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Versión 3 ALCALDIA DE VILLAVICENCIO FR-1585-GA05 PROCESO DE EDUCACION MUNICIPAL Subproceso Instituciones Educativas- Gestión Académica y de Convivencia Escolar Vigencia:06/09/2019 EVALUACIÓN, GUIA, TALLER, REFUERZO Y RECUPERACIÓN Documento controlado Página 1 de 1 INSTITUCION EDUCATIVA COLEGIO MIGUEL ANGEL MARTIN “Educamos para una cultura de la vida, su calidad y su sentido” Cra.35 No.15-60 Nuevo Ricaurte-Tel: 6723175-E.mail : [email protected] Evaluación Recuperación Guía X Taller Refuerzo Periodo 4 Grado Asignatura FISICA fecha Nombre del docente FERNEY HERRERA CUBILLOS Nombre del estudiante FISICA 6° APRENDIZAJE AUTONOMO 12 CONDUCTORES ELECTRICOS En los fenómenos eléctricos se observa que el comportamiento de la materia respecto a la transmisión de electricidad es muy diverso. Existen medios materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estas sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos. Entre ellos se encuentran la seda, el vidrio, la madera, la porcelana, etc. Por el contrario, hay otros materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad. En este caso se dice que los medios o sustancias son conductores. Los medios conductores más característicos son los metales. Algunos elementos como el silicio o el germanio presentan una oposición intermedia entre los aislantes y los conductores, pero distinta. A estos elementos se les denomina semiconductores. El aire y la mayoría de los gases, normalmente son malos conductores, ya que solo conducen electricidad en ocasiones especiales. Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la electrónica. Desde un punto de vista atómico, en un conductor los electrones se encuentran ligados con menor firmeza, por lo cual pueden moverse con mayor libertad dentro del material. En el interior de un material aislante los electrones se encuentran ligados muy firmemente a los núcleos, por tanto no existen electrones libres. Mientras en un semiconductor la existencia de electrones libres es mínima. En 1911, el físico holandés Keike Kamerling Onnes descubrió que algunos materiales, al ser expuestos a temperaturas muy bajas aproximadamente al cero absoluto, cerca de -273°C, mejoraban su conductividad notablemente, y ofrecían una resistencia casi nula al movimiento de las cargas eléctricas. Este fenómeno se denominó superconductividad. Posteriormente, en 1987, se descubrió la superconductividad a temperaturas más altas (temperaturas mayores a 100 K, es decir, 173 °C). ACTIVIDAD 1. Respecto al contenido anterior explique con sus palabras, ¿qué significa un dieléctrico? y nombre materiales que tengan esta propiedad. 2. Indague sobre los tipos de alambre conductores que se emplean para la redes eléctricas y circuitos eléctricos 3. Dibuje un diodo semiconductor , y especifique cuál es su función 4. Que descubrió Keike kamerling Onnes sobre la superconductividad 5. El aire y los gases son malos conductores, explique su respuesta. 6. De la siguiente lista de materiales determine si en conductor semiconductor o no conductor Agua Aluminio Cobre Madera Seda Silicio Oro Porcelana 7. Elabore un mapa conceptual sobre materiales conductores

Nombre del docente FERNEY HERRERA CUBILLOS FISICA 6 ......o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anión

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“Educamos para una cultura de la vida, su calidad y su sentido” Cra.35 No.15-60 Nuevo Ricaurte-Tel: 6723175-E.mail : [email protected]

Evaluación Recuperación Guía X Taller Refuerzo

Periodo 4 Grado Asignatura FISICA fecha

Nombre del docente FERNEY HERRERA

CUBILLOS

Nombre del estudiante

FISICA 6° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

CONDUCTORES ELECTRICOS

En los fenómenos eléctricos se observa que el comportamiento de la materia respecto a la transmisión de

electricidad es muy diverso. Existen medios materiales en los que las cargas eléctricas no se transmiten, estas

sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos. Entre ellos se encuentran la seda, el vidrio, la madera, la

porcelana, etc. Por el contrario, hay otros materiales en los que las cargas eléctricas se transmiten con facilidad.

En este caso se dice que los medios o sustancias son conductores. Los medios conductores más característicos

son los metales. Algunos elementos como el silicio o el germanio presentan una oposición intermedia entre los

aislantes y los conductores, pero distinta. A estos elementos se les denomina semiconductores. El aire y la

mayoría de los gases, normalmente son malos conductores, ya que solo conducen electricidad en ocasiones

especiales. Los semiconductores se utilizan en la construcción de transistores y son de gran importancia en la

electrónica.

