónicos que generamos a nivel mundial, ¿qué porcentaje recibe el tratamiento adecuado? ¿Y en España? 2 ¿Qué medidas implantarías para reducir este tipo de desechos? 3 Hay países en el mundo que generan basura electrónica mientras que otros reciben dicha basura con el fin de reciclarla. ¿Crees que se trata de una medida de comercio justo entre los países? Justifica tu respuesta.

• Vídeos: Metas 3.9, 6.3 y 11.6 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible • Documentos: Lecturas temáticas. Orientación académica y profesional: «¿Qué puedo estudiar para dedicarme al ámbito de la electrónica?». Para estudiar: • Plan Lingüístico: Textos descriptivos • Documento: «Corriente continua y alterna». • Presentaciones: «Componentes eléctricos», «Ejemplos de circuitos y esquemas eléctricos» y «Simuladores de circuitos». • Simulaciones: «Ley de Ohm», «Kit de construcción de circuitos» y «Visión del color». Para evaluar: • Actividad interactiva: «¡Ponte a prueba!». • Documento: «Consejos para elaborar tu porfolio». Y, además, toda la documentación necesaria para aplicar las claves del proyecto.

2.1 Investigamos modelos de iluminación eficientes. Será necesario calcular el ahorro con el uso de estos dispositivos teniendo en cuenta la potencia, los años de vida útil y el coste. CONECTAMOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y MEDIMOS MAGNITUDES Nos familiarizamos con los procedimientos de conexión de resistencias eléctricas. Utilizaremos las placas de conexión protoboard, diversas resistencias electrónicas y un polímetro. NUESTROS AMIGOS LOS LEDES Los ledes servirán para avisarnos cuando el nivel de ruido sea bajo, medio o excesivo. Montaremos circuitos utilizando diodos led y comprobando su polaridad.

+ orientaciones en anayaeducacion.es

Compromiso ODS En anayaeducacion.es dispone de vídeos sobre los objetivos y las metas de los ODS. Recomendamos que el alumnado visualice los objetivos 3, 6 y 11, y las metas 3.9 y 6.3 antes de realizar las actividades.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Esta unidad ha de servir de recordatorio de los contenidos estudiados en anteriores cursos, por lo que se sugiere la realización de esquemas conceptuales y de tablas que recojan la información de forma organizada. Por otro lado, se muestran nuevos contenidos relacionados con los motores y alternadores, los condensadores, el relé electromagnético y los diodos, todos ellos acompañados de una breve descripción funcional para asegurar su entendimiento. Se recomienda la realización de todas las actividades de resolución de problemas, enfocadas fundamentalmente al cálculo de las magnitudes eléctricas de los circuitos serie, paralelo y mixto. Estas actividades van en orden creciente de dificultad, por lo que es muy importante que el alumnado vaya asimilando correctamente el proceso de resolución en cada uno de ellos. La profesora o el profesor podrá sugerir diversos métodos para que los estudiantes comprueben por sí mismos la precisión en los resultados de sus cálculos.

COMPROMISO ODS

1 Según el informe «Global E-Waste Monitor 2020» de Naciones Unidas, en el año 2019 se generaron en el mundo 53,6 millones de toneladas de residuos electrónicos, de los que solo se reciclaron el 17,4 % a través de los canales adecuados.

2 En nuestras manos está hacer un consumo tecnológico responsable, cuidar los aparatos electrónicos para alargar su vida útil, recurrir al mercado de segunda mano y reciclarlos para contribuir a la economía circular.

3 La cantidad ingente de residuos generados desde los países desarrollados desborda a los países en vías de desarrollo. Le sugerimos que recomiende a su alumnado la búsqueda de información en internet sobre este tema.

SECUENCIA DE APRENDIZAJE ESTUDIO DEL COSTE ENERGÉTICO Iniciamos este «Desafío» intentando hacer partícipe al alumnado de las consecuencias que nuestra rutina diaria provoca en el entorno natural. El alumnado llevará a cabo la tarea individualmente, tratando en una hoja de cálculo los datos recogidos del contador para calcular el consumo máximo, el mínimo y la media de los consumos, desarrollando, de este modo, sus habilidades digitales. ¿PODEMOS AHORRAR? Es una tarea de investigación y reflexión para el alumnado que puede ser realizada en parejas. Fomentaremos el espíritu crítico en cuanto a la elección de tecnología y plantearemos un cálculo: deberán calcular y comparar el coste que conlleva el uso de una u otra tecnología. Reflexionaremos, a medida que resolvamos la actividad, sobre la importancia de la tecnología en cuanto al diseño de dispositivos más eficientes y eficaces. CONECTAMOS DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS Y MEDIMOS MAGNITUDES Haciendo referencia a las explicaciones teóricas sobre la conexión de dispositivos, planteamos la práctica de un montaje de resistencias en conexión mixta con la intención de que el alumnado se familiarice con los procedimientos de conexión y medida. Para llevar a cabo esta tarea, necesitaremos material de taller (placa de conexión, resistencias y polímetros). Debido a la baja dificultad de la práctica, podemos plantear la tarea para realizarla en pareja. NUESTROS AMIGOS LOS LEDES El objetivo de esta actividad es describir un circuito y realizar un montaje con diodos led en polarización directa e inversa; además, comprobaremos la polaridad del led con el polímetro. Podemos plantear la tarea para realizarla en pareja, utilizando los mismos agrupamientos que en la práctica anterior.

U 4

Un circuito eléctrico es un camino cerrado para que discurran las cargas eléctricas. Está formado por los siguientes componentes: fuente o generador de energía eléctrica, elementos de mando, receptores de energía, elementos de protección y conductores.

Componentes eléctricos y simbología

1.2 Los elementos de mando Permiten conectar y desconectar el circuito o alguna de sus partes. Existen varios tipos, los más importantes son los siguientes mecanismos:

1.1 La fuente de energía Para los circuitos de corriente continua, la fuente de energía es una pila o batería. La corriente alterna puede ser producida por un generador o tomada de los enchufes disponibles en las viviendas y naves industriales, hasta los que llega la energía contratada con una compañía eléctrica.

Elemento

Función

Pila

Produce electricidad a partir de productos químicos. Cuando los productos dejan de reaccionar, cesa la producción de energía. Tiene dos terminales metálicos:

Símbolo

Elemento

Función

Interruptor

Abre o cierra el paso de la corriente hasta que se actúa de nuevo sobre él.

Pulsador

Dispone de un muelle que devuelve al mecanismo a su posición de reposo. Al accionarlo abrimos (o cerramos) el paso de la corriente y al soltarlo se vuelve a cerrar (o abrir) el paso de electricidad.

Conmutador

Dirige el paso de corriente por distintos circuitos. El más frecuente tiene dos posiciones.

• Polo positivo o cátodo.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS La mayoría de los componentes presentes en esta unidad se pueden encontrar fácilmente en los hogares y en los materiales del taller de tecnología. Una buena solución didáctica sería revisar los contenidos que aparecen en las tablas, mostrando a su vez los materiales físicos, como enchufes, interruptores, conmutadores, pulsadores o las propias lámparas. De esa forma, el alumnado podrá fijarse en el tamaño y en las dimensiones de cada uno de los objetos y entender sus accionamientos a partir de sus partes móviles.

• Polo negativo o ánodo. Batería

Genera electricidad por medios químicos de forma similar a las pilas, pero el proceso es reversible y puede recargarse cierto número de veces.

1.3 Receptores de energía Transforman la electricidad en otras formas de energía y logran el efecto que deseamos. Los ejemplos más comunes son: Efecto

Generador

Es un dispositivo que produce electricidad a partir de movimiento. El movimiento se puede lograr gracias a un motor de explosión u otros medios.

Enchufe

Es un dispositivo de conexión. Está conectado a la red eléctrica de corriente alterna. Las conexiones en la pared son hembra y las clavijas empleadas para conectarse son machos.

Luz

GCRD. Existen distintos tipos de pilas, pero todas están normalizadas. Haz una tabla clasificando los tipos de pilas que usas normalmente, anotando sus dimensiones y el valor de tensión que proporcionan.

Elemento

Símbolo

Lámpara, que puede ser halógena, de bajo consumo, fluorescente o incandescente, aunque estas últimas ya están obsoletas.

Tubo fluorescente, que posee en su interior un gas que se ioniza y emite luz cuando es excitado por una descarga eléctrica.

Calor

Que emplea medios térmicos como una resistencia emisora de calor, para calentar el agua en el depósito.

Sonido

Timbre, que empleando medios electromagnéticos, provoca la rápida oscilación de una pieza metálica que golpea sobre una pieza metálica.

Movimiento

Motor, que utiliza la electricidad y el magnetismo para mover una pieza interior llamada rotor que se encuentra influida por campos electromagnéticos.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

2 Las pilas no deben tirarse a la basura, ¿por qué? ¿Dónde deben depositarse las pilas usadas? ¿Se reciclan también las baterías de los teléfonos móviles y las de los automóviles?

Componentes eléctricos y simbología (I)

Símbolo

SOLUCIONES

Desarrollo del pensamiento Dispone del recurso «GCRD» para que el alumnado aplique esta técnica de pensamiento.

Comprende, piensa, investiga...

1 GCRD. Los estudiantes pueden buscar la información en Internet, por ejemplo, en Wikipedia, que dispone de la página https://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctrica con un link posterior a https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Tipos_de_pila, en la que podrán observar primero de forma gráfica y, en la segunda página, mediante una tabla de características técnicas todos los tipos de pilas disponibles. La enorme variedad de baterías disponibles en el mercado nos lleva a sugerir que esta actividad se lleve a cabo en parejas.

2 Las baterías y pilas tienen en su interior sustancias químicas que en caso de diluirse en agua, pueden pasar al medio ambiente como agentes altamente contaminantes, razón por la cual han de ser tratadas para su recuperación o destrucción. El Ayuntamiento pone a disposición de los ciudadanos y las ciudadanas contenedores específicos, colocados en distintos sitios de la vía pública o en los puntos limpios, para depositar materiales de desecho.

U 4

Componentes eléctricos y simbología

Están pensados para proteger el circuito en caso de sobrecarga o cortocircuito. También hay dispositivos que actúan para proteger a las personas en caso de contacto eléctrico. Efecto

Elemento

Fusible

Está formado por un hilo metálico calibrado para fundirse si la corriente supera un determinado valor. Cuando se funde hay que reemplazarlo por uno nuevo.

Interruptor automático

Dispositivo que abre el circuito de forma automática en caso de que la corriente eléctrica aumente de repente o supere un cierto valor. Una vez resuelto el incidente, se puede volver a armar, no hay que reemplazarlo como los fusibles.

Interruptor diferencia

1.4 Elementos de protección

Símbolo

La corriente eléctrica es un fenómeno físico que se debe al paso de cargas eléctricas a través de un material conductor en un tiempo dado.

Las corrientes eléctricas Magnitudes fundamentales Hay siete magnitudes físicas fundamentales, todas las demás son derivadas. La corriente eléctrica es una de ellas.

Magnitud

I> I>

Corta el paso de la corriente eléctrica si se produce una derivación por contacto con un conductor no aislado.

1.5 Conductores Son elementos de metal, normalmente cobre o aluminio, que transportan la energía eléctrica a lo largo del circuito. Están recubiertos de un material plástico que actúa como aislante para evitar accidentes y contactos eléctricos no deseados.

Unidad

Longitud

metro

Masa

kilogramo

Tiempo

segundo

Intensidad de corriente eléctrica

amperio

Temperatura

kelvin

Intensidad luminosa

candela

Cantidad de sustancia

mol

Si observas la definición, la corriente eléctrica es la cantidad de cargas eléctricas, cuya unidad de medida es el culombio (C), que atraviesan un conductor en un tiempo determinado, que en el sistema internacional se mide en segundos (s). Por tanto, la corriente eléctrica se debería medir en culombios por segundo (C/s). No obstante, se ha renombrado esta unidad en honor al físico francés André-Marie Ampère, y por tanto, la unidad de intensidad de corriente eléctrica es el amperio (A). Ampère realizó numerosos descubrimientos sobre electricidad e inventó el galvanómetro, un dispositivo primario medidor de corriente que dio lugar al amperímetro, con el que actualmente medimos la corriente eléctrica. Para que circule corriente eléctrica entre dos puntos es necesario que exista entre ellos una diferencia de energía, llamada potencial eléctrico. Esta diferencia de potencial se conoce también como tensión eléctrica o voltaje y su unidad de medida es el voltio (V), y es la diferencia de potencial que hay entre dos puntos si, al transportar una carga de un culombio de uno a otro, se consume un julio de energía. Para entender mejor el concepto de diferencia de potencial, piensa que para que una carga transporte desde un punto a otro energía eléctrica, la cantidad de energía que tiene en el punto de partida es mayor que la que tendrá en el punto de llegada.

2.1 Corriente continua y corriente alterna Existen dos tipos de corriente eléctrica: la corriente continua o directa y la corriente alterna. • La corriente continua o directa es la que circula entre dos puntos sin cambiar de sentido en el tiempo. • La corriente alterna es la que circula entre dos puntos y cambia de sentido y de valor a lo largo del tiempo.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

¿Qué te hace decir eso? El gráfico adjunto muestra una lámpara conmutada en montaje corto.

5 Investiga cuál es la diferencia entre un interruptor automático (PIA) y un interruptor diferencial. Explica, con tus propias palabras, para qué sirve cada uno de ellos y dónde se instalan.

–

4 ¿Dónde se encuentran los elementos de protección de una vivienda?

guas lámparas incandescentes y están siendo sustituidas por lámparas de bajo consumo y de LED. Haz una tabla comparativa de características que incluya la vida media, la potencia consumida, intensidad luminosa y el precio actualizado.

7 ¿Has pensado por qué los dispositivos electrónicos no van directamente enchufados a la red eléctrica?

– +

–

Corriente continua

Corriente alterna

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+ –

–

+ –

–

nen con corriente alterna y otros que funcionen con corriente continua. Haz una tabla en tu cuaderno de dos columnas para clasificarlos.

Veo, pienso, me pregunto... Investiga cuál es el tipo de corriente eléctrica que más se utiliza y encuentra razones de por qué es así.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS La mayor parte de estos componentes podrán ser observados físicamente en el taller de tecnología. Se presentan los elementos de mando, los receptores de energía y los tres principales elementos de protección. El alumnado podrá observar el interruptor automático y el interruptor diferencial en el cuadro de mando y control de su vivienda.

–

8 Busca en casa aparatos que funcio-

6 La ley europea prohíbe fabricar y distribuir las anti-

Anota en tu cuaderno en qué lugares de una vivienda sería interesante montar circuitos de lámparas conmutadas y por qué.

– + +

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Componentes eléctricos y simbología (II)

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SOLUCIONES

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Desarrollo del pensamiento Dispone de los recursos «¿Qué te hace decir eso?» y «Veo, pienso, me pregunto» para que el alumnado aplique estas técnicas de pensamiento.

Comprende, piensa, investiga...

3 ¿Qué te hace decir eso? Se trata de un circuito dotado de dos conmutadores que permiten la conexión de la lámpara desde dos puntos. Este circuito en versión bipolar se emplea en los hogares, por ejemplo, para conectar la lámpara de un pasillo desde dos puntos, o cuando se dispone de dos conmutadores en las habitaciones.

4 Normalmente, en la entrada de la casa hay un panel de mandos con los elementos de protección.

5 Un PIA es un interruptor que puede accionarse manualmente y que desconecta un circuito cuando el consumo de potencia en los aparatos de dicho circuito excede de un valor dado. Por otra parte, un interruptor diferencial detecta cuando existe una deriva, es decir un cortocircuito a tierra. Esta es la principal medida de protección para evitar electrocuciones, por ejemplo, al tocar un cable o cuando un electrodoméstico está defectuoso y tiene alguna parte eléctrica en contacto con la carcasa.

6 Uno de los mayores fabricantes de lámparas es Philips. Esta compañía dispone de una página web en la que muestra todos sus productos de iluminación led con sus características técnicas: http://goo.gl/aR6m4w.

7 Los circuitos electrónicos funcionan con corriente continua. Los enchufes de nuestros hogares disponen solo de corriente alterna. Para poder conectar los circuitos electrónicos a la red eléctrica, necesitamos una fuente de alimentación. Si la fuente de alimentación no está integrada en el dispositivo electrónico, tendremos que utilizar una externa, es decir, un transformador.

U 4

Componentes eléctricos y simbología

1.4 Elementos de protección Están pensados para proteger el circuito en caso de sobrecarga o cortocircuito. También hay dispositivos que actúan para proteger a las personas en caso de contacto eléctrico.

Efecto

Elemento

Fusible

Está formado por un hilo metálico calibrado para fundirse si la corriente supera un determinado valor. Cuando se funde hay que reemplazarlo por uno nuevo.

Interruptor automático

Interruptor diferencia

Símbolo

La corriente eléctrica es un fenómeno físico que se debe al paso de cargas eléctricas a través de un material conductor en un tiempo dado. Si observas la definición, la corriente eléctrica es la cantidad de cargas eléctricas, cuya unidad de medida es el culombio (C), que atraviesan un conductor en un tiempo determinado, que en el sistema internacional se mide en segundos (s). Por tanto, la corriente eléctrica se debería medir en culombios por segundo (C/s). No obstante, se ha renombrado esta unidad en honor al físico francés André-Marie Ampère, y por tanto, la unidad de intensidad de corriente eléctrica es el amperio (A). Ampère realizó numerosos descubrimientos sobre electricidad e inventó el galvanómetro, un dispositivo primario medidor de corriente que dio lugar al amperímetro, con el que actualmente medimos la corriente eléctrica.

Las corrientes eléctricas Magnitudes fundamentales Hay siete magnitudes físicas fundamentales, todas las demás son derivadas. La corriente eléctrica es una de ellas.

