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Planificaciones Unidad 1. Electricidad CMO Aprendizaje esperado Indicador Habilidad Reconocer que la carga Caracterizan la carga eléctrica es una propiedad de eléctrica según sus los cuerpos. propiedades y efectos en los cuerpos. Identifican en su entorno materiales aislantes y conductores. Describen distintas formas de electrizar un objeto. Aplicar la ley de Coulomb en Calculan la fuerza eléctrica en distintas situaciones un sistema de cargas. 6 Contenidos Caracterizar Carga eléctrica propiedades. Clases y sus Identificar Materiales conductores aislantes eléctricos. Describir Formas de electrización. Identificar Relación cuantitativa entre la fuerza eléctrica y la magnitud de las cargas eléctricas. Calcular y Comparar la ley de Coulomb y Comparan la ley de Coulomb Identificar la ley de gravitación universal. y la ley de gravitación universal. Comparar Ley de Coulomb y ley de gravitación universal. Aplicar los conceptos de campo Calculan la magnitud del Calcular eléctrico, energía potencial campo eléctrico. eléctrica y potencial eléctrico. Determinan la magnitud de la Calcular energía eléctrica y el potencial eléctrico. Describir la corriente eléctrica Describen la corriente Describir como flujo de cargas eléctricas. eléctrica como un flujo. Campo eléctrico características. 8 1 2y3 y sus Relación ente energía potencial eléctrica y potencial eléctrico. Corriente eléctrica. 4 Distinguir entre continua y alterna. corriente Distinguen los tipos corriente eléctrica. de Distinguir 9 Reconocer los circuitos Identifican los componentes de los eléctricos, sus circuitos eléctricos. componentes y tipos de conexión. Aplican las características de los circuitos eléctricos para resolver distintos problemas. Describir la noción de Describen las características de las resistencia eléctrica y de resistencias y condensadores. condensador. Aplicar la ley de Ohm en Aplican la ley de Ohm a problemas en distintos contextos. contexto. Identificar Aplicar 5 Describir La resistencia eléctrica. Condensadores. Identificar Verificación experimental de la ley de Ohm. Condenadores y sus combinaciones. Aplicar Experimentar Identifican la potencia eléctrica y la Calcular relacionan con el voltaje y la corriente. Potencia eléctrica. Describen procesos de generación de Describir energía eléctrica y cómo esta se utiliza en una instalación eléctrica domiciliaria. Generación eléctrica. Describir una instalación Describen la instalación eléctrica en el Describir. eléctrica domiciliaria. hogar. Recursos Ensayos PSU Cuaderno PSU Pruebas Forma A y B Libro digital Instalación domiciliaria. 7 Aplicar la potencia eléctrica y su relación con el voltaje y la corriente. Describir diversos procesos de generación de energía eléctrica. Circuitos eléctricos, sus componentes y tipos de conexión. de 6y7 energía 8y9 eléctrica Orientaciones metodológicas y sugerencias didácticas Clases - - - 1 - - - Utilice la imagen del inicio de la unidad de la página 16 para fomentar la intervención de los alumnos en los temas que se abordarán. Invite a los estudiantes a opinar y evidenciar sus conocimientos respecto de fenómenos eléctricos como la caída de un rayo. Para esta fase apóyese en las preguntas de la página 17. Luego de la exploración, enfoque la discusión en un concepto central: la carga eléctrica. Plantee que constituye la principal noción para comprender los fenómenos eléctricos e incentive a los estudiantes a compartir sus ideas previas al respecto. Plantéales el objetivo de la clase. Realice una presentación histórica de la construcción del concepto de carga eléctrica, relacionándolo en forma permanente con las ideas previas de los alumnos. En esta presentación incluya a científicos importantes como Tales de Mileto o Franklin. Al finalizar, construya una definición formal incluyendo las opiniones de los alumnos sobre la noción. Plantee el principio de atracción y repulsión de cargas utilizando un esquema similar al propuesto en la página 18. Presente el esquema de la página 19 para explicar el principio de conservación de la carga. Dé a los estudiantes unos diez minutos para que realicen la actividad de la página 19. Luego invite a tres estudiantes a explicar estos problemas a sus compañeros. Sobre la noción de carga, indique que esta se transfiere de un cuerpo a otro y se desplaza sobre cada uno de ellos