Desde un punto de vista atómico, en un conductor los electrones se encuentran ligados con menor firmeza, por

lo cual pueden moverse con mayor libertad dentro del material. En el interior de un material aislante los

electrones se encuentran ligados muy firmemente a los núcleos, por tanto no existen electrones libres. Mientras

en un semiconductor la existencia de electrones libres es mínima. En 1911, el físico holandés Keike Kamerling

Onnes descubrió que algunos materiales, al ser expuestos a temperaturas muy bajas aproximadamente al cero

absoluto, cerca de -273°C, mejoraban su conductividad notablemente, y ofrecían una resistencia casi nula al

movimiento de las cargas eléctricas. Este fenómeno se denominó superconductividad. Posteriormente, en 1987,

se descubrió la superconductividad a temperaturas más altas (temperaturas mayores a 100 K, es decir, 173 °C).

ACTIVIDAD 1. Respecto al contenido anterior explique con sus palabras, ¿qué significa un dieléctrico? y nombre materiales que

tengan esta propiedad.

2. Indague sobre los tipos de alambre conductores que se emplean para la redes eléctricas y circuitos eléctricos

3. Dibuje un diodo semiconductor , y especifique cuál es su función

4. Que descubrió Keike kamerling Onnes sobre la superconductividad

5. El aire y los gases son malos conductores, explique su respuesta.

6. De la siguiente lista de materiales determine si en conductor semiconductor o no conductor

Agua

Aluminio

Cobre

Madera

Seda

Silicio

Oro

Porcelana

7. Elabore un mapa conceptual sobre materiales conductores

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FISICA 7° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

El ATOMO El átomo tiene partículas llamadas subatómicas que son conocidas como protones con carga positiva, los electrones de carga

negativa y los neutrones de carga neutra, pero también conocemos que los átomos pueden ganar o perder electrones y de

esta manera clasificamos los átomos como cargados positiva o negativamente

Si el número de protones y electrones son iguales, ese átomo es eléctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion (anión si es negativa y catión si es positiva)

Observando la imagen de la izquierda se encuentra un átomo con un número igual de electrones y protones que se define

como átomo neutro, mientras en la imagen del centro se observa un átomo con 4 protones y 3 electrones lo que indica que

es mayor la cantidad de partículas positivas y por lo tanto el átomo es positivo o llamado catión y finalmente la imagen de

la izquierda muestra un átomo con más partículas negativas que positivas que se conoce átomo negativo o anión ; no sobra

recordar que el número de protones siempre será igual al número de neutrones que se encuentran en el núcleo

La interacción entre la cargas produce una fuerza de atracción o de repulsión, y esta se puede calcular mediante una ecuación

𝑭 = 𝟗 𝒙 𝑸𝟏 𝒙 𝑸𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟗

𝒓𝟐

Donde Q1 y Q2 son las cargas en interacción, r es la distancia entre las cargas y l fuerza resultante es en Newton

Veamos un ejemplo

Ejemplo Determine la fuerza entre las carga Q1 de 5 Coulomb y Q2 de 8 Coulomb que se encuentran a 2 m de distancia

Solución: sacamos los datos que nos suministra el enunciado anterior Q1= 5C Q2=8C r= 2m

Ahora reemplazamos en la ecuación de fuerza, así:

𝑭 = 𝟗 𝒙 𝑸𝟏 𝒙 𝑸𝟐 𝒙 𝟏𝟎𝟗

𝒓𝟐

𝑭 = 𝟗 𝒙 𝟓𝑪 𝒙 𝟖𝑪 𝒙 𝟏𝟎𝟗

[𝟐𝒎]𝟐 Multiplicamos 9, 5 y 8 además evaluamos (2m)2 que es 4m2

𝑭 = 𝟑𝟔𝟎 𝑪 𝒙𝟏𝟎𝟗

𝟒𝒎𝟐 = 𝟗𝟎 𝒙𝟏𝟎𝟗 𝑵𝒆𝒘𝒕𝒐𝒏

Actividad

De acuerdo con la cantidad de partículas dibuja el átomo

y luego nombra si el átomo es anión, catión o neutro

1. Seis neutrones , siete electrones y seis protones

2. Cinco electrones, tres protones y seis neutrones

3. Siete neutrones, sietes protones y cinco electrones

Consulte sobre la atracción y repulsión de las cargas

eléctricas conocida como ley de signos y responda falso o

verdadera cada proposición.