Magnitud

I> I>

Corta el paso de la corriente eléctrica si se produce una derivación por contacto con un conductor no aislado.

Para que circule corriente eléctrica entre dos puntos es necesario que exista entre ellos una diferencia de energía, llamada potencial eléctrico. Esta diferencia de potencial se conoce también como tensión eléctrica o voltaje y su unidad de medida es el voltio (V), y es la diferencia de potencial que hay entre dos puntos si, al transportar una carga de un culombio de uno a otro, se consume un julio de energía.

Unidad

Longitud

metro

Masa

kilogramo

Tiempo

segundo

Intensidad de corriente eléctrica

amperio

Temperatura

kelvin

Intensidad luminosa

candela

Cantidad de sustancia

mol

Para entender mejor el concepto de diferencia de potencial, piensa que para que una carga transporte desde un punto a otro energía eléctrica, la cantidad de energía que tiene en el punto de partida es mayor que la que tendrá en el punto de llegada.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

¿Qué te hace decir eso? El gráfico adjunto muestra una lámpara conmutada en montaje corto.

5 Investiga cuál es la diferencia entre un interruptor automático (PIA) y un interruptor diferencial. Explica, con tus propias palabras, para qué sirve cada uno de ellos y dónde se instalan.

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4 ¿Dónde se encuentran los elementos de protección de una vivienda?

7 ¿Has pensado por qué los dispositivos electrónicos no van directamente enchufados a la red eléctrica?

– +

–

Corriente continua

Corriente alterna

–

+ –

–

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–

En el apartado 2.1, Corriente continua y corriente alterna, se presentan las magnitudes comunes a cualquier tipo de señal eléctrica, que el alumnado ya conoce, para presentar a continuación las distinciones entre la corriente continua empleada por baterías y pilas, y la corriente alterna utilizada para el transporte y el consumo doméstico e industrial.

nen con corriente alterna y otros que funcionen con corriente continua. Haz una tabla en tu cuaderno de dos columnas para clasificarlos.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

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8 Busca en casa aparatos que funcio-

6 La ley europea prohíbe fabricar y distribuir las anti-

Anota en tu cuaderno en qué lugares de una vivienda sería interesante montar circuitos de lámparas conmutadas y por qué.

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COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Las corrientes eléctricas

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SOLUCIONES

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Veo, pienso, me pregunto... Investiga cuál es el tipo de corriente eléctrica que más se utiliza y encuentra razones de por qué es así.

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Comprende, piensa, investiga...

8 Al realizar la lista, el alumnado podrá comprobar que todos los aparatos que funcionan con corriente alterna se enchufan a la red (nevera, impresora, equipo de sonido, etcétera), mientras que aquellos que funcionan con corriente continua disponen internamente de baterías (ordenador portátil, smartphone, linterna...).

9 Veo, pienso, me pregunto. La corriente alterna es el tipo de corriente de alimentación más utilizada por su sencillez y facilidad en la generación, y por la posibilidad de ser distribuida mediante infraestructuras de bajo coste y con pérdidas de transporte mínimas.

U 4

Georg Simon Ohm fue un científico alemán del siglo xviii. Descubrió por medio de experimentos en su laboratorio la relación existente entre las tres magnitudes eléctricas fundamentales: intensidad de corriente, voltaje y resistencia.

La ley de Ohm V I=

V R

La ley de Ohm enuncia que la intensidad de corriente eléctrica que circula por un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. Su expresión matemática es:

V=I·R

I·R

V R

V I

Donde I representa la intensidad medida en amperios (A), V es el voltaje o tensión medido en voltios (V), y R es la resistencia medida en ohmios (Ω).

Para recordar mejor la fórmula de la ley de Ohm, se puede representar gráficamente en forma de triángulo. Como puedes ver, si aíslas una de las magnitudes, la posición de las otras dos indica la operación matemática que se debe aplicar.

La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen todos los materiales y que puede definirse como la oposición que presentan al paso de la corriente eléctrica. La unidad es el ohmio, en honor de Georg S. Ohm, y se representa con la letra griega omega, Ω. La resistencia eléctrica de un elemento o conductor depende de sus características físicas y del material del que está fabricado. El coeficiente de resistividad, característico de cada material, expresa la resistencia que presenta un conductor de ese material con una longitud y sección dadas. De esta forma, es posible calcular la resistencia que presentará un determinado conductor según la fórmula:

En la web anayaeducacion.es dispones de un simulador de la ley de Ohm.

R=ρ· Coeficientes de resistividad: en verde, materiales conductores; en azul, materiales semiconductores, y en marrón, materiales aislantes.

L A

EJEMPLO RESUELTO 1

Tenemos un circuito alimentado con una batería de 12 V y sabemos que tiene una resistencia de 3 Ω. ¿Cuál será la intensidad que circula por él?

2 Calcula la resistencia que presenta un conductor de cobre de 10 km de longitud y 5 mm2 de sección. La resistividad del cobre es ρCu = 1,68 · 10-8 Ω · m. Datos:

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

Unidades ρCu = 1,68 · 10–8 Ω · m A = 5 mm2 = 5 mm2 ·

;

L = 10

;

La resistividad ρ se ha expresado haΩ · mm2 , que permite m

1 m2 = 5 · 10–6 m2 106 mm2

bitualmente en

Solución Sustituyendo los datos en la fórmula y realizando las correspondientes conversiones de unidades: L A 10 000 m = R = 1,68 · 10–8 Ω · m 5 · 10–6 m2 1,68 · 10–8 · 10 000 Ω · m · m 1,68 · 100 Ω = 33,6 Ω = = 5 · 10–6 m2 5 R=ρ·

Donde ρ es el coeficiente de resistividad (expresado en Ω · m), L es la longitud del conductor (expresada en m) y A es el área o sección del conductor (expresado en m2). El valor del coeficiente de resistividad para diferentes materiales puedes encontrarlo en la siguiente tabla:

interpretar su significado de forma más sencilla que si se utiliza Ω · m como unidad.

Ω · mm La resistividad de 0,026 del m aluminio se interpreta como que un conductor de aluminio de 1 m de longitud y 1 mm cuadrado de sección (sección más habitual que 1 m cuadrado) presenta una resistencia eléctrica de 0,026 Ω. 2

10 Para llegar de una unidad a otra, es necesario cambiar el valor de mm2 por el de m2. Dado que

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... Material Plata

Resistividad a 22 °C (Ω • m) Notación científica 1,59 × 10-8

Cifras comparables 0,0000000159

Cobre

1,68 × 10-8

0,0000000168

Oro

2,35 × 10-8

0,0000000235

Aluminio

2,6 × 10

-8

0,000000026

Wolframio

5,65 × 10-8

0,0000000565

Níquel

6,40 × 10-8

0,0000000640

Hierro

9,71 × 10-8

0,0000000971

Material

Resistividad a 22 °C (Ω • m) Notación científica

Cifras comparables

Acero

7,2 × 10-7

0,0000007200

Germanio

4,6 × 101

0,46

Silicio

2,5 × 103

2 500

Grafito

6 × 103

6 000

Platino

10,60 × 10-8

Vidrio

1010

Estaño

11,50 × 10-8

0,0000001150

Ámbar

5 × 1014

500 000 000 000 000

Plomo

2,2 × 10-7

0,0000002200

Cuarzo

1017

100 000 000 000 000 000

0,0000001060

10 000 000 000

La ley de Ohm

Si tapas la I en el triángulo, verás que V queda encima de R, V luego la fórmula que tienes que aplicar es I = R

Por tanto, I = 12 V / 3 Ω = 4 A

Ω · mm equivale un Ω · m? Realiza m paso a paso la conversión de unidades.

10 ¿A cuántos

11 Determina la resistencia que presenta un conductor de cobre de 50 m de longitud y una sección de 2 cm2. ¿Cuál sería la resistencia del conductor si fuera de aluminio?

12 En un montaje eléctrico se desea que la resistencia de los conductores no pueda ser superior a 0,5 Ω. Calcula la sección mínima del conductor de cobre si el receptor se encuentra a la distancia de un metro de la fuente de alimentación (considera el recorrido del conductor desde la fuente al receptor y del receptor a la fuente). Ω · mm2 13 La resistividad de un metal en es 0.0282. m Exprésala en Ω · m.

Asamblea de ideas. ¿Qué ocurre con la resistencia de un conductor en cada uno de los siguientes supuestos? a) Mantenemos sus dimensiones y cambiamos el material. b) Duplicamos su sección. c) Triplicamos su longitud.

15 Como magnitud inversa de la resistividad se emplea la conductividad. Por tanto, partiendo de la tabla de valores de resistividad, calcula la conductividad de los valores de la tabla de la página anterior. ¿En qué unidad se mediría?

16 ¿Cómo crees que varía la resistencia de un conductor si su longitud es el doble? ¿Y si se reduce su diámetro a la mitad?

17 Convierte los valores de la tabla de resistividades en la unidad

Ω · mm2 . m

TIC En anayaeducacion.es dispone del simulador «Ley de Ohm» con el que el alumnado, de forma intuitiva y visual, puede observar el efecto de la corriente, la tensión y la resistencia al variar los valores de cada magnitud. Aprendizaje cooperativo Dispone del recurso «Asamblea de ideas» a fin de que el alumnado conozca la mecánica para aplicar esta técnica de aprendizaje cooperativo.

106 mm2 = 1 m2, habrá que multiplicar por un millón. Así, 106 Ω · mm2 / m = 1 Ω · m.

11 Teniendo en cuenta que el cobre tiene una resistividad de 1,68 · 10–8 Ω · m, y que el conductor tiene una L = 50 m y su sección A es de 2 cm2, es decir, 200 mm2 o 200 · 10–6 m2, la resistencia del cable será: R = 1,68 · 10–8 Ω · m · 50 m / (200 · 10–6) m2 = 0,0042 Ω En el mismo cable, si este fuera de aluminio, cuya resistividad es de 2,6 · 10–8, la solución sería: R = 2,6 · 10–8 Ω · m · 50 m / (200 · 10–6) m2 = 0,0065 Ω

12 Partiendo de la fórmula R = ρ · L / A, conocemos los siguientes datos: R = 0,5 Ω ; L = 1 m ; ρ = 1,68 · 10–8 Ω · m Si sustituimos, obtenemos un valor de sección: 0,5 = 10–8 Ω · m · 1 m / A → A = 0,0000000336 m2 → A = 0,0336 mm2

13 Al dividirla por un millón, el metal tiene una resistividad de 2,82 · 10–8 Ω · m. Si tomamos como referencia la resistividad que aparece en la tabla de la página 98 del libro, el resultado sería: 0,026 Ω · mm2 m

→ 2,6 · 10–8 Ω · m

14 Asamblea de ideas. Las soluciones a los supuestos son las siguientes: a) La resistencia aumentará si la resistividad del material nuevo es mayor. b) La resistencia será la mitad. c) La resistencia será tres veces mayor.

15 La tabla quedará como se indica a continuación. La conductancia se mide en siemens (símbolo: S), se representa con el símbolo G y es inversa a la resistencia: G = 1 / R. Material

Resistividad

Plata

1,59 × 10

Cobre

1,68 × 10

Oro

-8 -8

Conductividad 6,29 × 107 5,95 × 107

-8

2,35 × 10

4,26 × 107 3,85 × 107

Aluminio

2,60 × 10-8

Wolframio

5,65 × 10-8

1,77 × 107

Níquel

6,40 × 10-8

1,56 × 107

Hierro

9,71 × 10-8

1,03 × 107

Platino

10,6 × 10

Estaño

11,5 × 10-8

0,87 × 107

Plomo

22 × 10-8

0,455 × 107

Acero

72 × 10-8

0,139 × 107

-8

0,943 × 107

U 4

La ley de Ohm V I=

V=I·R

I·R

V R

EJEMPLO RESUELTO 1

V I

Donde I representa la intensidad medida en amperios (A), V es el voltaje o tensión medido en voltios (V), y R es la resistencia medida en ohmios (Ω).

Si tapas la I en el triángulo, verás que V queda encima de R, V R luego la fórmula que tienes que aplicar es I =

Datos:

Coeficientes de resistividad: en verde, materiales conductores; en azul, materiales semiconductores, y en marrón, materiales aislantes.

Unidades ρCu = 1,68 · 10–8 Ω · m A = 5 mm2 = 5 mm2 ·

;

L = 10

;

La resistividad ρ se ha expresado haΩ · mm2 bitualmente en , que permite m

1 m2 = 5 · 10–6 m2 106 mm2

Solución

La resistencia eléctrica de un elemento o conductor depende de sus características físicas y del material del que está fabricado. El coeficiente de resistividad, característico de cada material, expresa la resistencia que presenta un conductor de ese material con una longitud y sección dadas. De esta forma, es posible calcular la resistencia que presentará un determinado conductor según la fórmula:

Material

interpretar su significado de forma más sencilla que si se utiliza Ω · m como unidad.

Sustituyendo los datos en la fórmula y realizando las correspondientes conversiones de unidades:

L A 10 000 m = R = 1,68 · 10–8 Ω · m 5 · 10–6 m2 1,68 · 10–8 · 10 000 Ω · m · m 1,68 · 100 Ω = 33,6 Ω = = 5 · 10–6 m2 5 R=ρ·

L A

R=ρ·

17 La tabla con ambas unidades será la siguiente:

Por tanto, I = 12 V / 3 Ω = 4 A

2 Calcula la resistencia que presenta un conductor de cobre de 10 km de longitud y 5 mm2 de sección. La resistividad del cobre es ρCu = 1,68 · 10-8 Ω · m.

En la web anayaeducacion.es dispones de un simulador de la ley de Ohm.

Material

Resistividad a 22 °C (Ω • m) Notación científica

Notación científica

Cifras comparables

Acero

7,2 × 10-7

0,0000007200

Germanio

4,6 × 101

0,46

Silicio

2,5 × 10

2 500

Grafito

6 × 103

6 000

Vidrio

1010

10 000 000 000

0,0000000159

1,68 × 10-8

0,0000000168

Oro

2,35 × 10-8

0,0000000235

2,6 × 10-8

0,000000026

Wolframio

5,65 × 10-8

0,0000000565

Níquel

6,40 × 10-8

0,0000000640

9,71 × 10-8

Hierro

Material

Cifras comparables

1,59 × 10-8

Plata Cobre

Aluminio

Resistividad a 22 °C (Ω • m)

0,0000000971

11 Determina la resistencia que presenta un conduc-

Platino

10,60 × 10-8 11,50 × 10-8

0,0000001150

Ámbar

5 × 1014

500 000 000 000 000

Plomo

2,2 × 10-7

0,0000002200

Cuarzo

1017

100 000 000 000 000 000

de los conductores no pueda ser superior a 0,5 Ω. Calcula la sección mínima del conductor de cobre si el receptor se encuentra a la distancia de un metro de la fuente de alimentación (considera el recorrido del conductor desde la fuente al receptor y del receptor a la fuente). Ω · mm2 13 La resistividad de un metal en es 0.0282. m Exprésala en Ω · m.

Asamblea de ideas. ¿Qué ocurre con la resistencia de un conductor en cada uno de los siguientes supuestos? a) Mantenemos sus dimensiones y cambiamos el material.

tor de cobre de 50 m de longitud y una sección de 2 cm2. ¿Cuál sería la resistencia del conductor si fuera de aluminio?

12 En un montaje eléctrico se desea que la resistencia

Estaño

0,0000001060

Ω · mm2 equivale un Ω · m? Realiza m paso a paso la conversión de unidades.

10 ¿A cuántos

b) Duplicamos su sección. c) Triplicamos su longitud.

16 ¿Cómo crees que varía la resistencia de un conductor si su longitud es el doble? ¿Y si se reduce su diámetro a la mitad?

en la unidad

Ω · mm2 . m

U 4

Las resistencias o resistores son componentes empleados en circuitos eléctricos y electrónicos para regular y limitar el paso de corriente eléctrica a través de las ramas de un circuito dado. En algunos casos, estos componentes se emplean para generar calor debido a la circulación de corriente, es lo que se conoce como efecto Joule, y se aprovecha en calefactores o planchas.

Resistencias variables Existen otros tipos de resistencias, como las ajustables, que permiten al usuario graduar el valor de resistencia en función de las necesidades. También hay componentes cuya resistencia varía en función de otras magnitudes físicas, como la luz, la temperatura, la humedad, etc. Estos componentes se emplean como sensores que activan o desactivan el funcionamiento de los circuitos. Terminal variable Terminal

En el caso de los circuitos electrónicos el tamaño de las resistencias es muy reducido. Se trata de pequeños cilindros, hechos con película de carbón o metal montada en espiral sobre un aislante y recubiertos de una capa protectora de cerámica con una capacidad de disipación de calor no superior a 1 vatio. Sobre el recubrimiento se graban unas bandas de color que indican el valor de la resistencia.

Material resistivo

Para conocer el valor de una resistencia debes fijarte en los colores de sus bandas. En las resistencias de 4 bandas, encontrarás tres que están próximas entre sí y una cuarta más alejada o inexistente. Debes comenzar la lectura por las tres bandas, empezando por la más cercana al extremo de la resistencia.

color

1.a banda

x10 kX

2.a banda 0

multiplicador

tolerancia

100 = 1 X

101 = 10 X

± 1%

rojo

102 = 100 X

± 2%

naranja amarillo

103 = 1 kX

104 = 10 kX

verde

marrón

azul

violeta

gris

blanco oro

plata

LDR, resistencia que varía con la luz

El valor máximo puede ser calculado añadiendo un 10 % al valor nominal.

± 10%

Rmín = 3 300 Ω − 10 % · 3 300 Ω = 3 300 Ω − 330 Ω = 2 970 Ω El valor real de la resistencia estará comprendido entre 2 970 Ω y 3 630 Ω.