de distinta forma, dependiendo de sus propiedades químicas. A partir de esto plantéeles las distinciones entre un aislante y un conductor eléctrico, tomando como punto de partida la opinión de algún estudiante voluntario. Hágales la pregunta de la página 20 y deles un par de minutos para que lo discutan con su compañero de banco. Luego pídales que compartan su respuesta con el curso. Indique que la carga eléctrica puede transferirse de diversas formas de un cuerpo a otro, y abra el debate para que propongan de qué forma puede hacerse. Con base en sus respuestas, plantee los métodos de contacto, frotación e inducción y muéstrales diagramas representativos de cada uno de ellos. Explíquelos con ejemplos concretos que faciliten su comprensión. Presente un mapa conceptual con el concepto de carga eléctrica al centro. Incluya al menos los conceptos de carga positiva, carga negativa, atracción, repulsión, formas de electrización, contacto, frotación, inducción, cuerpos aislantes y cuerpos conductores. Pida a los estudiantes que enriquezcan el mapa con ejemplos concretos de su entorno para cada concepto. Páginas 16 a 21 - - 2 - - 3 - - Comience la clase recordando el principio de atracción y repulsión entre cargas eléctricas y pregunte a sus estudiantes si creen que la magnitud de esta fuerza se puede conocer y, en caso afirmativo, cómo suponen que se calcula. Deles unos minutos para que conversen y lleguen a alguna conclusión con sus compañeros. Plantee el objetivo de la clase. Luego invite a los estudiantes a opinar sobre la fuerza eléctrica y concluya con ellos la proporcionalidad entre la fuerza y cada carga que interactúa, además de la relación entre la fuerza y la distancia que las separa. Apóyese en un diagrama en la pizarra que muestre dos cargas eléctricas. Comente sobre la existencia de la constante de Coulomb y la expresión que se utiliza para describir la ley de Coulomb. Establezca una comparación con la ley de gravitación universal y elabore una tabla comparativa, que los estudiantes deben completar. Revise el Ejercicio resuelto de la página 23 y desafíe a sus estudiantes a resolverlo. Finalmente, revise la solución con el curso. Pregunte qué ocurre con la fuerza electrostática cuando interactúan más de dos cargas eléctricas. En un plenario revise las ideas de sus estudiantes, y como conclusión explique el principio de superposición de cargas eléctricas. Utilice esquemas como el propuesto en la página 24, donde se muestra la dirección de las fuerzas eléctricas vectores fuerza. Proponga como desafío la resolución de un problema en donde interactúen tres cargas eléctricas. Permita que sus estudiantes trabajen en parejas. Haga una síntesis de la clase repitiendo su objetivo. Enfatice la expresión para la ley de Coulomb, su aplicación y su comparación con la ley de gravitación universal. Inicie la clase dirigiendo un diálogo en torno al concepto de campo en física. Procure que sus estudiantes expliquen con sus palabras qué conocen de este concepto. Apóyeles mediante ejemplos del campo gravitatorio. Indique cuál es el objetivo de la clase. Defina formalmente campo eléctrico. Indique la importancia de Faraday en la construcción de esta definición conceptual mediante ejemplos, compare la relación proporcional entre la fuerza eléctrica y el campo eléctrico. Luego, relacione la fuerza eléctrica con el campo eléctrico a partir de la la ley de Coulomb. Concluya con una expresión cuantitativa para el campo eléctrico generado por una carga puntual. Presente la idea de cómo Faraday se imaginó el campo eléctrico y su representación gráfica a través de las líneas de fuerza. Apóyese en mediante diversas representaciones gráficas de las líneas de fuerza para distintas configuraciones de cargas eléctricas. Muestre un esquema sin las líneas de fuerza e invite a algunos estudiantes a dibujar sus hipótesis sobre la forma que tomarán las líneas en el dibujo. 