### ACTIVIDAD

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CORRIENTE ELÉCTRICA

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Observa cómo funciona un circuito eléctrico

3. - Un vaso
   - Una botella de vinagre o ácido
     muriático (desmanchador de pisos)
   - Un trozo de alambre de cobre o de
     tubo de cobre (de las que se usan
     para las conducciones de agua)
   - Un sacapuntas metálico o trozo de
     lata de zinc
   - Cables eléctricos
   - Un bombillo de linterna
   - Llena el frasco de cristal con el vinagre
     o el ácido muriático evitando que tus
     ojos tengan contacto con esta sustancia.
   - Con un extremo de uno de los cables,
     ata el sacapuntas, y con el extremo de
     otro cable, conecta el trozo de cobre.
   - Introduce ambos elementos en el
     frasco con vinagre o ácido.
   - Conecta muy bien los extremos libres
     de los dos cables a cada terminal del led
     o bombillo de linterna. El polo positivo
     con la tubería de cobre y el negativo con
     el sacapuntas o tira de zinc.
   - ¿Qué es lo que fluye al bombillo y es transformado en luz?
   - Describe el funcionamiento de una pila
   - ¿Por qué crees que se enciende el LED? ¿Bajo qué condiciones
     permanecerá encendido éste? Explica.
   - ¿Qué sucedería si colocas mucho cobre y poco zinc (o viceversa)
     en la reacción? Argumenta.
   - Describe el funcionamiento de las pilas recargables
   - ¿Qué ventajas tienen las pilas de cadmio o las que utilizan litio?
     Explica

Aprende a construir una pila
Actividad experimental 1: Construcción de una pila

1. La estructura de la pila (fabricada durante la actividad
   experimental) tiene dos electrodos que suelen ser de
   carácter metálico (ej. zinc, magnesio y cobre) y un
   electrolito cuya función es la conducción de la
   corriente eléctrica (ej. vinagre).
   Desde luego, dicha pila posee una intensidad de
   corriente muy baja, por lo que sólo podemos hacer
   funcionar algo que requiera para ello una potencia
   muy pequeña, como es el caso del LED.

2. En este escenario, los átomos de zinc se oxidan,
   pierden electrones y pasan a la disolución como
   iones positivos. Simultáneamente, los iones positivos
   de cobre que están en la disolución, se reducen,
   ganan electrones y se depositan como átomos de
   cobre metálico sobre el electrodo de cobre. Las
   reacciones descritas anteriormente pueden
   representarse de la siguiente manera:

3. Si se acaba el Zn o el
   Cu2+, no puede producirse
   la oxidación o la reducción.
   Esto es lo que ocurre
   cuando se "gasta" una pila.
   Si se abre el circuito
   electrónico, no puede
   producirse la corriente
   electrónica. Es lo que
   ocurre cuando apagamos el
   aparato eléctrico que
   "funciona a pilas"

Realiza el experimento de Corriente eléctrica
Actividad experimental 2: Corriente eléctrica con brújula

- 20 cm de cable.
- Una pila eléctrica.
- Una brújula (Si no tienes
  brújula, puedes construir una con
  aguja, agua y un recipiente).
- Imán.
- Icopor o corcho.

- Arma tu brújula:
  Toma una aguja e imántala, frotándola
  en un solo sentido contra un imán.
  Colócala encima de un icopor o un
  corcho, y luego pon el corcho con la
  aguja sobre el agua. (Observa la
  fotografía)
- Espera que la brújula se oriente de
  acuerdo el campo magnético de la
  Tierra.
- Sitúa el cable sobre la brújula
  procurando que éste quede paralelo a la
  aguja.
- Conecta el cable a la pila por ambos
  extremos durante momentos cortos (ya
  que estarías haciendo cortos circuitos
  con la pila)

- ¿Qué observas en el movimiento de la aguja? Describe.
- Ahora cambia la posición de la pila (cambio de polaridad) y vuelve
  a conectar los cables. ¿Qué observas en el movimiento de la aguja?
  Describe.
- ¿Qué sucede con la corriente cuando hay un cambio de polaridad?
  Explica.
- ¿Cuál es el sentido de la corriente en un circuito eléctrico y en qué
  sentido se mueven los electrones? Explica.
- Haz un dibujo que muestre los movimientos de electrones, de la
  corriente eléctrica y de la brújula.

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

1. Cuando se conecta un trozo de alambre
   conductor entre los polos de una batería, las
   vibraciones de sus átomos hacen que algunos
   electrones de valencia abandonen su órbita y
   se conviertan en electrones libres. Luego se
   forma la banda de conducción o nube de
   electrones con movimiento: el nivel de energía
   donde la atracción del núcleo del átomo sobre
   los electrones es más débil. Ese nivel
   corresponde a la última órbita del átomo, la
   que puede compartir así sus electrones entre
   el resto de los átomos de un cuerpo,
   permitiendo que se desplacen por el mismo
   en forma de nube electrónica.

   BC= Banda de conducción
   BV= Banda de Valencia

2. Cuando un átomo es excitado empleando
   corriente eléctrica, luz, calor, etc., alguno de
   sus electrones pueden absorber energía,
   saltar a la banda de conducción y desplazarse
   de una molécula a otra dentro de un cuerpo.
   De esta manera, los electrones libres viajan
   hacia el polo positivo de la batería.