Las bandas de colores nos proporcionan la siguiente información, leyéndolas de izquierda a derecha:

4.a banda: corresponde a la tolerancia. Indica el porcentaje de variación que puede haber entre el valor teórico de la resistencia y su valor real. Nos permite calcular sus valores máximo y mínimo. Así, en el ejemplo que acompaña a la figura, podremos decir que la resistencia tiene un valor de 560 kΩ y un valor de tolerancia del 5%.

0,01590 0,01680

Oro

2,35 x 10-8

0,02350

Aluminio

2,6 x 10-8

0,02600

Wolframio

5,65 x 10-8

0,05650

Níquel

6,4 x 10-8

0,06400

Hierro

9,71 x 10-8

0,09710

Platino

10,6 x 10

0,10600

Estaño

11,5 x 10-8

0,11500

-8

Plomo

-8

22 x 10

0,22000

Acero

72 x 10-8

0,72000

Las resistencias eléctricas Es posible que el alumnado haya estudiado en anteriores cursos el código de colores de los resistores compuestos de carbón, pero es muy conveniente llevar a cabo diversos ejercicios para comprender el proceso de lectura del código de colores y determinar el valor resistivo. En este sentido se ha incluido en el epígrafe un ejercicio resuelto que dejará claro el proceso de cálculo.

2 ¿Cuál es el código de colores de una resistencia de 3,3 kΩ y tolerancia del 5 %? Para determinar el código de colores a partir del valor de la resistencia es conveniente escribir su valor de forma que podamos seleccionar el color correspondiente del código de colores directamente de la tabla. Si lo escribes en forma de dos dígitos multiplicado por una potencia de 10 lo conseguirás fácilmente.

2ª banda → 3 → NARANJA 3ª banda → 2 de la potencia de 100 → ROJO 4ª banda → 5 % → DORADO

3.a banda o multiplicador: determina la potencia de 10 por la que se multiplicará el valor obtenido de las 2 primeras bandas. Su valor estará comprendido entre –2 y 6, o lo que es lo mismo, 0,01 y 1 000 000.

1,59 x 10

1,68 x 10-8

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

El mínimo, restando al valor nominal un 10 % del mismo, de acuerdo con la tolerancia:

1ª banda → 3 → NARANJA ± 5%

Plata Cobre

R = 3 300 Ω ± 10 %.

Una vez has expresado el valor de esta forma, solo tienes que mirar en la tabla los colores a los que corresponde.

107 = 10 MX

0,01 X

Ω · mm2 · m–1 -8

El valor de la tolerancia representa que el valor real de la resistencia estará comprendido entre el valor nominal más la tolerancia y el valor nominal menos la tolerancia, es decir:

3,3 kΩ = 3 300 Ω = 33 · 100 = 33 · 102

105 = 100 kX 106 = 1 MX

0,1 X

1.a y 2.a banda: corresponden a las dos cifras que determinan el valor de la resistencia.

Termistor, resistencia que varía con la temperatura

Solución

560 kX ± 5%

negro

Resistencia variable

Calcula los valores máximo y mínimo de una resistencia de valor nominal 3 300 Ω y tolerancia del 10 %.

Rmáx = 3 300 Ω + 10 % · 3 300 Ω = 3 300 Ω + 330 Ω = 3 630 Ω

4.1 El código de colores

Terminal

Flecha o cursor

EJEMPLO RESUELTO 1

Ω·m

17 Convierte los valores de la tabla de resistividades

Las resistencias eléctricas

16 La resistencia de un material se duplica si se dobla su longitud y es cuatro veces mayor si se reduce su diámetro a la mitad por tratarse de una magnitud inversa.

Tenemos un circuito alimentado con una batería de 12 V y sabemos que tiene una resistencia de 3 Ω. ¿Cuál será la intensidad que circula por él?

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

18 Calcula el valor nominal y la tolerancia de las resis-

19 Indica los colores de las franjas de las siguientes

tencias con los siguientes códigos de colores: Franja 1

Franja 2

Franja 3

Franja 4

Marrón

Verde

Naranja

Plata

Rojo

Marrón

Oro

Verde

Azul

Negro

Oro

Amarillo

Violeta

Verde

Oro

resistencias: 47 kΩ ± 10 %; 33 Ω ± 5 %; 2 200 Ω ± 10 %; 6,8 MΩ ± 5 %; 390 kΩ ± 10 %; 0,1 MΩ ± 5 %

Existen resistencias que utilizan cinco y seis bandas de colores para indicar sus valores. Busca información acerca de la utilización de estas bandas adicionales y averigua qué ventajas aportan con respecto a las de cuatro.

100

101

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

18 Los valores pedidos, ordenados desde la fila superior a la inferior son: 15 kΩ ± 10 % ; 220 Ω ± 5 % ; 56 Ω ± 5 %; 4,7 MΩ ± 5 %

19 Los valores incluidos tendrán los siguientes colores: • 47 kΩ ± 10 % → Amarillo - Violeta - Naranja - Plata • 33 Ω ± 5 % → Naranja - Naranja - Negro - Oro • 2 200 Ω ± 1 % → Al ser las resistencias del 1 %, ofrecen las bandas Roja - Roja - Negra Marrón, no utilizándose la 4.ª franja para la tolerancia, sino para el número de ceros tras los tres números primeros.

• 6,8 MΩ ± 5 % → Azul - Gris - Verde - Oro • 390 kΩ ± 10 % → Naranja - Blanco - Amarillo - Plata • 0,1 MΩ ± 5 % → Marrón - Negro - Amarillo - Oro 20 La codificación de cinco bandas se utiliza para las resistencias de precisión (aquellas con tolerancia inferior a ±5 %). Así, el valor de la resistencia tiene tres dígitos, el cuarto es la banda multiplicadora, y el quinto, la tolerancia. En la codificación a seis bandas, la sexta banda indica el coeficiente de la temperatura; es decir, cuánto cambia el valor de la resistencia en base a la temperatura.

U 4

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

El circuito eléctrico más sencillo sería aquel formado por una batería, un receptor, un elemento de control y los conductores, como el de la figura adjunta, en el que ni siquiera hay un elemento de protección. Es el típico circuito que es posible montar en el taller con una pila de 4,5 V, una bombilla de linterna y un interruptor artesanal hecho con clips y chinchetas. En función de cómo estén unidos los elementos de un circuito, estos se clasifican en circuitos en serie, en paralelo y mixtos.

5.1 Asociación de elementos en serie Circuito en serie es el que solo ofrece un camino para el paso de la corriente. Los elementos se encuentran conectados uno a continuación del otro.

I +

V –

Se puede conectar en serie cualquier tipo de componente de un circuito: fuentes de energía, elementos de mando y receptores. Para que estén en serie, deberán dejar un único camino para el paso de la corriente. En la imagen izquierda se puede comprobar que hay tres baterías en serie con dos interruptores y cuatro lámparas.

S1 + –

Cada una de las lámparas tiene una resistencia que se puede medir. La resistencia total de un circuito en serie se obtiene sumando el valor de todas las resistencias del circuito, en este caso la resistencia de cada lámpara.

+ –

R1 I

R2 R3 R4

Cuando se montan en serie varios generadores o baterías hay que tener en cuenta la polaridad. Si se une el polo positivo de una batería con el polo negativo de la siguiente los voltajes se suman, mientras que cuando se conecten dos polos de la misma polaridad provocarán que los voltajes se resten (esto nunca debemos hacerlo). Conectar generadores en serie con los polos opuestos unidos permite obtener, por tanto, mayores tensiones en los circuitos, sin variar los valores de corriente. En un circuito en serie se cumple que:

Calcula la intensidad que recorre cada resistencia y el voltaje Solución

Explicación

Fórmula

La suma de las resistencias que forman el circuito.

Rt = R1 + R2 + ... + Rn

Voltaje

El voltaje proporcionado por la batería se distribuye entre las diferentes lámparas, y la suma de los voltajes de las lámparas debe ser la misma que el voltaje del generador.

V = VR1 + VR2 + ... + VRn

Al existir un solo camino para la corriente, esta será la misma para todos los elementos del circuito.

I = I1 = I2 = ... = In

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

En este caso, Rt = R1 + R2 = 3 Ω + 7 Ω = 10 Ω.

1,5 V montadas en serie. A continuación del polo positivo de la primera pila, llevará un interruptor.

Después del interruptor, tendrá tres resistencias de 1 Ω en serie. La última resistencia se debe conectar al polo negativo de la última pila.

R2 = 7W

+ –

10 V V I= = =1A 10 Ω Rt Recuerda que esta intensidad es la que va a circular por las dos resistencias, R1 y R2, por tratarse de un circuito en serie. Luego:

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

I = I1 = I2 = 1 A

V1 = I1 · R1 = I · R1 = 1 A · 3 Ω = 3 V Para la segunda resistencia, tendremos: V2 = I2 · R2 = I · R2 = 1 A · 7 Ω = 7 V La suma de las caídas de voltaje en ambas resistencias tiene que coincidir con el voltaje de la pila: V = V1 + V2 = 3 V + 7 V = 10 V

Saco de dudas

22 Dibuja un circuito eléctrico que tenga 4 pilas de 1,5 V montadas en serie. A continuación del polo positivo de la primera pila llevará un fusible y un interruptor en serie. Después del interruptor, tres resistencias en serie de los siguientes valores: 1 Ω, 1,2 Ω y 1,5 Ω. Las resistencias se conectarán por el otro extremo al polo negativo de la última pila. Calcula los valores totales de V, R e I y las corrientes por cada resistencia del circuito.

24 Calcula los valores totales de V, R e I correspondientes al circuito del ejercicio de la página anterior.

25 Observa la lectura del amperímetro y los voltímetros en el circuito de la figura y determina el valor de la resistencia R3, la caída de voltaje en la resistencia R2 y el voltaje proporcionado por la batería. 1,8 V

23 Calcula el valor que debe tener la resistencia R3 del

–

R1 = 10W

R1 = 6W +

V = 4,5 V

–

R2 = 5W

1,8 V

circuito de la figura para que la intensidad proporcionada por la pila sea 250 mA. ¿Qué intensidad circula por las resistencias R1 y R2?

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos (I)

10 V

Para calcular el voltaje, de acuerdo con la ley de Ohm, es necesario conocer el valor de la intensidad que circula por cada resistencia, que lo acabas de calcular, y el valor de cada una de ellas. De esta forma, la caída de voltaje en la primera resistencia, V1, dependerá de I y de R1.

21 Dibuja un circuito eléctrico que tenga 4 pilas de

102

R1 = 3W I

Calculada la resistencia total y el voltaje de la pila, podemos calcular la intensidad del circuito:

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Magnitud Resistencia equivalente

Intensidad

EJEMPLO RESUELTO

V R2 = 3W

V A 300 mA

103

El profesor o la profesora observará que los estudiantes captan con relativa facilidad todos los procesos de cálculo relacionados con la resolución de problemas de circuitos en serie. La mayor dificultad estriba en la aplicación de la ley de Ohm. Cuando se propone la resolución de circuitos en paralelo, se observa bastante dificultad en un número significativo de estudiantes a la hora de calcular la resistencia equivalente del circuito en paralelo. Esta es la parte más difícil, ya que muchos estudiantes deciden aplicar directamente el mismo proceso de resolución a los circuitos en serie y a los circuitos en paralelo. Esta cuestión necesitará un apoyo extra con la realización de múltiples ejercicios para que se familiaricen con ellos. Tanto en este apartado como en la sección «Trabaja con lo aprendido» se han propuesto

U 4

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

5.1 Asociación de elementos en serie Circuito en serie es el que solo ofrece un camino para el paso de la corriente. Los elementos se encuentran conectados uno a continuación del otro.

I +

V –

S1 + –

+ –

R1 I

R2 R3 R4

Calcula la intensidad que recorre cada resistencia y el voltaje Solución

Magnitud

Explicación

Fórmula

La suma de las resistencias que forman el circuito.

Rt = R1 + R2 + ... + Rn

Voltaje

El voltaje proporcionado por la batería se distribuye entre las diferentes lámparas, y la suma de los voltajes de las lámparas debe ser la misma que el voltaje del generador.

V = VR1 + VR2 + ... + VRn

Al existir un solo camino para la corriente, esta será la misma para todos los elementos del circuito.

I = I1 = I2 = ... = In

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

En este caso, Rt = R1 + R2 = 3 Ω + 7 Ω = 10 Ω.

1,5 V montadas en serie. A continuación del polo positivo de la primera pila, llevará un interruptor.

Después del interruptor, tendrá tres resistencias de 1 Ω en serie. La última resistencia se debe conectar al polo negativo de la última pila.

Calculada la resistencia total y el voltaje de la pila, podemos calcular la intensidad del circuito:

R2 = 7W

–

10 V

I = I1 = I2 = 1 A Para calcular el voltaje, de acuerdo con la ley de Ohm, es necesario conocer el valor de la intensidad que circula por cada resistencia, que lo acabas de calcular, y el valor de cada una de ellas. De esta forma, la caída de voltaje en la primera resistencia, V1, dependerá de I y de R1. V1 = I1 · R1 = I · R1 = 1 A · 3 Ω = 3 V Para la segunda resistencia, tendremos: V2 = I2 · R2 = I · R2 = 1 A · 7 Ω = 7 V La suma de las caídas de voltaje en ambas resistencias tiene que coincidir con el voltaje de la pila: V = V1 + V2 = 3 V + 7 V = 10 V

Saco de dudas

24 Calcula los valores totales de V, R e I correspondientes al circuito del ejercicio de la página anterior.

23 Calcula el valor que debe tener la resistencia R3 del

–

102

R1 = 10W

R1 = 6W +

V = 4,5 V

–

R2 = 5W

1,8 V

circuito de la figura para que la intensidad proporcionada por la pila sea 250 mA. ¿Qué intensidad circula por las resistencias R1 y R2? +

21 Dibuja un circuito eléctrico que tenga 4 pilas de

R1 = 3W I

10 V V I= = =1A 10 Ω Rt Recuerda que esta intensidad es la que va a circular por las dos resistencias, R1 y R2, por tratarse de un circuito en serie. Luego:

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Resistencia equivalente

Intensidad

EJEMPLO RESUELTO

V R2 = 3W

actividades con todo tipo de circuitos, pero se recomienda repetir todos ellos modificando los datos de las baterías y de las resistencias. Por medio de la repetición de los ejercicios, los estudiantes encontrarán un patrón de resolución por sus propios medios. Se recomienda que mientras los alumnos y las alumnas no demuestren suficiencia en la resolución de circuitos con asociación de elementos en serie y en paralelo, no se trabaje la resolución de problemas de circuitos mixtos. Hay que tener en cuenta que no hay una determinada manera para la resolución de estos últimos, sino que el conocimiento del tipo de conexiones en cada parte del circuito será clave para identificar los pasos a seguir a la hora de resolver circuitos en los que se combinan asociaciones en serie y en paralelo.

V A 300 mA

103

Aprendizaje cooperativo Dispone del recurso «Saco de dudas» a fin de que el alumnado conozca la mecánica para aplicar esta técnica de aprendizaje cooperativo.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

21 En este circuito se pide a los estudiantes que dibujen un esquema eléctrico similar al que aparece en la sección lateral del libro del alumnado con los componentes propuestos en el enunciado:

1,5 V +

1,5 V

–

1,5 V

–

1,5 V

–

22 El esquema del circuito sería: 1,5 V +

1,5 V

–

1,5 V

–

1,2 X

1,5 V

–

1,5 X

Y la solución al problema propuesto será: V = 1,5 V · 4 = 6 V R = R1 + R2 + R3 = 1 + 1,2 + 1,5 = 3,7 Ω I = 6 V / 3,7 Ω = 1,621 A VR1 = 1,621 A · 1 Ω = 1,621 V VR2 = 1,621 A · 1,2 Ω = 1,945 V VR3 = 1,621 A · 1,5 Ω = 2,432 V

23 Utilizando la ley de Ohm, se calcula R, teniendo en cuenta que I = 250 mA = 250 · 10–3 A y V = 4,5 V:

V 4,5 V = = 18 Ω I 250 · 10–3 A R es la suma de las resistencias que se encuentran en serie, y por tanto: R=

R = R1 + R2 + R3 → 18 Ω = 10 Ω + 5 Ω + R3 → R3 = 3 Ω Como las resistencias están colocadas en serie, la intensidad que circula por R1, R2 y R3 es la misma e igual a la del circuito: I = 250 mA.

24 Se trata de un circuito sencillo con una resistencia total de 3 Ω y un conjunto generador de 6 V. Así, cada una de las resistencias tendrá un voltaje de 2 V y una corriente común de 2 A.

25 La resistencia R3 tiene una corriente común a las demás de 300 mA. Esto significa que, aplicando la ley de Ohm, esta tendrá un valor de R3 = 1,8 V / 0,3 A = 6 Ω.

Por otro lado, multiplicando el valor de la corriente común de 300 mA por el valor de la resistencia R2 de 3 Ω, esta tendrá un voltaje de 0,9 V. Esto significa que sumando los voltajes de cada resistencia, se obtendrá el valor que genera la pila: V = 6 V + 3 V + 6 V = 15 V

U 4

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

5.2 Asociación de elementos en paralelo

EJEMPLO RESUELTO

Circuito en paralelo es el que dispone de varios caminos posibles para el paso de corriente. Se dice que dos o más lámparas están conectadas en paralelo cuando tienen unidos entre sí ambos extremos, permitiendo así que existan tantos caminos para la intensidad como lámparas haya en el montaje.

I I1 + –

Como cada lámpara tiene una resistencia medible, también es posible calcular la resistencia equivalente o total del conjunto.