22 a 24 25 a 29 4 5 - Proponga un problema que los estudiantes deban resolver en forma individual y luego compartir con el grupo. - Mencione las expresiones que permiten calcular la energía potencial eléctrica y potencial eléctrico, y comente la relación que existe entre estos conceptos. Revise junto con el curso el ejercicio resuelto de la página 29 y pida a sus estudiantes que resuelvan el ejercicio propuesto en la misma página. - Haga una síntesis de la clase con las nociones de campo y campo eléctrico. Plantee su relación con la ley de Coulomb y su expresión para una carga puntual. Recuerde también la diferencia de potencial. - Comience la clase recuperando los contenidos aprendidos en las clases anteriores. Realice un breve control de proceso de 20 minutos para evaluar formativamente a sus estudiantes. Puede utilizar las preguntas de la Evaluación de proceso de las páginas 30 y 31. Luego, en un plenario revise, las respuestas. - Plantee una pregunta abierta que permita introducir el concepto de corriente eléctrica. Pida a los estudiantes que entreguen sus opiniones y anote en la pizarra las principales ideas. Muéstreles imágenes que motiven las discusión (ampolletas, cables, e incluso un río con mucha corriente). - Indíqueles el objetivo de la clase. - Utilice la imagen de un río y construya una definición de corriente eléctrica a partir de la analogía con el flujo del agua y; proponga la controversia entre el sentido real y el convencional. Apóyese en un esquema como el de la página 32. - Identifique, mediante ejemplos como la pila y los enchufes de sus hogares, las diferencias entre la corriente alterna y la continua. - Muestre los gráficos que representan cada tipo de corriente y explique, desde el punto de vista energético, por qué se puede obtener un voltaje para que circule corriente alterna de los enchufes. Cite a Edison para esta explicación. - Elabore un mapa conceptual en el que se identifique la corriente eléctrica como concepto central y como se relacione con los conceptos de carga eléctrica, sentido real, sentido convencional, corriente alterna y corriente continua. Solicite a sus estudiantes que enriquezcan el mapa con ejemplos de su entorno. - Pregunte al inicio de la clase si han visto circuitos eléctricos, qué componentes tienen y si creen que existan diversos tipos. - Con base en sus respuestas, ayúdelos a concluir qué es un circuito eléctrico. - Indíqueles el objetivo de la clase. - Construya una definición del concepto de circuito eléctrico y nómbreles algunos de sus componentes. - Muéstreles una tabla con la simbología que estos utilizan. Entregue un par de ejemplos con fotografías de circuitos simples, y luego esquematícelos usando la simbología en la forma más simple posible. - Señáleles las diversas formas de conectar elementos de un circuito eléctrico. Plantéeles la pregunta de la página 35; pídales que la resuelvan con su compañera o compañero de banco y luego lo compartan su 30 a 33 34 y 35 6 7 respuesta con el curso en un plenario. - Comente sobre la noción de resistencia y defínala en conjunto con sus estudiantes, considerando opiniones. Para encontrar la expresión que relacione la geometría y el material de la resistencia, utilice la analogía de una avenida con distinto largo y ancho donde los agujeros en la calle representan la resistividad - Solicíteles resolver los problemas de la página 36 de manera individual. Invite a cuatro estudiantes a compartir sus respuestas y explicándoles su desarrollo a sus compañeros (trate de que en cada clase participen distintos alumnos). - Pida a los estudiantes que realicen la actividad propuesta en la sección Evaluación de procesos científicos de las paginas60 y 61. Luego anímelos a comentar el diseño experimental que propusieron. - Haga un resumen de la clase recordando la definición de circuito eléctrico y resistencia, los tipos de conexiones y la expresión cuantitativa para la resistencia. - Comience comentando la experiencia que realizó George Simon Ohm y muestre de la tabla de la página 37. Indique a los estudiantes que observen y elaboren conclusiones sobre si los datos se relacionan entre sí o no. - Enuncie el objetivo de la clase. - Para favorecer el análisis, dibuje o proyecte en la pizarra el gráfico que relaciona la intensidad de corriente con el voltaje. Anote las principales observaciones de los alumnos y deduzca la ley de Ohm. - Mencione las limitaciones de este modelo e identifique los materiales óhmicos. - Pida a los estudiantes que registren en su cuaderno las conclusiones; e invítelos a realizar la actividad de la página 37. Revise junto con ellos las respuestas y guíe una discusión sobre estas preguntas de manera que establezcan un consenso. - A partir de la ley de Ohm, muestre cómo es posible inferir la forma de encontrar una resistencia equivalente a partir de una conexión en serie