   BC= Banda de conducción
   BV= Banda de Valencia

3. A este fenómeno se le da el
   nombre de "corriente de
   electrones", lo cual significa que
   esos pocos electrones saltan de la
   banda de valencia a la banda de
   conducción dejando un vacío
   vacante en la banda de Valencia. A
   dicho vacío se le da el nombre de
   “Hueco” y, como los electrones
   tienen carga negativa, se dirigirían
   hacia el polo positivo. De ahí que se
   afirme que el sentido físico de la
   circulación es de negativo a
   positivo.

   Figura ‘corriente de electrones
   y corriente de huecos’

4. Sin embargo, para propósitos de
   aplicación de los conceptos de las
   corrientes en actividades científicas
   o en actividades de uso cotidiano
   (como la resolución de ejercicios y
   el análisis de circuitos), se suele
   tomar del polo positivo hacia el
   polo negativo como sentido de la
   corriente eléctrica, ya que facilita el
   cálculo. Se lo llama ‘sentido
   técnico’. El otro modelo, llamado
   ‘sentido físico’, corresponde al
   movimiento de los electrones o
   carga.

   Figura ‘sentido técnico de la
   corriente eléctrica’

5. No debe confundirse el flujo de carga con
   la corriente eléctrica, o sea: En un metal,
   los electrones de valencia tienen libertad
   para moverse, están deslocalizados, es
   decir, no se pueden asociar a ningún
   núcleo atómico porque están continua-
   mente moviéndose de forma caótica, de
   forma similar a las moléculas de un gas.
   Ahora bien, que se desplacen no quiere
   decir que haya una corriente eléctrica. El
   movimiento que llevan a cabo es caótico,
   de forma que en conjunto el desplaza-
   miento de unos electrones se compensa
   con el de otros, y el resultado es que el
   movimiento neto de cargas es práctica-
   mente nulo.

   Figura ‘sentido técnico de la
   corriente eléctrica’

6. Cuando aplicamos un campo eléctrico a
   un metal, son los electrones libres los que
   constituyen el flujo de carga y comienzan
   a moverse en el conductor, modificando su
   movimiento aleatorio de tal manera que se
   arrastran lentamente en dirección opuesta
   a la del campo eléctrico. De esta forma la
   velocidad total de un electrón pasa a ser la
   velocidad que tenía en ausencia de campo
   eléctrico más la provocada por el campo
   eléctrico. Así, la trayectoria de este elec-
   trón se ve modificada. Aparece entonces
   una velocidad neta de los electrones en un
   sentido: ‘velocidad de arrastre’ , la cual es
   muy lenta a diferencia del movimiento
   propio del electrón. Esta da origen a una
   corriente neta dentro del conductor

7. Si se unen, mediante un conductor, dos
   cuerpos cargados, los electrones pasan de un
   cuerpo a otro hasta que ambos estén al
   mismo potencial eléctrico. Para que la
   corriente sea permanente entre los dos puntos
   unidos por un conductor, debe existir una
   diferencia de potencial permanente, es decir,
   un campo eléctrico. Sólo en este caso, los
   electrones son impulsados por una fuerza
   debida al campo eléctrico, originándose así la
   corriente eléctrica.
   Para determinar la magnitud de la corriente
   eléctrica, llamada también la intensidad de
   corriente eléctrica se debe calcular la cantidad
   de carga (suma de la carga de todos los
   electrones) que atraviesa el área transversal
   del conductor en una unidad de tiempo:

8. Así:
   Donde:
   I es la intensidad de corriente
   q es la carga eléctrica
   t es el tiempo que demora en atravesar la
   carga la sección transversal

9. En el sistema internacional se emplea como
   unidad de intensidad el amperio (A), que es el
   paso a través de un conductor eléctrico de un
   Coulomb de carga eléctrica en un segundo:

   Se denomina amperio en honor al científico
   francés Andre Marie Ampère(1775-1836).
   Suelen emplearse también el miliamperio (mA)
   y el microamperio (μA) equivalente
   respectivamente

10. Es decir: Un ampere equivale a una carga
    eléctrica de un coulomb por segundo
    (1C/seg ) circulando por un circuito
    eléctrico, o lo que es igual, 6 300 000 000
    000 000 000 = (6,3 · 1018) (seis mil
    trescientos billones) de electrones por
    segundo fluyendo por el conductor de
    dicho circuito.
    Por tanto, la intensidad ( I ) de una
    corriente eléctrica equivale a la cantidad
    de carga eléctrica ( Q ) en coulomb, que
    fluye por un circuito cerrado en una
    unidad de tiempo.

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

Observa con atención la siguiente animación
Corriente contínua y corriente alterna

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¿Qué ventajas y desventajas tiene cada una
de las corrientes?

1.

¿Qué consecuencias tiene el movimiento
desordenado de los electrones tal como
las continuas colisiones con los núcleos
atómicos para el cable y la trasmisión de
la corriente eléctrica?

2.

¿Qué ventajas y desventajas tiene cada
una de las corrientes continuas y alternas?

3.

¿Qué tipo de corriente elèctrica utiliza el
celular para su funcionamiento? Argumenta
tu respuesta.

4.

¿Qué tipo de corriente elèctrica utiliza una
plancha para su funcionamiento? Explica tu
respuesta.

5.

Escribe cinco electrodomésticos que
requieran cada una de las corrientes
eléctricas para funcionar.

6.

Realiza un análisis corto sobre la
problemática del medio ambiente,
tendiendo en cuenta la pregunta siguiente.

7.

¿Cuál de las dos corrientes es menos
perjudicial para el medio ambiente?
Explica.

8.

Realiza un mapa conceptual sobre la
corriente continua y alterna.