La resistencia total de un circuito en paralelo se obtiene por medio de la siguiente fórmula: Rt =

1 1 1 1 + +…+ R1 R2 Rn

Conocido el voltaje en cada resistencia y el valor de cada una de ellas, puedes calcular el valor de la intensidad que circula por cada rama:

R1 · R2 R1 + R2

Al conectar dos o más generadores del mismo voltaje en paralelo, se mantiene el voltaje y aumentan la carga y la intensidad que se puede suministrar.

Magnitud

Explicación Se calcula como el valor inverso de la suma de los valores inversos de cada una de las resistencias del circuito. En el caso de tener dos resistencias, se puede emplear la fórmula del producto partido de la suma.

Voltaje

Intensidad

+ –

R1 = 3 W

SOLUCIONES

Al mismo resultado podrías haber llegado dividiendo el voltaje de la pila entre la resistencia total: V 12 V I= =6A = Rt 2Ω La resistencia total se ha calculado a partir de:

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

26 Cuando tenemos solo dos resistencias en paralelo

28 Encuentra la fórmula que te permite obtener la re-

podemos emplear una fórmula alternativa para el cálculo de la resistencia equivalente: R · R2 . Deduce los pasos necesarios para llegar Rt = 1 R +R

sistencia equivalente de dos resistencias de igual valor conectadas en paralelo.

El voltaje que proporciona la pila es el mismo para todos los elementos que se conecten en paralelo.

V = V1 = V2 = ... = Vn

Por cada rama del circuito circulará una intensidad que dependerá exclusivamente del valor de resistencia de la rama. La intensidad total, que es la proporcionada por la pila, será la suma de todas las intensidades circulantes por las ramas.

I = I1 + I2 + ... + In

29 En los siguientes circuitos calcula la resistencia total y las corrientes que circulan por ellos.

a esta fórmula partiendo de la expresión general: Rt =

1 1 1 1 + + ... + R1 R2 Rn

Comprende, piensa, investiga...

Rt = (R1 · R2) / (R1 + R2) = (3 · 6) / (3 + 6) = 18 / 9 = 2 Ω

Fórmula

Rt =

1 1 1 + R1 R2

1,5 V 1,5 V

1,5 V

– –

1,5 V

Intuyo y deduzco. Los siguientes circuitos tienen errores que harán que no funcionen. Señálalos.

–

R1 1W

1,5 V

R3 100 W

R2 10 W

–

+ – + –

R1 = 1 W +

4,5 V

–

26 El alumnado partirá de la fórmula genérica de la asociación en paralelo de dos resistencias al aplicar al denominador el mínimo común múltiplo. Una vez que se dispone del denominador común (R1 · R2), se suman los numeradores y se invierte la fórmula obteniendo el resultado esperado.

R2 = 3,3W

4,5 V –

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos (II)

R2 = 6 W

12 V

V V 12 V V V 12 V I1 = 1 = =4A ; I2 = 2 = =2A = = R1 3Ω R2 6Ω R1 R2 La intensidad que proporciona la pila debe permitir que circulen 4 A por la primera resistencia y 2 A por la segunda, luego:

En el caso de la conexión de dos o más generadores en paralelo hay que asegurarse de que todos ellos tengan el mismo voltaje y que, al tratarse de componentes con polaridad, queden unidos todos los polos positivos por un lado y los negativos por el otro.

Resistencia equivalente

Solución

I = I1 + I2 = 4 A + 2 A = 6 A

Un caso especial ocurre cuando se tienen dos resistencias en paralelo, en cuyo caso, la resistencia equivalente en paralelo es consecuencia de aplicar el producto de ambas dividido entre su suma, tal y como se expone en la siguiente fórmula: Req =

Calcula la intensidad que recorre cada resistencia y el voltaje

–

R3 = 4,7 W

104

105

Desarrollo del pensamiento

27 Intuyo y deduzco. • En el circuito superior izquierdo, la posición de las pilas y el valor idéntico de sus voltajes hacen que estas se anulen entre sí, sin posibilidad de generar corriente.

Dispone del recurso «Intuyo y deduzco» para que el alumnado aplique esta técnica de pensamiento.

• El circuito superior derecho no dispone de receptor alguno. • En la parte inferior izquierda, se ha configurado un circuito con ambos terminales conectados al mismo polo de la pila, de forma que el circuito serie no dispone de generador, está desconectado.

• Finalmente, el circuito en posición inferior derecha aparentemente funciona, pero cuando se conecta el interruptor, el receptor se cortocircuita.

28 Partiendo de una de las formas de cálculo, concretamente la del producto partido de la suma, se puede observar que para dos resistencias iguales, de valor R, al sustituir se obtiene: Rt = R2 / (2 · R); con un factor común (R) en el numerador y en el denominador que al reducir resulta: Rt = R / 2.

29 • E n el circuito superior: Rt = [1/(1 Ω) + 1/(10 Ω) + 1/(100 Ω)]–1 = [(1 + 0,1 + 0,01) Ω–1]–1 = 1/(1,11 Ω–1) = 0,9 Ω La corriente que circula por cada resistencia se obtiene al dividir la suma del voltaje proporcionado por las pilas entre cada valor de R, es decir: IR1 = 3 V / 1 Ω = 3 A IR2 = 3 V / 10 Ω = 0,3 A IR3 = 3 V / 100 Ω = 0,03 A Por lo tanto, la corriente total que cede la pila corresponde a la suma de las tres corrientes calculadas, es decir: It = 3,33 A.

• El circuito inferior es un circuito serie. El valor de la corriente lo obtenemos dividiendo el voltaje de la pila por la suma de los valores de las resistencias, es decir: 4,5 V It = = 0,5 A (1 + 3,3 + 4,7) Ω Para obtener el voltaje de cada resistencia, multiplicaremos su valor por la intensidad total del circuito: V1 = 0,5 A · 1 Ω = 0,5 V V2 = 0,5 A · 3,3 Ω = 1,65 V V3 = 0,5 A · 4,7 Ω = 2,35 V

U 4

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

5.3 Circuito mixto. Asociación mixta de resistencias

Un circuito mixto es aquel que combina las características de los circuitos en serie y en paralelo. Para resolver un circuito mixto hay que reducirlo a uno de los dos modelos más sencillos que ya conocemos, el circuito en serie o el circuito en paralelo. Para ello, será necesario obtener la resistencia equivalente de aquellas resistencias que conforman el circuito hasta obtener una única resistencia o resistencia total.

EJEMPLO RESUELTO

En los circuitos de la página anterior, ¿cuál es la caída de tensión en cada elemento? Solución

La caída de tensión en cada uno de los elementos del circuito se calculará recorriendo la sucesión de circuitos equivalentes en sentido inverso, desde el más sencillo al más complejo.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Así, en cada caso: EJEMPLO RESUELTO

En los circuitos de las figuras, ¿cuál es la intensidad de corriente que proporciona la pila en cada caso? a)

R2 100 W

R1 100 W

R2 100 W

R1 100 W R3 100 W

Solución

a) Habría que empezar por calcular el valor equivalente de las dos resistencias de 100 Ω en paralelo y continuar como si fuera un circuito en serie normal. Tras resolver los valores del paralelo, podemos dibujar la siguiente sucesión de circuitos equivalentes:

b) Primero habrá que sumar las dos resistencias en serie R1 y R2, obteniendo una resistencia de 200 Ω. En segundo lugar habrá que calcular la resistencia equivalente a las dos paralelas de 200 y 100 Ω, lo que da lugar a una resistencia de 66,66 Ω.

R2 // R3

100 W

50 W

100 W

Rt = R1 + (R2 // R3) (R1 + R2) // R3

150 W

9V+ –

R1 100 W

R2 // R3 50 W

IR2/3 = 9 V/200 Ω = 45 mA IR1 = 9 V/100 Ω = 90 mA Cuya suma ha de ser igual a la de la pila, es decir, 135 mA. R1 + R2 200 W

66,66 W 9V+ –

Comprueba que el valor final de la corriente que cede la pila es de 135 mA. Para llegar a este resultado utiliza la ley de Ohm.

135 mA

45 mA

90 mA 9V+ –

R3 100 W

En la rama en la que se encuentran las resistencias R1 y R2, el reparto de tensión se realiza aplicando a cada una de ellas la ley de Ohm, con lo que:

200 W

9V+ –

Finalmente, la resistencia equivalente se encuentra conectada a la pila de 9 V. Comprueba que aplicando la ley de Ohm la corriente que pasa por el generador es de 60 mA.

60 mA

R1 + R2

9V+ –

106

Observa que, en el circuito equivalente anterior, la rama de la resistencia de 100 Ω y la de la resistencia de 200 Ω están en paralelo con la pila de 9 V y, por tanto, la corriente por cada una de ellas es de:

VR1 = 0,06 A · 100 Ω = 6 V

VR2 = VR3 = 3 V

9V+ –

b) Partiendo del circuito equivalente más simplificado hemos obtenido un valor de corriente por el generador de 135 mA.

Un paso atrás, observamos que también es equivalente el circuito con dos resistencias de 100 y 50 Ω, respectivamente.

Con lo que el resto de tensión hasta 9 V, es decir 3 voltios, será la diferencia de potencial tanto en R2 como en R3, ya que ambas forman un paralelo:

9V+ –

a) Partiendo del circuito equivalente más simplificado hemos obtenido un valor de corriente por el generador de 60 mA.

Esto indica que la diferencia de potencial en R1 será consecuencia de aplicar la ley de Ohm:

R3 100 W

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos (III)

Siguiendo con los dos ejemplos planteados en la anterior página, los generadores proporcionan al circuito una tensión de 9 voltios.

circuitos en serie Refuerza los conocimientos sobre de circuitos y en paralelo con el kit de construcción disponible en del Laboratorio Virtual de PhET

VR1 = 45 mA · 200 Ω = 9 V VR2 = 90 mA · 100 Ω = 9 V

anayaeducacion.es. batería, resistencias, Selecciona los componentes (cable, de partida y interruptor, etc.), define los valores el voltímetro y el crea tus propios circuitos. Utiliza y la intensidad de amperímetro para medir el voltaje corriente del circuito.

107

Una vez que el docente haya detectado que los estudiantes son capaces de distinguir y resolver circuitos en serie y en paralelo, se puede abordar la resolución de los dos circuitos propuestos en este apartado para que encuentren la forma de resolverlos. Se trata de dos circuitos muy habituales en montajes mixtos con tres resistores. Hay que tener en cuenta que en este tipo de resoluciones es muy aconsejable que dibujen diversas viñetas de los esquemas equivalentes simplificados, empezando por el esquema del circuito propuesto y terminando por el esquema sencillo más simplificado, en el que aparezca la batería conectada directamente a la resistencia equiva-

lente del circuito. Es muy posible que en esa sucesión de viñetas tengan que dibujar dos o tres esquemas intermedios en los que se deberán identificar los elementos equivalentes que surjan según se vayan asociando partes concretas de cada circuito. También será necesario identificar, en cada uno de los componentes equivalentes que aparezcan en cada viñeta, las magnitudes eléctricas de voltaje e intensidad.

U 4

El condensador, también llamado capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga por efecto de la capacidad eléctrica. La capacidad de un condensador se forma cuando dos materiales conductores están separados por un aislante, denominado material dieléctrico. En cada material conductor o placa se acumula carga eléctrica cuando se conecta a la fuente de alimentación, quedando cada placa cargada con polaridad positiva y negativa, respectivamente.

El condensador El símbolo del condensador

La capacidad se mide en faradios (F) y determina la cantidad de carga eléctrica por unidad de voltaje. Esto significa que la capacidad C de un condensador es de 1 faradio cuando al someterlo a un voltaje V de 1 voltio acumula una carga Q de 1 culombio. Esto se puede representar mediante la fórmula:

Condensador polarizado

Condensador no polarizado

Para cada tipo de condensador se emplea un símbolo diferente.

El comportamiento del condensador

– +

–+

–

Aunque se emplean multitud de materiales dieléctricos en los capacitores, existen básicamente dos tipos, los condensadores polarizados y los no polarizados. Los valores de capacidad de los condensadores polarizados son más elevados, pero tienen el inconveniente de tener una vida más corta.

– +

–+

–

Circuito abierto

Un relé es un dispositivo que se emplea en los circuitos eléctricos como elemento conmutador de la señal. A diferencia de un interruptor o de un conmutador, consta de dos partes aisladas y diferenciadas, el circuito de control y el circuito de potencia. El circuito de control consta de dos terminales conectados a una bobina electromagnética o electroimán. Basta hacer pasar una corriente eléctrica a través de ella para que se genere un campo magnético y convierta el núcleo de la bobina en un imán.

Relés de estado sólido

Protección plástica

Q=C·V Por lo general, no es habitual encontrar condensadores con capacidades del orden de faradios. Lo habitual es que en los circuitos electrónicos se utilicen condensadores con órdenes de magnitud entre milifaradios y nanofaradios.

Condensadores según el tipo de dieléctrico +

Fuente de corriente continua

El relé electromagnético

Condensadores no polarizados

Condensadores polarizados

Poliéster

Electrolítico

Cerámico o de lenteja

Tantalio

Bobina electromagnética

Tienen como ventaja que la alimentación del circuito de control admite un rango de valores más amplio, entre 5 V y 40 V, mientras que los relés electromagnéticos necesitan una tensión fija de trabajo para alimentar la bobina.

Conmutación para los circuitos de potencia

–

Fuente de corriente alterna

–

Circuito cerrado

Un condensador se comporta como un circuito abierto en presencia de corriente continua, mientras que, cuando es sometido a corriente alterna, actúa prácticamente como un cortocircuito.

Bobina del circuito de control

Terminal común

R1 + 12 V

–

30 ¿Qué capacidad en milifaradios se corresponde con un valor de 4 700 microfaradios?

31 Convierte una capacidad de 220 nanofaradios en microfaradios.

32 Explica con tus propias palabras lo que es un condensador y comparte tu explicación con el resto de la clase.

33 Calcula qué carga eléctrica es capaz de almacenar un condensador de 22 milifaradios sometido a un voltaje de 250 voltios.

34 Busca en la página de algún fabricante de condensadores y haz una lista de algunos tipos de condensadores polarizados y qué precio tienen.

Núcleo de la bobina

Terminal de conexión en atracción magnética Pieza basculante o armadura

Alimentación de la bobina

Conexiones de los circuitos de potencia

El circuito de potencia dispone de tres láminas metálicas que actúan como los bornes de un interruptor, donde una de ellas, la lámina intermedia, es un elemento que bascula y contacta con una u otra lámina externa, dependiendo de si está en situación de reposo o si su posición ha de cambiar por efecto del campo magnético.

Control de señales de diferente magnitud Es habitual utilizar circuitos con consumos de tensión y corriente muy baja para controlar determinados sistemas que funcionan con tensiones y corrientes elevadas. En estas instalaciones, el relé actúa como elemento controlador intermedio para activar o desconectar todo lo que se encuentre en el circuito de potencia. Observa en el ejemplo el esquema básico para el arranque de un coche.

Control de señales de diferente naturaleza

M +4V

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Terminal de conexión en reposo Terminal común

Existen en el mercado dispositivos que no emplean la acción de un campo magnético como medio de conmutación, sino dispositivos electrónicos de silicio. Son los llamados relés RSS.

–

Interruptor manual de control

El relé es un elemento muy adecuado cuando las señales eléctricas son de diferente naturaleza, es decir, corrientes continuas y corrientes alternas. Cada una se emplea para diferentes fines. En la figura vemos un esquema de un circuito en el que el relé activa un circuito de corriente alterna.

230 Vca

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

+4V –

Interruptor manual de control

Lámparas

¿Conoces la disputa entre Edison y Tesla por controlar la distribución de la energía eléctrica? Trata de encontrar información en Internet escribiendo en el buscador «la guerra de las corrientes». Escribe un texto que resuma lo que encuentres.

108

109

El condensador SUGERENCIAS METODOLÓGICAS En el libro del alumnado se ha tratado de presentar tanto el condensador como el relé electromagnético desde un punto de vista funcional. En el caso del condensador se presenta como un elemento sin utilidad práctica en circuitos de corriente continua, pero que actúa como un elemento de acumulación de carga cuando varía la tensión eléctrica, como ocurre habitualmente en los circuitos de corriente alterna. Respecto al relé electromagnético es importante que sepan que estos dispositivos llevan un aislamiento galvánico; es decir, que se constituyen por dos partes físicamente separadas. En una primera parte, el relé cuenta con una bobina sobre la que se actúa desde un circuito de excitación de corriente continua externo. Esto proporciona un efecto electromagnético en la bobina que desencadena la atracción magnética de los elementos que constituyen la segunda parte, los contactos. Si se dispone de los materiales adecuados en el taller de tecnología, se recomienda que con la supervisión del docente realicen alguno de los montajes propuestos en la sección lateral de la página 119, así podrán experimentar con el funcionamiento del relé y serán capaces de extraer sus propias conclusiones respecto a su utilidad.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

30 Utilizando la notación científica mediante el empleo de prefijos del sistema decimal, 4 700 microfaradios corresponden con 4,7 milifaradios.

31 220 nF = 0,22 μF. 32 Con esta actividad se pretende que los estudiantes asimilen y sean capaces de explicar la información que se aporta en la sección lateral del libro del alumnado «El comportamiento del condensador».

33 Aplicando la fórmula asociada al condensador Q = C · V, se obtiene: Q = 22 · 10–3 · 250 = 5,5 C

34 El alumnado puede realizar una sencilla búsqueda en la web empleando las palabras clave «condensador» y «no polarizado». Encontrará diversas webs de tiendas que comercializan estos dispositivos. Por ejemplo, la tienda Electrónica Embajadores de Madrid: https://www. electronicaembajadores.com/es/Subfamilias/Productos/COEL/condensadores/condensadores-electroliticos, en la que encontrarán precios para un condensador electrolítico que oscilan entre los 0,2 y los 3 euros, dependiendo de la capacidad de este.