4. Dos cargas de una positiva y otra negativa se repelen

o separan entre si ___________________

5. Dos cargas positivas se atraen mutuamente

________________

6. Una carga positiva y otra negativa se atraen

mutuamente entre si ___________________

7. Un átomo que pierde electrones es (anión o catión)

________________.

8. Determine la fuerza entre las carga Q1 de 5 Coulomb

y Q2 de 8 Coulomb que se encuentran a 4m de

distancia

9. Determine la fuerza entre las carga Q1 de 6 Coulomb

y Q2 de 3 Coulomb que se encuentran a 3m de

distancia

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FISICA 8° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

CIRCUITOS ELECTRICOS

Para hacer funcionar un artefacto eléctrico es necesario lograr que los electrones libres recorran varias veces el

interior de los conductores. Así cada vez que enciendes el televisor, el equipo de sonido o una linterna, haces fluir

una corriente de electrones en un circuito eléctrico. Un circuito eléctrico es un conjunto de conductores unidos a

uno o varios generadores de corriente eléctrica, que mantienen el flujo de electrones constante en el tiempo.

Además de los generadores existen otros elementos que forman parte de un circuito: los interruptores, los

conectores y los aparatos eléctricos.

Los interruptores son dispositivos que permiten interrumpir a voluntad el paso de la corriente por un circuito.

Los conectores son cables y demás conexiones que unen los distintos elementos que forman el circuito. En

general, son fabricados a partir de los metales y, como tales, constituyen puntos de igual potencial cada uno.

Los aparatos eléctricos son los instrumentos o los dispositivos que funcionan cuando circula una corriente a través

de ellos.

Todos los elementos de los circuitos eléctricos suelen ser representados

por medio de símbolos, que son reconocidos mundialmente y que permiten

simplificar el proceso de diagramación de un circuito (tabla 1).

Para que un circuito funcione es necesario crear un camino por el cual los

electrones puedan circular. Cuando esto ocurre se dice que el circuito está

cerrado. Si se desconecta el interruptor o alguno de los cables la corriente

deja de fluir y se dice que el circuito está abierto.

Tipos de circuito

Los circuitos son de vital importancia, ya que dependiendo de la necesidad

se emplean circuitos simples como en el caso de las linternas, o en otras

ocasiones los circuitos en serie para el caso de procesos en empresas donde

los ciclos deben ser continuos, otro tipo de circuitos son los circuitos

paralelos para el caso de la red eléctrica de nuestras viviendas y finalmente los circuitos mixtos empleado en

circuitos complejos como el caso de los celulares y televisores por mencionar algunos casos

Actividad 1. Consulte sobre concepto de corriente las unidades de medida

2. Consulte sobre el concepto de resistencia eléctrica la unidades y un listado de materiales que ofrecen poca

resistencia eléctrica

3. Que tipos de resistencia existen

4. Consulte sobre el voltaje las unidades de medida

5. Elabore un cuadro sobre el código de colores para las resistencias

6. Dibuje un circuito simple

7. Dibuje un circuito serie

8. Dibuje un circuito paralelo

9. Dibuje un circuito mixto

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FISICA 9° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

LUZ

El comportamiento de la luz es importante en las diferentes actividades del cotidiano vivir, pues sirve para las

comunicaciones, para la seguridad, el campo de la medicina, la producción de energía eléctrica, la comprensión

y solución de diferentes aparatos eléctricos y electrónicos que trabajan con lentes y hasta para la moda; todo

gracias a su comportamiento. De hecho la teoría de la luz habla de un comportamiento como partícula y otros

como onda.