y de una en paralelo. Desarrolle en la pizarra un ejercicio orientado a encontrar el valor de una resistencia equivalente a partir de distintas conexiones. - Haga una síntesis de la ley de Ohm y de su relación con la conexión de resistencias. - Solicite para la próxima clase que en grupos de tres alumnos traigan los siguientes materiales: dos láminas de aluminio de 40 cm x 5 cm, papel mantequilla o vegetal de 41 cm x 6 cm, dos trozos de cable de 5 cm, cinta adhesiva, una batería de 9 V y un LED. - Muestre una fotografía de un condensador real y pregúnteles si saben qué es y dónde lo han visto. Con ello evidencie lo común que suelen ser estos aparatos en los circuitos eléctricos. - Plantee el objetivo de la clase. - Muestre un esquema como el de la página 42, que represente un condensador y pregunte si existe una relación entre el voltaje y la carga eléctrica acumulada. A partir de ello defina el concepto de capacitancia, así como su unidad de medida. 37 a 41 42 a 43 - - - - 8 - - Basándose en la geometría del esquema, construya la expresión cuantitativa para encontrar la capacitancia de un condensador. Solicite a sus estudiantes que formen grupos de tres integrantes y con los materiales solicitados realicen la experiencia de la página 42. Para ello disponen de 30 minutos. Luego de esta actividad, realice un plenario donde cada grupo entregue sus conclusiones. Basándose en la ley de Ohm y en la relación entre la carga y el voltaje, encuentre la relación cuantitativa entre la capacitancia equivalente de un sistema y las capacitancias independientes, tanto para una conexión en serie como en paralelo. Realice un breve ejercicio a modo de ejemplo. Elabore un mapa conceptual con el concepto de condensador al centro, que incluya los conceptos de: capacitancia, carga eléctrica, voltaje, área, dieléctrica, constante dieléctrica, distancia entre placas, conexión en serie, conexión en paralelo. Solicite a los estudiantes que enriquezcan el mapa conceptual con las relaciones cuantitativas encontradas en la clase y ejemplos concretos de su entorno. Muestre la imagen de una ampolleta, una plancha o un equipo de música y pregunte cuáles son los factores más importantes que se deben considerar al comprar estos artefactos eléctricos. Anote en la pizarra los que nombren los estudiantes, enfatizando aquellos que se relacionen con el objetivo de la clase (energía, potencia, etc.). Luego, plantee el objetivo de la clase. Recuerde la definición de potencia mecánica y establezca una para la potencia eléctrica, basándose en la energía eléctrica. Remplace el valor de la energía por el producto entre el voltaje y la carga, y deduzca la relación entre la potencia, la corriente y el voltaje. Pida a sus estudiantes que realicen la actividad de la página 44. Finalmente, guíelos en un plenario en que discutan sobre las conclusiones obtenidas en el curso. En relación con la energía eléctrica, pregúnteles si conocen cómo se genera la electricidad. Permita a sus estudiantes entregar sus opiniones y comentarios sobre el tema. Relacione, sin mencionar el magnetismo, el movimiento y la energía eléctrica. Muestre distintas formas de producir este movimiento, como la energía potencial, térmica, nuclear o eólica. Solicite a sus estudiantes que observen las páginas 46 y 47 e identifiquen en ellas las instalaciones eléctricas en su propio hogar. Pida que anoten las ubicaciones de cada elemento eléctrico que distingan en su hogar. Invítelos que realicen la actividad de reflexión de la misma página. Elabore un mapa conceptual con el concepto de energía eléctrica al centro. Relaciónelo con los conceptos de carga eléctrica, voltaje, potencia eléctrica, generación de energía. Solicíteles enriquecer el mapa con ejemplos concretos de su entorno. Luego, pida los materiales propuestos en la página 49. 44 a 47 9 - Recuerde a los estudiantes la ley de Ohm y cómo esta se aplica en diversas situaciones. Luego, pida a los estudiantes que desarrollen el Taller de ciencias de la página 48. Lea con los estudiantes la sección Síntesis de la página 53 y aclare las dudas pertinentes. Finalmente, revise la pregunta modelada de la página 54. Pida que a sus estudiantes que desarrollen la Evaluación final de la página 55. Recuérdeles que esta es una instancia en la que pueden evaluar cuánto han aprendido sobre de este tema y preparar la prueba de la unidad. 48 y 49 53 a 59