U 4

El condensador El símbolo del condensador

Condensador polarizado

Condensador no polarizado

Para cada tipo de condensador se emplea un símbolo diferente.

El comportamiento del condensador

– +

–+

–

– +

–+

–

Circuito abierto

Relés de estado sólido

Protección plástica

Condensadores según el tipo de dieléctrico +

Fuente de corriente continua

El relé electromagnético

Condensadores no polarizados

Condensadores polarizados

Poliéster

Electrolítico

Cerámico o de lenteja

Tantalio

Bobina electromagnética

Conmutación para los circuitos de potencia

–

Fuente de corriente alterna

–

Circuito cerrado

Un condensador se comporta como un circuito abierto en presencia de corriente continua, mientras que, cuando es sometido a corriente alterna, actúa prácticamente como un cortocircuito.

Bobina del circuito de control

Terminal común

R1 +4V

+ 12 V

–

30 ¿Qué capacidad en milifaradios se corresponde con un valor de 4 700 microfaradios?

31 Convierte una capacidad de 220 nanofaradios en microfaradios.

32 Explica con tus propias palabras lo que es un condensador y comparte tu explicación con el resto de la clase.

33 Calcula qué carga eléctrica es capaz de almacenar un condensador de 22 milifaradios sometido a un voltaje de 250 voltios.

34 Busca en la página de algún fabricante de condensadores y haz una lista de algunos tipos de condensadores polarizados y qué precio tienen.

108

–

Interruptor manual de control R1

Terminal de conexión en atracción magnética Pieza basculante o armadura

Alimentación de la bobina

Conexiones de los circuitos de potencia

230 Vca

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

+4V – Interruptor manual de control

Núcleo de la bobina

Control de señales de diferente naturaleza

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Terminal de conexión en reposo Terminal común

Existen en el mercado dispositivos que no emplean la acción de un campo magnético como medio de conmutación, sino dispositivos electrónicos de silicio. Son los llamados relés RSS.

35 Lámparas

Plan Lingüístico Para ayudar al alumnado en la redacción de la actividad 35, dispone del recurso «Texto descriptivo» en anayaeducacion.es.

El relé electromagnético SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Aunque el relé no es específicamente un componente electrónico, es un dispositivo ampliamente utilizado en los circuitos de conmutación de potencia. Se sugiere que se trate como un elemento sobre el que se actúa mediante una corriente directamente aplicada a la bobina que provoca una acción mecánica, que cambia el estado de conexión de una serie de contactos asociados. Este dispositivo tiene la ventaja de aislar físicamente la corriente del circuito de control (bobina) de las corrientes circulantes en el circuito de potencia (contactos asociados). Además de este dispositivo electromecánico de acción magnética, se presenta en la sección lateral los relés de estado sólido, unos dispositivos semiconductores que cumplen la misma función que los relés electromagnéticos, con la ventaja de no utilizar bobinas en su interior, lo que permite evitar pico de sobreintensidad provocados en las conmutaciones.

U 4

El condensador El símbolo del condensador

Condensador polarizado

Condensador no polarizado

Para cada tipo de condensador se emplea un símbolo diferente.

El comportamiento del condensador

– +

–+

–

– +

–+

–

El circuito de control consta de dos terminales conectados a una bobina electromagnética o electroimán. Basta hacer pasar una corriente eléctrica a través de ella para que se genere un campo magnético y convierta el núcleo de la bobina en un imán.

Relés de estado sólido

Protección plástica

Por lo general, no es habitual encontrar condensadores con capacidades del orden de faradios. Lo habitual es que en los circuitos electrónicos se utilicen condensadores con órdenes de magnitud entre milifaradios y nanofaradios.

Condensadores no polarizados

Condensadores polarizados

Poliéster

Electrolítico

Cerámico o de lenteja

Tantalio

Terminal común

Existen en el mercado dispositivos que no emplean la acción de un campo magnético como medio de conmutación, sino dispositivos electrónicos de silicio. Son los llamados relés RSS.

–

Pieza basculante o armadura

Un condensador se comporta como un circuito abierto en presencia de corriente continua, mientras que, cuando es sometido a corriente alterna, actúa prácticamente como un cortocircuito.

Bobina del circuito de control

Terminal común

Control de señales de diferente naturaleza

M +4V

30 ¿Qué capacidad en milifaradios se corresponde

33 Calcula qué carga eléctrica es capaz de almacenar

con un valor de 4 700 microfaradios?

un condensador de 22 milifaradios sometido a un voltaje de 250 voltios.

31 Convierte una capacidad de 220 nanofaradios en

34 Busca en la página de algún fabricante de conden-

microfaradios.

sadores y haz una lista de algunos tipos de condensadores polarizados y qué precio tienen.

32 Explica con tus propias palabras lo que es un condensador y comparte tu explicación con el resto de la clase.

+ 12 V

–

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Conexiones de los circuitos de potencia

Alimentación de la bobina

–

Circuito cerrado

Terminal de conexión en atracción magnética

Núcleo de la bobina

Conmutación para los circuitos de potencia

Fuente de corriente alterna

Terminal de conexión en reposo

Bobina electromagnética

Circuito abierto

Q=C·V

Condensadores según el tipo de dieléctrico +

Fuente de corriente continua

El relé electromagnético

–

Interruptor manual de control 230 Vca

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

+4V –

Interruptor manual de control

Lámparas

108

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

35 La famosa guerra de las corrientes sucedió al final del siglo xix cuando las compañías eléctricas General Electric, cuyo fundador era Edison, y Westinghouse Electric Co., en cuya plantilla tenían como científico a Nicola Tesla, pugnaban por conseguir el contrato de electrificación de la ciudad de Nueva York. La primera pretendía imponer el sistema de corriente continua, mientras que la compañía de Tesla abogaba por la corriente alterna, aduciendo mayores eficiencias y rendimiento, así como la posibilidad de generarla y transportarla de forma simple mediante el empleo de dispositivos sencillos de fabricar y mantener.

109

U 4

8.1 Amperímetro, voltímetro y óhmetro

La medida de magnitudes eléctricas Galvanómetro analógico

Terminales de conexión

Procedimiento

Zócalo para transitores

Función amperímetro en corriente continua

2 Resuelve teóricamente las magnitudes [I, V3] señaladas en la ilustración. Comprueba que obtienes los siguientes valores: Requiv = 2,8 kΩ → I = 1,42 mA → V3 = 1,16 V

Medida de ganancia de un transitor

Valor teórico Rt

Valor medido Rm

Error relativo εr = εa x 100/Rt

5 Utilizando una protoboard, monta ahora el circuito y conecta el multímetro para medir las magnitudes eléctricas indicadas.

Terminal de medición de voltaje y resistencia

Terminal de medición de corriente con protección por fusible

Común

R3 4V

Antes de medir alguna magnitud eléctrica es necesario comprobar siempre las conexiones para no estropear el aparato. Se deben seguir las siguientes pautas:

Son cables de baja resistividad equipados con bornes específicos para la medida. En la figura, puedes observar los terminales en punta que sirven para conectar los puntos a medir del circuito. También existen terminales de cocodrilo, que se sujetan a los puntos donde se conecta el aparato

Error absoluto εa = Rt – Rm

R1 R3

Terminal de medición de corriente de alto valor sin protección

R3 = 4 kX

4 Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y anota los resultados de la medida de cada resistencia.

Función voltímetro c. a.

Ganancia de transistores

R2 = 2 kX

Valor teórico +

–

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Se presenta el multímetro digital como el aparato de medida más habitual en un laboratorio de electricidad. Se sugiere hacer hincapié en dos cuestiones importantes: la primera es siempre comprobar la correcta conexión del aparato de medida, ya que es posible que un error en la conexión ofrezca una mala lectura, incluso la rotura del aparato; la segunda es preocuparse por seleccionar la escala de medida más adecuada para cada valor esperado.

Multímetro

A +

–

Valor medido

Error absoluto εa = Vt – Vm

Error relativo εr = εa x 100/Rt

Mediante un multímetro tienes la posibilidad de comprobar el estado de todos los puntos de un circuito. Es un aparato de medida delicado, a pesar de su aspecto externo robusto, y el mejor cuidado que le puedes dar es emplearlo adecuadamente.

I V3

Conexión del óhmetro siempre desconectado de una fuente de voltaje

7 ¿Es alguno de los errores relativos obtenidos en las tablas mayor del 5 %? En caso afirmativo, trata de justificar por qué el error ha sido tan elevado.

110

111

U 4

Energía y potencia eléctrica ICP El interruptor de control de potencia (ICP) se instala a continuación del contador para controlar que no se sobrepase la potencia máxima que se ha contratado para la vivienda.

Desde el punto de vista genérico, la energía es la capacidad que tiene la materia para realizar un trabajo. En el caso de los circuitos eléctricos, la energía eléctrica permite el movimiento de cargas entre dos puntos, lo que identifica la diferencia de potencial o voltaje entre dichos puntos. Por tanto, se podría escribir la fórmula: E = (VA – VB)/Q Donde la energía E es la diferencia de potencial entre los puntos A y B que tiene cada carga Q. Esto va a ocurrir con todas las cargas que se transporten entre el punto A y B trasladando una energía E. La unidad de energía en el Sistema Internacional es el julio (J). No obstante, en ingeniería, donde los valores energéticos son elevados, no se suele usar esta unidad sino una más práctica, el vatio-hora (Wh). Esta es precisamente la unidad que se emplea en los hogares e industrias para medir la energía consumida en las instalaciones. Se dice entonces que una determinada instalación ha consumido en un mes una energía de 125 kilovatios-hora (KWh).

EJEMPLO RESUELTO El siguiente problema se plantea con datos reales obtenidos a lo largo de un mes en un hogar. La potencia nominal de un electrodoméstico es aquella que indica la placa de características de cada aparato y el tiempo diario de funcionamiento es una estimación del tiempo que está funcionando de forma acumulada a lo largo del día. Para calcular la energía consumida, se debe multiplicar cada dato de la columna de potencia por el tiempo de funcionamiento correspondiente. Como las unidades han sido escritas en kW y en horas, respectivamente, el dato de la energía será entonces indicado en kWh diarios. Para saber el consumo mensual, bastará con multiplicar por 30 días.

No obstante, de forma específica en los circuitos eléctricos (dado que el voltaje es una medida de energía por unidad de carga, y la corriente eléctrica debida a dicho voltaje es la medida de carga por unidad de tiempo), el producto de ambas magnitudes será la medida de la potencia desarrollada en ese tiempo. Así, la potencia eléctrica relaciona la intensidad de corriente que circula por un circuito con el voltaje aplicado y su unidad es el vatio (W). Matemáticamente: P=V·I donde P es la potencia eléctrica expresada en vatios, V es el voltaje eléctrico en voltios e I es la intensidad de corriente medida en amperios. Combinando la expresión anterior con la ley de Ohm, se obtienen fórmulas que permiten el cálculo de la potencia en función del voltaje y la resistencia o la resistencia y la intensidad.

La potencia eléctrica Observa cómo se relacionan las magnitudes:

P I·V De la definición, existen varias unidades equivalentes para el vatio: julio = voltio · amperio W= s

112

P = I2 · R

;

V R

De la definición de potencia se obtiene que E = P · t = V · I · t. Para medir el consumo eléctrico producido a lo largo de un período de tiempo se emplea el vatio · hora. Aunque al ser una unidad pequeña, en los recibos de las compañías eléctricas se puede ver el consumo expresado en un múltiplo: el kW · h o kWh. Valor

Símbolo

Nombre

103 W

kilovatio

106 W

megavatio

109 W

gigavatio

Energía consumida en kWh/día

0,92

1,5

1,38

0,4

6,4

2,56

2,5

1,2

Frigorífico

0,44

6,16

184,8

Aparatos TV y sonido

0,82

9,84

295,2

Consumo constante de otros aparatos

0,8

19,2

576

41,4 76,8

b) ¿Qué consumo energético diario ha resultado? ¿Y mensual? c) ¿Cuánto nos gastamos en la familia al mes si se paga el kWh a 0,20 euros?

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... Averigua en qué unidades se expresa la producción de una central de energía eléctrica.

37 Calcula la potencia disipada por las resistencias de los ejercicios desde el epígrafe 5 en adelante.

38 Calcula la potencia de una bombilla por la que circula una intensidad de 0,25 A al conectarla a un voltaje de 230 V.

39 ¿Qué intensidad circula por un secador de pelo de 2 000 W de potencia al conectarlo a la red eléctrica de corriente alterna de 230 V?

Energía y potencia eléctrica Es posible que el alumnado vaya a encontrarse por primera vez con la dualidad en las unidades de energía; hay que hacerles entender que el motivo por el cual se emplea el kWh en lugar de la unidad del julio es por ser demasiado pequeña para las cifras que se manejan en los consumos eléctricos.

Ahora reflexiona sobre las siguientes preguntas. a) Teniendo en cuenta que el último consumo es inevitable, ¿cuántos aparatos pueden funcionar simultáneamente si hemos contratado en casa una potencia de 4,4 kW?

Este epígrafe de la unidad es eminentemente práctico. El alumnado no podrá llegar a entender bien el funcionamiento del aparato de medida y de su configuración como óhmetro, amperímetro o voltímetro, si no efectúa algún tipo de práctica con él. Se recomienda adquirir algún multímetro, además de resistores de diferentes valores, para que el alumnado pueda realizar físicamente el montaje de circuitos sencillos sobre los que tomar medidas eléctricas concretas, como las propuestas en el ejemplo resuelto. Empleando una pila de bajo voltaje, las experiencias no conllevarán riesgo alguno y podrán ensayar medidas eléctricas y percatarse de las dificultades que encuentran, como, por ejemplo, malas lecturas, conexiones defectuosas o una selección inadecuada de la escala.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Energía consumida en un mes

Potencia nominal

Lavadora

E t

Tiempo de funcionamiento

Aparato

Microondas Conjunto de lámparas

Por otro lado, la potencia eléctrica es la cantidad de energía absorbida o generada por un elemento por cada unidad de tiempo. La potencia y la energía se relacionan según:

La medida de magnitudes eléctricas

Requiv

Conexión del voltímetro siempre en paralelo con el circuito a medir

–

6 Copia de nuevo en tu cuaderno la siguiente tabla y calcula los errores obtenidos en la medida.

–

Conexión del amperímetro siempre en serie con el circuito a medir

Como habrás observado, en los esquemas eléctricos se indican los valores de cada resistencia. Una característica de la electrónica es el empleo de valores de intensidad eléctrica muy bajos, del orden de mA (miliamperios) o incluso μA (microamperios). Tales magnitudes son debidas al uso de resistencias eléctricas con valores elevados, del orden de kΩ (kiloohmios) o MΩ (megaohmios). Para indicar estos valores en los esquemas se suele utilizar una nomenclatura específica muy directa consistente en situar una K o una M en el lugar de la separación de miles o de millones respectivamente. Así, una resistencia de 2 200 Ω, se puede indicar como 2,2K o bien como 2K2, utilizando la letra K en mayúsculas. En el caso de una resistencia de 2 200 000 Ω, es decir, dos millones doscientos mil ohmios se puede indicar 2M2.

3 Ahora comprueba de forma práctica los datos obtenidos. Para ello, mide cada resistencia con el multímetro.

Función voltímetro c. c.

Función amperímetro en corriente alterna

Extrae de los colores de los códigos los valores de resistencia eléctrica en cada resistor.

R1 = 1 kX

Medidor de continuidad

Considera el circuito de la imagen de la derecha conectado a la una pila de 4 voltios donde las resistencias son R1 = 1 kΩ, R2 = 2 kΩ y R3 = 4 kΩ.

Display o visualizador numérico

Escala para la función de óhmetro

Nomenclaturas de las resistencias

En la siguiente práctica podrás comprobar el error en la medida de resistencias frente a tu resolución teórica.

Actualmente, todos ellos se han integrado en un solo aparato, el multímetro digital. Como se puede observar en la imagen, además de los terminales de conexión, el multímetro consta de un display o visualizador numérico, y una rueda selectora con la que se selecciona la magnitud a medir y la escala apropiada. Botón de encendido

Sirve, principalmente, para detectar corriente eléctrica. Dispone de un cuadro analógico dotado de una escala de medida y una aguja que se moverá proporcionalmente a la magnitud de la corriente circulante.

EJEMPLO RESUELTO

Para medir las magnitudes eléctricas se necesitan aparatos específicos. El primer aparato de medida que se empleó para realizar una medida eléctrica fue el galvanómetro, aunque en realidad, más que para medir, se empleó para detectar la presencia de la corriente eléctrica. Su cuadro de medición se empleó posteriormente en el resto de los aparatos de medida, como el voltímetro, el amperímetro y el óhmetro.

40 ¿Qué cantidad de energía se disipa en una resistencia de potencia máxima de 1 W por la que circula una intensidad de 10 mA y tiene una caída de voltaje de 5 V en un período de tiempo de 10 minutos? Expresa el resultado en J.

41 Un televisor tiene una potencia de 100 W. En stand-by el consumo es un 4 % de su potencia. Calcula la energía consumida a lo largo de un día si el televisor permanece 20 horas en stand-by y 4 en funcionamiento. Calcula el coste diario y mensual de funcionamiento si el precio sin impuestos del kWh es de 0,20 €.

113

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga... Ejemplo resuelto. Preguntas finales a) El alumnado utilizará los valores de potencia nominal de la segunda columna para acumular consumos desde los 0,8 kW constantes hasta llegar a los 4,4 kW. b) Si se suman los valores de la tercera columna, se obtiene un valor de consumo de 42,14 kWh diarios y un consumo mensual de 1 264 kWh al sumar la cuarta columna. c) Al multiplicar el consumo mensual por el precio del kWh, obtenemos: Coste mensual = 1,264 kWh · 0,11 € = 139,06 €.