Actividad 1. Defina que es la luz

2. Consulta sobre los diferentes fenómenos ondulatorios de la luz como son la reflexión , la difracción, la refracción,

la interferencia

3. Consulte sobre la teoría corpuscular de la luz

4. Indague para qué sirve la radiación gamma en laboratorios

5. Indague para qué sirve la radiación de rayos X en medicina

6. Elabore un esquema sobre el espectro radiación electromagnética

7. Elabore un esquema del espectro de luz visible

8. Complétela siguiente tabla sobre la frecuencia y longitud de onda de los colores de la luz

Color Frecuencia ( Hertz) Longitud de Onda

Violeta

Azul

Verde

Amarillo

Naranja

Rojo

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FISICA 10° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

TRABAJO

La palabra trabajo, en el uso común, significa esfuerzo físico o mental. No confundas la definición de trabajo en

física con la noción cotidiana de trabajo

Trabajo se define en física como la fuerza que se aplica sobre un cuerpo para desplazarlo de un punto a otro. Al aplicar fuerza se libera y se transfiere energía potencial a ese cuerpo y se vence una resistencia. Cuando levantamos una carga contra la gravedad terrestre, hacemos trabajo. Cuanto más pesada sea la carga, o

cuanto más alto la levantemos, realizaremos mayor trabajo. Siempre que se efectúa trabajo vienen a colación

dos cuestiones: 1° la aplicación de una fuerza y 2° el movimiento de algo debido a esa fuerza. Para el caso más

sencillo, cuando la fuerza es constante y el movimiento es en línea recta y en dirección de la fuerza, el trabajo

efectuado por una fuerza aplicada sobre un objeto se define como el producto de la fuerza por la distancia que

se mueve el objeto. En forma abreviada:

Trabajo= fuerza distancia

T= F*d cuando la fuerza y la distancia tienen la misma dirección

Imagen 1

La fórmula de trabajo se representa de la siguiente manera si existe un ángulo respecto a la horizontal:

T = F · d · cos Ꝋ

Imagen 2 Imagen 3

Si subimos un piso con dos cargas, hacemos el doble de trabajo que si lo subimos sólo con una, porque la fuerza

necesaria para subir el doble de peso es del doble también. Asimismo, si subimos dos pisos con una carga, en

vez de un piso, hacemos el doble de trabajo porque la distancia es del doble. Vemos que en la definición de

trabajo intervienen tanto una fuerza como una distancia. Un atleta que sujeta sobre su cabeza unas pesas de

1,000 N no hace trabajo sobre las pesas. Se puede cansar de hacerlo, pero si las pesas no se mueven por la

fuerza que él haga, no hace trabajo sobre las pesas. Se puede hacer trabajo sobre los músculos, los cuales se

estiran y se contraen, y ese trabajo es la fuerza por la distancia, en una escala biológica; pero ese trabajo no se

hace sobre las pesas. Sin embargo, el levantar las pesas es distinto. Cuando el atleta sube las pesas desde el piso,

sí efectúa trabajo.

Unidades de trabajo

La unidades de medida de trabajo es el Joule T (Joule) = F (N) *d (m)

J= N*m

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Ejemplo

Un operario arrastra una carreta aplicando una fuerza de 90 Newton aplicando un ángulo de 60 ° sobre la

horizontal. Determine el trabajo realizado si se desplaza 5 metros

SOLUCIÓN: por lo tanto la ecuación a aplicar es T = F · d · cos Ꝋ

Entonces los datos que tenemos son:

F=90 N Ꝋ= 60° d= 5m Ahora reemplazamos en la ecuación T= 90 N * 5 m *cos 60° T= 450 cos60° N*m T= 450 * 0,5 J T=225 Joule Ejemplo Un joven empuja un carro aplicando una fuerza de 120 N en la misa dirección del desplazamiento a lo largo de 8 metros de distancia. ¿Cuál es el trabajo realizado por el joven? SOLUCION: por lo tanto la ecuación a aplicar es T = F · d ya que la fuerza tiene la misma dirección del desplazamiento Entonces los datos que tenemos son:

F=120 N d= 8m Ahora reemplazamos en la ecuación T= 120 N * 8 m T= 120*8 N*m T= 960 N*m T= 960 Joule

Actividad

Explica si realizas, o no, trabajo cuando: 1. Empujas una pared

2. Sostienes un libro a 2 metros de altura

3. Desplazas un carrito hacia delante halándolo

Resuelve los siguientes ejercicios 4. Una fuerza de 100 N actúa sobre un cuerpo que se desplaza a lo largo de un plano horizontal en la misma

dirección del movimiento. Si el cuerpo se desplaza 20 m. ¿Cuál es el trabajo realizado por dicha fuerza?

5. Un escalador con una masa de 60 kg invierte 30 s en escalar una pared de 10 m de altura. Calcula el

trabajo realizado en la escalada.