36 Mediante una búsqueda sencilla, el alumnado sabrá que la energía se mide en GWh. 37 El alumnado tendrá que revisar todos los ejercicios de los epígrafes anteriores y calcular mediante la fórmula P = V · I el valor de potencia en cada resistencia partiendo de valores de voltaje (V) y de corriente (I).

38 P = 230 V · 0,25 A = 57,5 W 39 I = 2000 W / 230 V = 8,69 A 38

40 El valor de 1 W determina un límite que no se puede superar. En este caso, la resistencia está disipando: P = 5 V · 0,01 A = 0,05 W Este valor corresponde con la energía por unidad de tiempo en segundos. Por lo tanto, la energía es igual a: E = 0,05 W · 10 min · 60 s/min = 30 J

41 El consumo en funcionamiento corresponde a: E1 = 100 W · 4 horas = 400 Wh = 0,4 kWh Por otro lado, en stand-by el consumo es: E2 = 0,04 · 100 · 20 = 80 Wh = 0,08 kWh Sumando ambos valores y multiplicando el resultado por el coste de la energía, se obtiene: Coste = (0,4 + 0,08) · 0,20 € = 0,096 € diarios Coste que extendido a un mes sería de 2,88 euros.

U 4

Máquinas eléctricas

El físico británico Michael Faraday descubrió que si una espira de material conductor se mueve dentro de un campo magnético es capaz de generar corriente eléctrica. El campo magnético se consigue por medio de imanes o haciendo que circule corriente por otro conductor distinto. Las máquinas capaces de producir energía eléctrica se basan en esta idea: una parte móvil y otra fija.

10.1 Los generadores eléctricos

La dinamo es una máquina capaz de generar corriente continua. Sus partes principales son: • Imanes permanentes para generar el campo magnético.

10.2 Los motores eléctricos Frente a las dinamos y los alternadores que aprovechan la energía mecánica para producir energía eléctrica, están los motores eléctricos, que realizan el trabajo contrario y transforman la electricidad en movimiento.

Las partes principales de un motor eléctrico son: • Estator. Es donde se encuentran los polos magnéticos que provocarán el movimiento de la parte móvil del motor. El número de polos de un motor es siempre par.

• Dos contactos eléctricos llamados colectores sobre los que apoyan los extremos de la bobina. Aquí es donde se recoge la energía eléctrica generada.

• Rotor. Es la parte móvil del motor. El rotor está construido alrededor de un eje metálico que es la pieza que transferirá el movimiento circular producido por el paso de la corriente eléctrica.

El alternador, por otra parte, es una máquina muy parecida a la dinamo, pero cuya función es la de generar corriente alterna. Tiene también dos partes principales:

Como se puede observar en las ilustraciones, la construcción de un alternador y la de un motor son muy similares, si bien tienen diferencias constitutivas significativas.

• El inductor, formado por imanes permanentes o por una serie de arrollamientos de conductor eléctrico por las que se hace pasar una corriente eléctrica con el fin de crear un campo magnético. El inductor es, por tanto, la parte móvil de la máquina y se encuentra en su interior, girando de forma que el campo magnético que emite también gira.

Dado que las bobinas no están en movimiento, no es necesario que haya dos colectores, sino unos simples contactos metálicos a través de los que llega la energía eléctrica. Dinamo

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Estator

Rotor

Motor de corriente continua

Motor de corriente alterna

La corriente que proviene de la fuente de alimentación circula por ambas partes, ya que existe conexión entre el rotor y el estator. Las principales formas de conexión entre rotor y estator son en serie, en paralelo o de forma compuesta.

La corriente de alimentación del motor únicamente se emplea para alimentar el devanado o arrollamientos del estator.

Para dirigir la corriente hacia las bobinas del rotor, se dispone de unas escobillas que contactan con el colector de delgas. Este se compone por tantos pares de pletinas diametralmente situadas en el colector como bobinados haya en el rotor. Únicamente circulará corriente por una bobina que será la de cuyas delgas estén en ese momento en contacto con las escobillas.

Alternador

En este epígrafe dedicado a las máquinas eléctricas se explica de forma secuencial los efectos de carácter eléctrico y magnético que se combinan en el interior de la máquina. Tras presentar el experimento de Faraday, se describen los generadores eléctricos distinguiendo entre la dinamo, o generador de corriente continua, y el alternador, o generador de corriente alterna. Se sugiere que los estudiantes realicen en su cuaderno la reproducción de las figuras.

La corriente del rotor será una corriente inducida espontánea como ocurre en el motor de jaula de ardilla o se introducirá mediante la conexión con una batería, como ocurre en otras configuraciones, en cuyo caso se denomina corriente de excitatriz. Ventilador Carcasa Estator

Electroimán Armadura

Corriente continua

Bobina

Inductor

Escobillas

S Inducido

Colector

S Imán

Eje motriz

Eje

Corriente alterna

Escobillas

Máquinas eléctricas

Existen motores que funcionan con corriente continua y otros que lo hacen con corriente alterna. En general, los motores eléctricos tienen un rendimiento elevado, en torno al 75 %; es decir, transforman en trabajo efectivo el 75 % o más de la energía suministrada.

• Una bobina de material conductor que al girar dentro del campo magnético generará la energía eléctrica.

• El inducido es la parte fija y exterior de la máquina y aloja en su interior el inductor. El inducido está compuesto por una serie de bobinas de material conductor que se ven afectadas por el movimiento giratorio del campo magnético y sobre las que se induce energía eléctrica, según la ley de Faraday.

Motor eléctrico

Alimentación

114

Rotor Caja de conexiones

115

A continuación, se describen los motores eléctricos con la diferenciación entre el motor de corriente continua y el de corriente alterna. La constitución de ambas máquinas es similar, pero disponen de componentes distintos. A la hora de distinguir unos de otros, hay que poner especial énfasis en que si bien los rotores de ambos motores son aparentemente iguales, el del motor de corriente alterna posee una pequeña corriente excitatriz en un devanado en cortocircuito, por lo que el rotor y el estator son partes aisladas eléctricamente, pero vinculadas por el campo magnético del estator. En el caso del motor de corriente continua, existe una corriente que circula por ambos, rotor y estator, procedentes de la fuente externa. La forma de alimentar el rotor se lleva a cabo mediante unas escobillas en conexión directa con un solo par de devanados de los múltiples pares de que dispone.

U 4

Una de las primeras referencias científicas sobre los efectos de la corriente eléctrica ocurrió hacia 1775, mientras Luigi Galvani, científico italiano colaborador de Alessandro Volta, conectó mediante hilos de cobre una placa de estaño y una moneda de plata, respectivamente, al músculo y al nervio del anca de una rana.

Efectos de la corriente eléctrica

La pata de la rana súbitamente se contraía como si de una fuerza vital se tratara, por lo que Galvani concluyó que lo que mueve a los cuerpos vivos es la fuerza de la «electricidad animal», que denominó bioelectrogénesis. Acababa de dar una utilidad al acumulador de energía eléctrica, que Alessandro Volta había propuesto mediante el apilamiento de metales formando una pila eléctrica.

Aplicaciones del efecto calorífico El calor es aprovechado en estufas, planchas y calentadores eléctricos por medio del uso de resistencias eléctricas que disipan calor ante el paso de corriente, o como medio de protección mediante fusibles de dispositivos que se funden ante una sobrecorriente y evitan que se dañen los circuitos eléctricos.

Hoy en día, conocemos mucho más a fondo el fenómeno eléctrico y los efectos que produce la corriente eléctrica en multitud de dispositivos que transforman la energía eléctrica según nuestras necesidades.

11.1 El efecto calorífico La relación del calor con la electricidad fue propuesta por Joule, científico inglés del siglo xix, que cuantificó la energía que se disipa en un conductor cuando lo atraviesa una corriente eléctrica. Al circular, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor, debido a las colisiones de dichos electrones con los átomos del material conductor. El efecto calorífico, también llamado efecto Joule, es la razón fundamental por la que el transporte de energía eléctrica se realice en alta tensión. Al generar potencia eléctrica en las centrales eléctricas hay que tratar de que existan la menor cantidad de pérdidas en los conductores en su traslado hasta los lugares de consumo y, normalmente, la distancia entre ambos lugares es de cientos de kilómetros. Al elevar la tensión de transporte a niveles muy altos de tensión provoca que la corriente eléctrica sea muy pequeña, es decir, la cantidad de cargas en movimiento es mucho menor y, en consecuencia, las colisiones entre ellas y el calentamiento de los conductores es ínfimo, minimizando las pérdidas de energía.

Producción

Central eléctrica

Estación transformadora

Transformador elevador de tensión

Tendidos de alta tensión

Distribución

Uso indsutrial

116

Uso agrícola

Uso doméstico

Centro de transformación

11.2 El efecto luminoso Edison utilizó este efecto, muy relacionado con el calorífico, para fabricar su bombilla. Dentro de un bulbo de cristal en el que se practicó el vacío, dispuso un filamento de carbono por el que circulaba corriente eléctrica. El filamento entonces se tornaba incandescente, desprendiendo luz y calor. No obstante, existen otros fenómenos electroluminosos que nada tienen que ver con el calor, como sucede en las lámparas LED. Estas lámparas se componen de unos dispositivos electrónicos, los diodos emisores de luz, cuya composición hecha a base de arsenio y galio convierte la energía de las cargas en un estado tal que emite fotones, las partículas que transportan radiaciones luminosas.

Efectos de la corriente eléctrica SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

11.3 El efecto químico La corriente eléctrica produce reacciones químicas al atravesar los objetos. Este efecto se emplea en la electrólisis, que es un proceso que consiste en sumergir un par de electrodos en una disolución y hacer que pase una corriente eléctrica por ellos. Una de las aplicaciones es la galvanización. La electrólisis se aprovecha para descomponer el agua en oxígeno e hidrógeno, refinar materiales como el aluminio y para tratamientos anticorrosión.

Los alumnos y las alumnas ya saben que la electricidad es la fuente de energía final que más empleamos para cubrir nuestras necesidades. Sin embargo, no podemos emplear la corriente eléctrica si no la transformamos en otro tipo de energía útil. Así, se presentan los diversos fenómenos y efectos energéticos en los que la energía eléctrica es capaz de convertirse y las particularidades de cada uno de ellos.

11.4 El efecto magnético El paso de corriente a través de conductores produce campos magnéticos. Esto se puede comprobar acercando una brújula a un cable por el que circula corriente y verificando que la aguja deja de señalar al norte y se desvía perpendicularmente al cable. Gracias a este efecto se pueden construir electroimanes para timbres, cerrojos de puertas controlados eléctricamente, relés, etc. Es muy habitual hablar de electromagnetismo ya que ambos efectos tienen una íntima relación y tienen el mismo origen como fuerza natural. Gracias al efecto electromagnético hemos podido controlar las comunicaciones mediante ondas electromagnéticas, como ocurre con la radio, la televisión, los teléfonos móviles o las comunicaciones por satélite.

11.5 El efecto fisiológico Las células de los seres vivos están protegidas del exterior por una membrana poco conductora de la electricidad, aunque contienen un electrolito que es justo lo contrario, un buen conductor de la electricidad. Por otro lado, el sistema nervioso de los animales funciona con impulsos eléctricos. Con esta información, es fácil deducir que la corriente eléctrica puede alterar el funcionamiento de un organismo. Se ha aprovechado la corriente eléctrica para desarrollar tratamientos contra enfermedades, en la exterminación de virus perjudiciales y en la rehabilitación de lesiones músculo-esqueléticas. Existe una enorme diversidad de dispositivos médicos y quirúrgicos que se benefician de los efectos que se han revisado anteriormente. En la parte negativa de los usos de la electricidad está la posibilidad de electrocución o muerte por descarga eléctrica.

• En primer lugar, se expone el efecto calorífico, proveniente fundamentalmente del efecto 117

Joule.

• En segundo lugar, se expone el efecto luminoso que se produce en las lámparas y en los receptores luminosos.

• En cuanto a los efectos químicos y magnéticos se sugiere transmitir al alumnado la naturaleza común de la electricidad y el magnetismo como una de las cinco fuerzas universales, la fuerza electromagnética.

• Finalmente se presenta el efecto fisiológico de la electricidad en los seres vivos y de cómo la mayoría de los seres humanos utilizan señales electroquímicas para transmitir señales a través de su sistema nervioso. Puede resultar interesante establecer un debate con el alumnado, en el que asocien diferentes aparatos domésticos con los efectos que produce la corriente eléctrica en estos. Por ejemplo, en la placa vitrocerámica se produce un cambio de energía eléctrica a energía calorífica; la lavadora dispone de un motor que hace girar el tambor produciendo un fenómeno mecánico de generación de movimiento; en las lámparas se produce el intercambio de energía eléctrica a energía luminosa, etcétera.

U 4

12.1 El diodo led

Receptores electrónicos. El diodo LED

Terminales de un led Hay tres maneras para distinguir los terminales de un diodo led. Si el diodo conserva los terminales de fabricación, observarás que uno es mayor que otro. El mayor es el ánodo. Si, por el contrario, se le han acortado los terminales y no tienen la longitud de origen, tienes que mirar a través de la cápsula transparente y verás dos formas geométricas: el poste y el yunque. El primero está conectado al ánodo, mientras que el segundo lo está al cátodo. Cápsula transparente

Poste

Yunque

Ánodo +

Cátodo –

Una tercera forma de distinguirlos es a partir de un pequeño chaflán presente en el encapsulado al lado del cátodo.

Ánodo

Cátodo

PRÁCTICA GUIADA

LED son las siglas de la expresión en inglés Light Emitting Diode. En sí, un diodo led es usado en todas sus aplicaciones como elemento luminoso, pero su comportamiento es similar al de un diodo rectificador; es decir, si el voltaje en su ánodo es mayor que el voltaje del cátodo, circulará corriente a través de él. Esta circulación permite que gran parte de los electrones que lo atraviesan emitan energía en forma de fotones, lo que le da la característica de dispositivo luminiscente.

Monta un circuito sencillo para generar colores mediante un led RGB. Observa en el montaje que cada terminal activo R, G y B se ha conectado a un potenciómetro o resistencia variable, de forma que se pueden modificar el valor del voltaje y la corriente que afecta a cada terminal. El terminal común, o cátodo, se ha conectado al polo negativo de la pila a través de una resistencia de protección.

Existen gran cantidad de modelos diferentes de diodos led. Actualmente se utilizan para iluminación doméstica en forma de bombillas, como elementos emisores de luz en paneles informativos y publicitarios, en pantallas de vídeo de alta resolución, y en los semáforos de muchas ciudades, ya que su consumo es mucho menor que el de las antiguas bombillas incandescentes.

Así, cada uno de los terminales activos asociados a cada color se conectará a un voltaje determinado. Para evitar que la pila alimente directamente a uno de los terminales cuando el potenciómetro se regula a un valor nulo de resistencia, se conecta en serie con cada potenciómetro una resistencia pequeña, de entre 100 ohmios y 330 ohmios. Con esto evitaremos estropear el diodo por conectarlo a un voltaje elevado. Además, otra medida de seguridad será utilizar una pila o una batería que no exceda de 5 voltios.

Aunque actúan como un semiconductor, no están fabricados con base de silicio, sino que se han empleado diversos compuestos químicos para conformarlos. Así, un led que emite en color rojo se fabrica en arseniuro de galio (GaAs), mientras que los ledes azules se hacen a partir de nitruro de galio-indio (InGaN).

Configuración de los terminales de un led RGB Para entender mejor el led RGB pensaremos que funciona como si tuviera tres ledes integrados

Terminal rojo Cátodo común

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Terminal azul Terminal verde

Terminales activos Rojo Verde Azul

En realidad, el color que despide un diodo led se debe a la longitud de onda de la luz que emiten. En el espectro electromagnético, existe un rango de señales que se extienden desde 400 hasta 700 nanómetros que constituyen el llamado espectro visible o luz. En el caso de que una señal tenga una longitud de onda ligeramente inferior a 400 nanómetros, será una señal de luz ultravioleta, mientras que si su longitud es mayor de 700 nanómetros, estaremos hablando de luz infrarroja no visible como las señales que emiten los mandos a distancia. Observa la siguiente tabla, donde se indican las características de algunos de los diodos más empleados: Color

Longitud de onda media

Consumo de voltaje medio

Rojo

660 nm–633 nm

1.8 V

Naranja

620 nm–605 nm

Amarillo

2.1 V

Una vez que hayas realizado el montaje anterior, mueve cada uno de los tres potenciómetros entre su valor máximo y su valor mínimo para comprobar que el diodo led se ilumina con colores diferentes. Practica con diversas posiciones (Mín. = mínima resistencia, Máx. = máxima resistencia) de los potenciómetros y después copia y rellena la siguiente tabla en tu cuaderno: Posición de potenciómetro Rojo

Verde

Azul

Color led RGB

Mín.

2.2 V

Mín.

Verde

570 nm–555 nm

Máx.

Mín.

Azul

525 nm–430 nm

3.2 V

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

Mín.

Máx.

595 nm–574 nm

12.2 El led RGB Este tipo de diodo led se utiliza de forma versátil en multitud de aplicaciones ya que puede emitir en toda la gama de colores. Su nombre es debido a las iniciales de los colores primarios en inglés, Rojo-VerdeAzul (Red-Green-Blue). El más simple de los modelos del mercado dispone de un terminal para controlar la intensidad cromática de cada uno de los tres colores básicos y un cuarto que se utiliza como cátodo común.

Mín.

118

Cátodo común

No obstante, comprueba tú mismo que este es el modelo con el que vas a trabajar.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

42 A partir del circuito creado en la práctica guiada anterior, dibuja en tu cuaderno el esquema eléctrico del montaje.

Receptores electrónicos. El diodo led

Piensa y comparte en pareja. El modelo de led RGB con el que hemos trabajado es el de cátodo común, pero también se fabrican diodos de ánodo común. Investiga cuáles son las diferencias entre ambos y realiza un esquema eléctrico de cada uno. 119

Desarrollo del pensamiento Dispone del recurso «Piensa y comparte en pareja» para que el alumnado aplique esta técnica de pensamiento.

La mayoría de los alumnos y las alumnas desconocen la naturaleza de los diodos led entendiéndolos como elementos usados para iluminación, ya que son dispositivos que forman parte de sus televisores, de sus linternas o de sus bombillas. No obstante, no conocen su naturaleza semiconductora, por lo que habrá que ahondar en la idea de en qué consiste la polarización de un diodo led. Para reconocer esto, se puede realizar un sencillo experimento en el que se utilice una pila de bajo voltaje, una resistencia que limite la corriente y un diodo led de cualquier color. El docente realizará dos conexiones en las que en la primera el ánodo del diodo led estará conectado al polo positivo de la pila. Esto provocará que el diodo led se ilumine. Tras la explicación de en qué consiste la polarización, el docente conectará en sentido inverso el diodo led al citado circuito. El diodo led no se iluminará por lo que los estudiantes observarán directamente la importancia de una buena conexión en este tipo de dispositivos.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

42 El esquema del circuito solicitado será como aparece abajo, donde cada diodo representa el terminal correspondiente al color que se desea controlar. Cada uno de estos terminales se conecta a una resistencia de valor fijo que protege la unión semiconductora y que se conectará en serie con una resistencia variable, con la que se controlará la intensidad lumínica de cada color del diodo RGB.

Rv Rv

R R

V –

43 Piensa y comparte en pareja. Al alumnado le resultará sencillo encontrar información sobre los diodos de ánodo común y llegarán a la conclusión de que el esquema para este tipo de diodos RGB será el de la figura, en el que se unen los ánodos de cada terminal correspondiente a cada color y en el que cada uno tiene su propio cátodo independiente:

U 4

Taller de tecnología Presentación del proyecto

Componentes 1 placa protoboard 1 resistencia 1 kΩ 1 resistencia 3,3 kΩ 1 resistencia 4,8 kΩ 1 pila de 9 V 1 multímetro Cables negros, rojos y verdes

paso 1

Calcula el valor de la corriente esperada aplicando la fórmula que corresponda y anota el valor obtenido en la primera columna. A continuación, anota el valor obtenido mediante el simulador. Compara ambos valores y determina si la medida es aceptable.

Medidas eléctricas en un circuito en serie Un multímetro es el aparato de medida empleado para medir todas las posibles medidas eléctricas en un circuito. Dispone de un dial central mediante el que se selecciona la magnitud y escala de medida óptima, tal y como has visto en los contenidos de la unidad.

Valor esperado (mA)

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

En este caso, vamos a utilizar el simulador de Tinkercad Circuits para realizar las medidas de resistencia eléctrica, corriente y voltaje en un circuito en serie compuesto por tres resistores con una tolerancia de ± 5 %: R1 = 1 kΩ, R2 = 3,3 kΩ y R3 = 4,8 kΩ.

Medida de resistencia equivalente Para medir la resistencia equivalente del circuito en serie con los tres resistores, es necesario comprobar que no están conectados a ninguna fuente de alimentación o pila. Accede con tu usuario a Tinkercad Circuits y monta el circuito en serie sobre una breadboard. Conecta el multímetro en modo óhmetro y comprueba que la medida de la resistencia equivalente se corresponde con la suma de los valores de los resistores conectados.

paso 3

Medida de voltajes en los componentes del circuito Para medir la tensión o el voltaje eléctrico de un componente, recuerda cambiar el multímetro a modo voltímetro y conectarlo en paralelo. Voltaje eléctrico

Valor esperado (V)

Valor medido (V)

R1 R2 R3 Suma de voltajes

Observa las conexiones de la figura para medir el voltaje en el resistor R1, anota la medida en la columna Valor medido y repite el procedimiento para los resistores R2 y R3 conectando los terminales del multímetro en los puntos apropiados. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y anota el valor de la suma de los resistores en la celda Valor esperado, y la medida realizada con el multímetro en la celda Valor medido. Compara ambos valores. Valor esperado (kΩ)

Valor medido (kΩ)

Resistencia equivalente

paso 2

120

Taller de tecnología. Medidas eléctricas en un circuito en serie

Valor medido (mA)

Corriente eléctrica

Medida de intensidad en el circuito Al circuito eléctrico tendrás que añadirle una pila o una fuente de alimentación. Al tratarse de un circuito en serie solo va a circular una corriente eléctrica, por lo que habrá que conectar el multímetro en modo amperímetro en serie con el resto de componentes del circuito. Utiliza una pila de 9 voltios disponible en la biblioteca de componentes.

A continuación, aplicando la fórmula que corresponda, calcula el voltaje de cada resistor y rellena la columna Valor esperado. Por último, compara los valores de la tabla entre sí y comprueba que la suma de los voltajes ha de ser igual que el valor de la batería.

121

El proyecto que se presenta en este taller pretende, mediante el uso de recursos prácticos, ayudar a las alumnas y a los alumnos a asimilar los conceptos de magnitudes eléctricas y de unidades de medida, así como la ejecución de circuitos eléctricos sencillos mediante el conexionado de dispositivos como baterías y resistores eléctricos. Para ello, se ha propuesto realizar una práctica completa que el propio docente puede decidir si hacerla en el aula taller o que se lleve a cabo de forma individual por los estudiantes desde su casa, dado que se emplearía el simulador TinkerCad Circuits. Como extensión, si hubiera posibilidad por disponibilidad de tiempo en clase y si se dispusiera de un multímetro digital, el docente podría combinar los contenidos y las actividades de este taller con la realización de circuitos reales utilizando recursos propios, a fin de que su alumnado pudiera realizar una comparativa de los resultados en un circuito serie mediante cálculos teóricos, medida eléctrica de magnitudes con el simulador e incluso, medida eléctrica de magnitudes mediante un multímetro. Centrándonos en el proyecto presentado en el libro, se propone que los alumnos y las alumnas monten un circuito serie compuesto de una batería y tres resistores. En primer lugar, se propone la medida de la resistencia eléctrica del conjunto de resistores conectados en serie. Se ha de hacer la observación de que para esta medida no se conectará la batería, ofreciéndose un gráfico de la conexión a modo de ejemplo. Dado que los valores resistivos de cada resistor son R1 = 1 kΩ, R2 = 3,3 kΩ y R3 = 4,8 kΩ, se espera que los estudiantes calculen una resistencia equivalente de 9,1 kΩ. Respecto a la medida de esta magnitud, se ha indicado que las resistencias tienen una tolerancia de +-5 %, lo que podría dar lugar a una medida de la suma de las tres resistencias como valor medio en un rango de [8 645 kΩ, 9 555 kΩ] debido a la acumulación positiva o negativa de las tolerancias de los resistores. Cualquier valor medido dentro del rango se podría dar como válido. Estos dos valores, calculado y medido, se anotarán en una tabla a fin de realizar una comparación entre ambos que permita decidir sobre la validez de la medida. En segundo lugar, se propone realizar, sobre el mismo circuito, una medida de la corriente o intensidad eléctrica, una vez que se conecte la batería de 9 V al conjunto de resistores en serie. Se proporciona un gráfico de guía en el que el alumnado habrá de insertar también en serie un amperímetro en el simulador. Esta misma guía es también válida en caso de realizarse el circuito con dispositivos reales. El cálculo teórico de la intensidad consistirá en aplicar la ley de Ohm a la resistencia equivalente, es decir, I = 9 V / 9 kΩ = 0,989 mA, lo que supone ser el valor esperado. Al realizar la medición mediante TinkerCad, el resultado de la medida habría de ser similar o igual a esta cifra, si bien es posible que el valor ofrecido sea de 989 µA, lo que hace que el alumnado tenga que lidiar con la relación entre mA y µA. Con los valores obtenidos, esperado y medido, los alumnos y las alumnas habrán de rellenar la tabla incluida en el texto, con el fin de comparar estos valores y proceder a su validación. En caso de llevar a cabo un circuito real y correspondiendo con la variabilidad de la resistencia equivalente debido a las tolerancias, y excluyendo posibles errores en la propia batería, un rango válido para esta magnitud podría ser de [0,94 mA; 1,04 mA]. Finalmente, en tercer lugar, se propone la medida de los valores de voltaje en cada uno de los resistores. El objetivo de esta práctica es observar que la energía eléctrica que se entrega desde la batería ha de repartirse proporcionalmente al valor de resistencia eléctrica de cada resistor. Así, habrán de realizarse los siguientes cálculos para obtener los valores esperados o calculados teóricamente cada resistor: 1 kΩ R1: V1 = 9 V · → V1 = 0,989 V 9 kΩ R2:

V2 = 9 V ·

3,3 kΩ → V1 = 3,263 V 9 kΩ

R3:

V3 = 9 V ·

4,8 kΩ → V1 = 4,747 V 9 kΩ

Los valores medidos han de ser similares a los esperados y serán recogidos en la tabla adjunta al texto. Se ha de indicar que, en este caso, para llevar a cabo la medida es suficiente con situar el voltímetro o multímetro en configuración de voltímetro, en paralelo con cada uno de los resistores para obtener cada una de las medidas de voltaje. El alumnado habrá de comprobar que la suma de voltajes corresponde con los 9 V de la batería. El docente habrá de hacer la observación de que es posible que dicha suma ofrezca un valor ligeramente superior o inferior a 9 voltios y los estudiantes han de tener el juicio crítico suficiente para entender que se trata de un error debido al uso de escasos decimales, es decir, un error de aproximación. Así, por ejemplo, si se utilizan los valores esperados anteriormente calculados, la suma será de: V = (0,989 V + 3,263 V + 4,747 V) = 8,999 V

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

9 ¿Cuál de las tres resistencias eléctricas del circuito

COMPRUEBA

de la siguiente figura tiene mayor voltaje? ¿Cuál tiene mayor intensidad a través de ella? Contesta a las preguntas sin realizar ningún cálculo y justifica tu respuesta. Tras la respuesta, realiza los cálculos apropiados para demostrar tu hipótesis.

Componentes eléctricos y simbología 1 Dibuja los símbolos eléctricos de los siguientes dispositivos: generador, interruptor (normalmente abierto), timbre, lámpara, batería y fusible.

2 ¿Cómo actúa un fusible cuando existe excesiva intensidad eléctrica en un circuito? 5V

Antes pensaba..., ahora pienso... Describe las diferencias entre la corriente continua y la corriente alterna.

R1 = 5 kW

– R2 = 8 kW

R3 = 10 kW

mas por las que circulan las diferentes corrientes y calcula el valor de la intensidad que cede la batería en miliamperios.

4 ¿Cuál es la resistencia de un cable de cobre de 5 kilómetros de longitud y de 3 milímetros de diámetro?

R1 = 1,2 kW

5 ¿Qué resistencia eléctrica tiene un circuito si se mide en el mismo una corriente eléctrica de 50 miliamperios cuando está alimentado por un voltaje de 12 voltios? 9V

7 Se pueden leer en un resistor las siguientes cuatro

R2 = 3,3 kW

R4 = 4,7 kW

c) Voltaje en la resistencia R1. R1

R1 = 100 W

+ 9V –

R2 = 100 X

R3 = 100 W

R4 = 100 W

19 Dibuja un esquema eléctrico de la configuración

12 V

14 V +

de un motor de corriente continua y de otro de corriente alterna. ¿Cuál es su principal diferencia?

–

20 ¿Qué función tiene el inducido en un alternador? ¿Y el inductor?

Efectos de la corriente eléctrica eléctrica

Describe qué indica el fenómeno físico propuesto por Joule y qué efecto produce.

La medida de magnitudes eléctricas 15 Dibuja el esquema que se emplea para medir corriente eléctrica en un circuito en serie compuesto de dos resistencias iguales.

REFLEXIONA R3

Reflexiona de manera individual y comparte en grupo la siguiente valoración sobre las actividades del desafío. Descarga la tabla completa en anayaeducacion.es.

Preparar la tarea. En el siguiente circuito:

Aspectos

a) Calcula la resistencia total y las corrientes que circulan por cada tramo. b) Si en el circuito la resistencia R2 se cortocircuitara, ¿qué valores obtendríamos entonces?

+ –

Piensa y comparte en pareja. Un microondas de 1,2 kW de potencia ha consumido en un mes de 30 días una energía de 46,8 KWh. ¿Cuál es el tiempo medio de uso del electrodoméstico por día?

Máquinas eléctricas

b) Intensidad que cede la batería.

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos 8

–

Copia el siguiente circuito en tu cuaderno y escribe el valor de cada resistencia a su lado. Una vez interpretados estos valores, calcula: a) Resistencia equivalente del circuito.

bandas: amarillo, violeta, amarillo, dorado. ¿Cuáles son los valores máximos y mínimos aceptables en este resistor?

17 Calcula el coste mensual de cocinar con una placa

14 Describe el funcionamiento del siguiente circuito que contiene un relé electromagnético, teniendo en cuenta que se puede operar desde el interruptor manual. ¿Qué elemento funciona cuando no se conecta el relé? ¿Qué ocurre cuando se cierra el interruptor manual?

+ –

Totalmente conseguido

Identifico dispositivos electrónico distintos y los conecto correctamente.

Bastante conseguido

…

Conseguido

…

Casi conseguido

…

Realizo montajes eléctricos sencillos.

…

El condensador

Reflexiono sobre la utilización de dispositivos más eficientes.

…

Utilizo las TIC para presentar mis creaciones y no encuentro dificultad en ello.

…

Asamblea de ideas. Teniendo en cuenta la fórmula V = C · Q, donde V es el voltaje que acumula un condensador, C es el valor de su capacidad y Q es el valor de carga en culombios que almacena el condensador, calcula:

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

a) ¿Qué voltaje aparece en un condensador de 100 mF al almacenar 400 culombios?

Comprueba cómo mejoran tus competencias con las herramientas de autoevaluación que encontrarás en anayaeducacion.es.

…

122

Trabaja con lo aprendido

2 mA – 20 mA – 200 mA – 2 A

Energía y potencia eléctrica de inducción de consumo medio 1,5 si cada día se utiliza un tiempo medio de 1 hora y se pagan los kWh a 0,20 €. Expresa el resultado en J y kWh.

El relé electromagnético

Las resistencias eléctricas

tas para medir correctamente una corriente eléctrica de 12,4 miliamperios?

R3 = 5,6 kW

6 Indica cuáles son los valores resistivos de las siguientes resistencias en función de los colores de las bandas.

13 Identifica cuál de los siguientes dieléctricos se uti-

16 ¿Qué escala utilizarías de las siguientes propues-

papel – ácido electrolítico – poliéster – tantalio – material cerámico – aire.

10 Dibuja el circuito en tu cuaderno, identifica las ra-

La ley de Ohm

c) ¿Qué capacidad tiene un condensador eléctrico si acumula 10 culombios cuando se conecta a una batería de 48 voltios? liza en condensadores no polarizados:

Las corrientes eléctricas 3

b) ¿Qué carga eléctrica acumula un condensador de 10 μF sometido a un voltaje de 120 voltios?

123

TIC Puede recordar a los alumnos y las alumnas que para ayudarles a estudiar, en anayaeducacion.es disponen de un esquema resumen de la unidad y de actividades interactivas «Aprende jugando». Evaluación Además de las actividades propuestas en el libro del alumnado, en anayaeducacion.es dispone de una actividad de autoevaluación interactiva y de fichas imprimibles de evaluación, de ejercitación, de profundización y de adaptación curricular. Aprendizaje cooperativo Dispone de los recursos «Asamblea de ideas» y «Preparar la tarea» a fin de que el alumnado conozca la mecánica para aplicar estas técnicas de aprendizaje cooperativo. Desarrollo del pensamiento Dispone de los recursos «Antes pensaba… ahora pienso…» y «Piensa y comparte en pareja» para que el alumnado aplique estas técnicas de pensamiento.

COMPRENDE Componentes eléctricos y simbología

1 Encontrarán los símbolos en el primer epígrafe de la unidad. 2 Un fusible es un dispositivo que consta de una cápsula de cristal en cuyo interior se encuentra conectado entre sus dos terminales un hilo metálico. Este hilo se funde al superar determinada temperatura. El fabricante ya ha probado la corriente eléctrica que provoca que el metal alcance dicha temperatura, por lo que el fusible se calibra como un limitador de intensidad; es decir, si la intensidad es mayor que la que provoca la temperatura de fusión, el fusible hará que la corriente eléctrica no circule por el circuito.

Las corrientes eléctricas

3 Antes pensaba… ahora pienso… La corriente continua, o directa, es aquella que circula entre dos puntos sin cambiar de sentido en el tiempo. La corriente alterna es la que circula entre dos puntos y cambia de sentido y de valor a lo largo del tiempo. En la definición de corriente alterna habría que añadir además que es un tipo de onda que carece de valor medio, pero este concepto no ha sido todavía estudiado por los estudiantes y su asimilación puede resultar compleja.