6. Un cuerpo de 20kg desciende por un plano inclinado con un ángulo de 42°con la horizontal. Si el cuerpo

el cuerpo inicialmente se encontraba a una altura de 16m. calcula el trabajo realizado sobre el cuerpo

7. Un ascensor levanta 6 pasajeros 30 m en 1 min. Cada pasajero tiene una masa de 65kg y el ascensor una masa de

900kg. Calcular la potencia desarrollada por el motor.

8. Usted visita una obra que contiene uno de sus diseños y observa como un operario arrastra

horizontalmente un bulto de cemento de 30 Kg con una fuerza de 250 N hasta una distancia de 4m,

luego lo levanta hasta una plataforma que se encuentra a 1,25 m de altura. Qué trabajo realiza en

total?

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FISICA 11° APRENDIZAJE AUTONOMO 12

LEY DE COULOMB

Fuerza Eléctrica

En 1785, Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), físico e ingeniero francés que también enunció las leyes

sobre el rozamiento, presentó en la Academia de Ciencias de París, una memoria en la que se recogían sus

experimentos realizados sobre cuerpos cargados, y cuyas conclusiones se pueden resumir en los siguientes

puntos:

Los cuerpos cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse.

El valor de dicha fuerza es proporcional al producto del valor de sus cargas.

La fuerza es de atracción si las cargas son de signo opuesto y de repulsión si son del mismo signo.

La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Estas conclusiones constituyen lo que se conoce hoy en día como la ley de Coulomb.

La fuerza eléctrica con la que se atraen o repelen dos cargas puntuales en reposo es directamente

proporcional al producto de las mismas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y

actúa en la dirección de la recta que las une.

𝐹 =𝐾 ∗ 𝑞1 ∗ 𝑞2

𝑟2

Donde:

F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newtons (N).

q1y q2 son los valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C).

r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m).

K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una

constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k

es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

Veamos un ejemplo de la fuerza eléctrica

Determinar la fuerza entre las cargas de 5 Coulomb y otra de 2 coulomb si están a 0.05 metros de distancia.

NOTA: Recuerde que la constante dieléctrica para el vacío o el aire es K=𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝑵.𝒎𝟐

𝑪𝟐

SOLUCION:

Vamos a determinar los datos

r = 0,05m q1=5C q2=2C,

Ahora vamos a reemplazar los valores en la ecuación

𝐹 =𝐾 ∗ 𝑞1 ∗ 𝑞2

𝑟2

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𝐹 = 𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝑵.

𝒎𝟐

𝑪𝟐 𝒙 𝟓𝑪 𝒙𝟐𝑪

(𝟎, 𝟎𝟓𝒎)𝟐

𝐹 = 𝟗𝒙𝟓𝒙𝟐 ∗ 𝟏𝟎𝟗𝑪𝟐 𝑵.

𝒎𝟐

𝑪𝟐

(𝟎, 𝟎𝟓𝒎)𝟐

𝐹 = 𝟗𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝑵. 𝒎𝟐

𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟓 𝒎𝟐

𝐹 = 𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 ∗ 𝟏𝟎𝟗 𝑵 𝑙𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑭 = 𝟑, 𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟏𝟑𝑵

Actividad

Resuelva los siguientes ejercicios

1. Determine la fuerza electrostática entre las dos cargas de 3 y 10 coulomb se encuentran separadas a 0,3m.

2. Calcula la fuerza que existe entre dos cargas de 2 C y 8 C separadas por una distancia de 0,1 m.

3. Calcula la fuerza que existe entre dos cargas de 20 C y 30 C separadas por una distancia de 0,25 m.

4. Calcula la fuerza que existe entre dos cargas de 800 C y 250 C separadas por una distancia de 0,05 m.

5. Calcula la fuerza que existe entre dos cargas de 500 C y 20 C separadas por una distancia de 1,05 m.

Señale cuál de las siguientes opciones de respuesta es la correcta 6. En la ley de Coulomb se cumple que:

a. La fuerza eléctrica es inversamente proporcional a las cargas eléctricas.

b. La fuerza eléctrica es directamente proporcional a la distancia entre las cargas.

c. Cuanto más grandes sean los objetos cargados, mayor es la fuerza eléctrica que se ejerce sobre ellos.

d. La fuerza eléctrica es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las cargas. 7. Dos carga de diferente signo al interactuar la fuerza que se produce ente estas se cumple que:

a. Se atraen las cargas

b. Se separan las cargas

c. No existe ningún tipo de atracción ni repulsión