La ley de Ohm

4 Utilizando la fórmula propuesta en el epígrafe 3, y contando con que la resistividad del cobre medida en Ω · m es 1,68 · 10–8; la longitud, 5 000 metros; el diámetro, 0,003 metros, y considerando que se ha de calcular la sección del cable como si de un círculo se tratara, la resistencia buscada es: Calculamos la sección: S = 3,141592 · (0,0015)2 = 7,068 · 10–6 m2 Calculamos la resistencia: R =

L = S

1,68 · 10–8 Ω · m · 5 000 m 7,068 . 10–6 m2

= 11,88 Ω

5 Aplicando la ley de Ohm: R = 12 / 0,05 A = 240 Ω Las resistencias eléctricas

6 Resistencia con bandas roja-naranja-verde: 23 · 105 Ω = 2,3 MΩ Resistencia con bandas gris-naranja-roja: 83 · 102 Ω = 8,3 kΩ Resistencia con bandas azul-verde-violeta: 65 · 107 Ω = 650 MΩ

7 El resistor propuesto corresponde a una resistencia de 470 000 Ω con una tolerancia del 5 %. Así los valores, máximo y mínimo, tolerables son:

• Valor máximo: 470 000 + 470 000 · 0,05 = 470 000 · 1,05 = 493 500 Ω • Valor mínimo: 470 000 – 470 000 · 0,05 = 470 000 · 0,95 = 446 500 Ω Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

8 Preparar la tarea. En el circuito, el alumno o la alumna ha de indicar que no habrá corriente mientras el interruptor se mantenga abierto. a) Una vez que se cierra el interruptor, cada rama tendrá una R = 200 Ω y, al estar en paralelo ofrecerán una resistencia equivalente de 100 Ω. Finalmente, al aplicar la ley de Ohm, la corriente total será de I = 9 / 100 Ω = 90 mA. Al ser las dos ramas iguales, la corriente que circulará por cada una de ellas será de 45 mA. b) En el caso de cortocircuitar la resistencia R2, su rama ofrecería una resistencia de 100 Ω y estaría en paralelo con una resistencia de 200 Ω. Esto supone que: I1 = 9 V / 100 Ω = 90 mA I2 = 9 V / 200 Ω = 45 mA Intensidad total que entregaría la batería I = 90 mA + 45 mA = 135 mA.

9 Al ser un circuito con todos sus elementos en paralelo, todos ellos tendrán el mismo voltaje. El resistor con menor valor de resistencia será por el que circule mayor intensidad. Para demostrar esta afirmación, se realizan los siguientes cálculos: IR1 = 5 V / 5 kΩ = 1 mA IR2 = 5 V / 8 kΩ = 0,625 mA IR3 = 5 V / 10 kΩ = 0,5 mA Se observa que la resistencia de 5 kiloohmios es la menor de las tres y, por tanto, es la que mayor corriente eléctrica tendrá en su rama. Por el contrario, la resistencia de mayor valor, la de 10 kiloohmios, será por la que circule menor corriente.

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

9 ¿Cuál de las tres resistencias eléctricas del circuito

COMPRUEBA

Componentes eléctricos y simbología 1 Dibuja los símbolos eléctricos de los siguientes dispositivos: generador, interruptor (normalmente abierto), timbre, lámpara, batería y fusible.

2 ¿Cómo actúa un fusible cuando existe excesiva in5V

Las corrientes eléctricas Antes pensaba..., ahora pienso... Describe las diferencias entre la corriente continua y la corriente alterna.

R1 = 5 kW

– R2 = 8 kW

R3 = 10 kW

mas por las que circulan las diferentes corrientes y calcula el valor de la intensidad que cede la batería en miliamperios.

4 ¿Cuál es la resistencia de un cable de cobre de 5 kilómetros de longitud y de 3 milímetros de diámetro?

5 ¿Qué resistencia eléctrica tiene un circuito si se

7 Se pueden leer en un resistor las siguientes cuatro

R1 = 1,2 kW

R3 = 5,6 kW

R2 = 3,3 kW

R4 = 4,7 kW

Copia el siguiente circuito en tu cuaderno y escribe el valor de cada resistencia a su lado. Una vez interpretados estos valores, calcula: a) Resistencia equivalente del circuito.

bandas: amarillo, violeta, amarillo, dorado. ¿Cuáles son los valores máximos y mínimos aceptables en este resistor?

+ 9V –

122

R1 = 100 W

R2 = 100 X

R3 = 100 W

R4 = 100 W

que contiene un relé electromagnético, teniendo en cuenta que se puede operar desde el interruptor manual. ¿Qué elemento funciona cuando no se conecta el relé? ¿Qué ocurre cuando se cierra el interruptor manual?

+ –

12 V

14 V +

–

circuito:

17 Calcula el coste mensual de cocinar con una placa

Piensa y comparte en pareja. Un microondas de 1,2 kW de potencia ha consumido en un mes de 30 días una energía de 46,8 KWh. ¿Cuál es el tiempo medio de uso del electrodoméstico por día?

R3 = 5,6 kX

R2 = 3,3 kX

R4 = 4,7 kX

19 Dibuja un esquema eléctrico de la configuración de un motor de corriente continua y de otro de corriente alterna. ¿Cuál es su principal diferencia?

20 ¿Qué función tiene el inducido en un alternador? ¿Y el inductor?

Efectos de la corriente eléctrica eléctrica

R1 = 1,2 kX

Máquinas eléctricas

Describe qué indica el fenómeno físico propuesto por Joule y qué efecto produce.

La medida de magnitudes eléctricas 15 Dibuja el esquema que se emplea para medir corriente eléctrica en un circuito en serie compuesto de dos resistencias iguales.

b) Intensidad que cede la batería. c) Voltaje en la resistencia R1. R1

REFLEXIONA R3

Reflexiona de manera individual y comparte en grupo la siguiente valoración sobre las actividades del desafío. Descarga la tabla completa en anayaeducacion.es.

Preparar la tarea. En el siguiente circuito:

Aspectos

a) Calcula la resistencia total y las corrientes que circulan por cada tramo. b) Si en el circuito la resistencia R2 se cortocircuitara, ¿qué valores obtendríamos entonces?

2 mA – 20 mA – 200 mA – 2 A

10 En el siguiente gráfico se han representado las diferentes corrientes que circulan por este

Energía y potencia eléctrica

14 Describe el funcionamiento del siguiente circuito

–

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos 8

tas para medir correctamente una corriente eléctrica de 12,4 miliamperios?

de inducción de consumo medio 1,5 si cada día se utiliza un tiempo medio de 1 hora y se pagan los kWh a 0,20 €. Expresa el resultado en J y kWh.

El relé electromagnético

mide en el mismo una corriente eléctrica de 50 miliamperios cuando está alimentado por un voltaje de 12 voltios?

Las resistencias eléctricas 6 Indica cuáles son los valores resistivos de las siguientes resistencias en función de los colores de las bandas.

13 Identifica cuál de los siguientes dieléctricos se uti-

16 ¿Qué escala utilizarías de las siguientes propues-

papel – ácido electrolítico – poliéster – tantalio – material cerámico – aire.

10 Dibuja el circuito en tu cuaderno, identifica las ra-

La ley de Ohm

c) ¿Qué capacidad tiene un condensador eléctrico si acumula 10 culombios cuando se conecta a una batería de 48 voltios? liza en condensadores no polarizados:

tensidad eléctrica en un circuito?

b) ¿Qué carga eléctrica acumula un condensador de 10 μF sometido a un voltaje de 120 voltios?

+ –

El condensador 12

Totalmente conseguido

Identifico dispositivos electrónico distintos y los conecto correctamente.

Bastante conseguido

…

Conseguido

…

Casi conseguido

…

Realizo montajes eléctricos sencillos.

…

Reflexiono sobre la utilización de dispositivos más eficientes.

…

Utilizo las TIC para presentar mis creaciones y no encuentro dificultad en ello.

…

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

a) ¿Qué voltaje aparece en un condensador de 100 mF al almacenar 400 culombios?

Comprueba cómo mejoran tus competencias con las herramientas de autoevaluación que encontrarás en anayaeducacion.es.

…

123

+ 9V –

Para calcular el valor de la corriente que cede la pila de 9 V, se habrán de calcular primero los pares de resistores en paralelo: R12 = [(1,2 kΩ · 3,3 kΩ) / (1,2 kΩ + 3,3 kΩ)] = 0,88 kΩ R34 = [(5,6 kΩ · 4,7 kΩ) / (5,6 kΩ + 4,7 kΩ)] = 2,555 kΩ Al encontrarse conectados en serie, ambos valores han de sumarse: R = R12 + R34 = 0,88 + 2,555 = 3,435 kΩ De esta forma, al aplicar la ley de Ohm se obtendrá el valor de la corriente que circula por la batería: I = 9 V / 3,435 kΩ = 2,6198 mA

11 En este circuito se observa que se ha conectado una pila con un conjunto de dos resistencias en paralelo y con una tercera resistencia en serie. a) R = [(1,2 kΩ · 4,7 kΩ) / (1,2 kΩ + 4,7 kΩ)] + 0,3 kΩ = 1,256 kΩ b) I = 5 V / 1,256 kΩ = 3,98 mA c) VR3 = 3,98 mA · 0,3 KΩ = 1,194 V

El condensador

12 Asamblea de ideas. a) V = Q / C = 400 C / 0,1 F = 4 000 V b) Q = V · C = 120 V · 10 · 10–6 F = 0,0012 C c) C = Q / V = 10 C / 48 V = 0,2083 F

13 Los dieléctricos habituales son: el papel, el poliéster, el material cerámico y el aire. El relé electromagnético

14 El montaje consta de dos circuitos que comparten el relé electromagnético. El circuito de la izquierda dispone de una pila, una resistencia que limita la corriente y un interruptor. Todos ellos se encuentran conectados con la bobina de un relé. De esta forma, cada vez que se pulsa el interruptor la bobina del relé se excitará magnéticamente. Por otro lado, el circuito de la derecha consta de dos ramas en paralelo, cada una de ellas conectada a uno de los terminales de un conmutador. En situación de reposo se encuentra conectada una pila de 14 voltios sin otro elemento en este circuito, por lo que se puede considerar que la pila se encuentra en cortocircuito y posiblemente se estropee. Cuando la bobina del relé se encuentre excitada, el conmutador cambiará de posición, cerrando el circuito correspondiente al montaje serie de la batería de 12 voltios que alimentará cuatro lámparas en paralelo.

La medida de magnitudes eléctricas

15 El esquema solicitado constará de un circuito serie dotado de una batería, un amperímetro y dos resistencias en serie, tal y como se ha representado en la siguiente figura: A

+ –

16 La escala correcta sería la de 20 mA.

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

9 ¿Cuál de las tres resistencias eléctricas del circuito

COMPRUEBA

Componentes eléctricos y simbología 1 Dibuja los símbolos eléctricos de los siguientes dispositivos: generador, interruptor (normalmente abierto), timbre, lámpara, batería y fusible.

2 ¿Cómo actúa un fusible cuando existe excesiva in5V

Antes pensaba..., ahora pienso... Describe las diferencias entre la corriente continua y la corriente alterna.

R1 = 5 kW

– R2 = 8 kW

R3 = 10 kW

mas por las que circulan las diferentes corrientes y calcula el valor de la intensidad que cede la batería en miliamperios.

4 ¿Cuál es la resistencia de un cable de cobre de 5 kilómetros de longitud y de 3 milímetros de diámetro?

5 ¿Qué resistencia eléctrica tiene un circuito si se

7 Se pueden leer en un resistor las siguientes cuatro

R1 = 1,2 kW

R3 = 5,6 kW

R2 = 3,3 kW

R4 = 4,7 kW

Copia el siguiente circuito en tu cuaderno y escribe el valor de cada resistencia a su lado. Una vez interpretados estos valores, calcula:

c) Voltaje en la resistencia R1. R1

+ 9V –

122

R1 = 100 W

R2 = 100 X

R3 = 100 W

R4 = 100 W

12 V

14 V +

–

Máquinas eléctricas 19 Dibuja un esquema eléctrico de la configuración de un motor de corriente continua y de otro de corriente alterna. ¿Cuál es su principal diferencia?

20 ¿Qué función tiene el inducido en un alternador?

+ –

El condensador 12

El coste económico se calcularía multiplicando esta energía por el precio del kWh:

¿Y el inductor?

Coste mensual = 45 kWh · 0,11 € = 4,95 €

Describe qué indica el fenómeno físico propuesto por Joule y qué efecto produce.

La medida de magnitudes eléctricas 15 Dibuja el esquema que se emplea para medir corriente eléctrica en un circuito en serie compuesto de dos resistencias iguales.

En julios, esta cantidad sería calculada convirtiendo los vatios por su equivalencia en julios por segundos y, por tanto, exigiría cambiar las horas a segundos:

Reflexiona de manera individual y comparte en grupo la siguiente valoración sobre las actividades del desafío. Descarga la tabla completa en anayaeducacion.es. R4

E = P · t = 1 500 W · 1 h · 30 días = 45 000 Wh = 45 kWh

Efectos de la corriente eléctrica eléctrica

Aspectos

17 Energía consumida:

Piensa y comparte en pareja. Un microondas de 1,2 kW de potencia ha consumido en un mes de 30 días una energía de 46,8 KWh. ¿Cuál es el tiempo medio de uso del electrodoméstico por día?

REFLEXIONA R3

Preparar la tarea. En el siguiente circuito: a) Calcula la resistencia total y las corrientes que circulan por cada tramo. b) Si en el circuito la resistencia R2 se cortocircuitara, ¿qué valores obtendríamos entonces?

14 Describe el funcionamiento del siguiente circuito

+ –

Energía y potencia eléctrica

17 Calcula el coste mensual de cocinar con una placa

b) Intensidad que cede la batería.

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos 8

2 mA – 20 mA – 200 mA – 2 A

Energía y potencia eléctrica

–

a) Resistencia equivalente del circuito.

bandas: amarillo, violeta, amarillo, dorado. ¿Cuáles son los valores máximos y mínimos aceptables en este resistor?

tas para medir correctamente una corriente eléctrica de 12,4 miliamperios?

de inducción de consumo medio 1,5 si cada día se utiliza un tiempo medio de 1 hora y se pagan los kWh a 0,20 €. Expresa el resultado en J y kWh.

El relé electromagnético

mide en el mismo una corriente eléctrica de 50 miliamperios cuando está alimentado por un voltaje de 12 voltios?

Las resistencias eléctricas 6 Indica cuáles son los valores resistivos de las siguientes resistencias en función de los colores de las bandas.

13 Identifica cuál de los siguientes dieléctricos se uti-

16 ¿Qué escala utilizarías de las siguientes propues-

papel – ácido electrolítico – poliéster – tantalio – material cerámico – aire.

10 Dibuja el circuito en tu cuaderno, identifica las ra-

La ley de Ohm

c) ¿Qué capacidad tiene un condensador eléctrico si acumula 10 culombios cuando se conecta a una batería de 48 voltios? liza en condensadores no polarizados:

tensidad eléctrica en un circuito?

Las corrientes eléctricas 3

b) ¿Qué carga eléctrica acumula un condensador de 10 μF sometido a un voltaje de 120 voltios?

Totalmente conseguido

Identifico dispositivos electrónico distintos y los conecto correctamente.

Bastante conseguido

…

Conseguido

…

Casi conseguido

…

Realizo montajes eléctricos sencillos.

…

Reflexiono sobre la utilización de dispositivos más eficientes.

…

Utilizo las TIC para presentar mis creaciones y no encuentro dificultad en ello.

…

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS

a) ¿Qué voltaje aparece en un condensador de 100 mF al almacenar 400 culombios?

Comprueba cómo mejoran tus competencias con las herramientas de autoevaluación que encontrarás en anayaeducacion.es.

…

E = 45 000 (J/s) h = 45 000 (J/s) h · 3 600 s/h = 162 000 000 J = 162 MJ 123

18 Piensa y comparte en pareja. • Potencia: P = 1 200 W. • Energía: E = 46 800 Wh. • Tiempo total: T = E / P = 468 000 / 1 200 = 390 horas. • Tiempo medio diario: t = 390 horas / 30 días = 13 horas. Máquinas eléctricas

19 Los siguientes esquemas corresponden con las conexiones eléctricas de un motor de corriente continua (a la izquierda) y de corriente alterna (a la derecha). Escobillas de conexión del colector de delgas Estator

Rotor

+ –

Inducción magnética de voltaje Estator

+ –

Rotor

Un motor de corriente continua tiene varias configuraciones y la que se ha representado ha sido la de un motor de corriente continua en configuración serie. Cada una de las partes del motor, rotor y estator se pueden asociar con una resistencia eléctrica y ambas se conectan por medio del colector de delgas. Es decir que ambos, rotor y estator, tienen que estar físicamente conectados para que el rotor gire. Por otro lado, en el caso de un motor de corriente alterna dicha conexión entre ambas partes no existe. Una batería externa hará circular corriente por el estator en el que se inducirá un campo magnético que afectará a la bobina del rotor. Dicha inducción magnética será la responsable del giro del rotor.

20 El inductor en un alternador será la parte móvil de la máquina que gira al ritmo de frecuencia del campo magnético. Por otro lado, el inducido es la parte fija y exterior de la máquina o estator, y sobre él inducirá el campo magnético del inductor de forma que se genera un voltaje. Obsérvese que en este caso al tratarse de un alternador, o generador, de energía eléctrica, los roles del inductor e inducido se intercambian al tratarse de una máquina reversible.

Efectos de la corriente eléctrica

21 Se pretende que el alumnado amplíe la información que aparece en el libro sobre el efecto Joule y sea capaz de describirlo con sus propias palabras.

REFLEXIONA En esta unidad, su alumnado habrá dado sus primeros pasos en la secuencia de aprendizaje del «Desafío» propuesto. Para ello, habrá recogido y analizado datos para estudiar la posibilidad de conseguir un ahorro energético en su hogar, habrá investigado la eficiencia de distintos modelos de luminarias, se habrá familiarizado con la conexión de dispositivos electrónicos y la medida de magnitudes eléctricas y habrá aprendido a utilizar ledes para diferentes aplicaciones. Su alumnado dispone en anayaeducacion.es de un cuestionario que le ayudará a reflexionar sobre su propio desempeño en las tareas propuestas en esta unidad. Conviene revisar de forma grupal aquellos aspectos en los que el propio alumnado haya detectado un margen de mejora.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS Su alumnado dispone, también en anayaeducacion.es, de una prueba que le ayudará a evaluar su nivel de adquisición de las habilidades puestas en juego durante la realización del «Desafío» propuesto.

Anotaciones

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