Tema: Definición, líneas de campo eléctrico, potencial eléctrico y unidades de medida (voltio)

Etapa 1: Engage (Activar)

Descripción: Se presenta una analogía para introducir el concepto de campo eléctrico.

Analogía del campo de golf:

Imaginemos un campo de golf donde hay una pelota en un hoyo. La pelota representa una carga eléctrica y el hoyo representa un punto de potencial eléctrico más bajo. Alrededor de la pelota, existe un campo de golf que influye en la trayectoria de otras pelotas que se acercan. Este campo de golf es similar al campo eléctrico que se crea alrededor de una carga eléctrica.

Pregunta inicial: ¿Qué relación podría existir entre la pelota de golf, el hoyo y el campo de golf con el concepto de carga eléctrica, potencial eléctrico y campo eléctrico?

Etapa 2: Explore (Explorar)

Descripción: Los estudiantes realizan una actividad para visualizar las líneas de campo eléctrico.

Materiales:

• Aceite
• Agua
• Recipiente transparente
• Algodón
• Palillos de dientes
• Fuente de alimentación de alto voltaje (opcional)

Procedimiento:

1. Llenar el recipiente transparente con aceite.
2. Colocar una gota de agua en el centro del aceite.
3. Introducir un palillo de dientes en el aceite cerca de la gota de agua, inclinándolo ligeramente.
4. Observar la forma que adopta el aceite alrededor del palillo de dientes.

Preguntas guía:

• ¿Qué observan alrededor del palillo de dientes?
• ¿Cómo se relacionan las líneas que se forman con el concepto de campo eléctrico?
• ¿Qué sucede si se acerca otro palillo de dientes al primero?

Etapa 3: Explain (Explicar)

Descripción: Se introduce el concepto de campo eléctrico, líneas de campo eléctrico, potencial eléctrico y unidades de medida (voltio).

Explicación:

El campo eléctrico es una región del espacio donde se ejerce una fuerza sobre una carga eléctrica. Las líneas de campo eléctrico son líneas imaginarias que representan la dirección y la magnitud del campo eléctrico. El potencial eléctrico es una medida del trabajo que se debe realizar para mover una unidad de carga desde un punto de referencia hasta un punto específico en el campo eléctrico. La unidad de medida del potencial eléctrico es el voltio (V).

Etapa 4: Elaborate (Elaborar)

Descripción: Los estudiantes aplican el conocimiento adquirido para resolver problemas relacionados con el campo eléctrico, líneas de campo eléctrico, potencial eléctrico y unidades de medida (voltio).

Ejemplos de problemas:

1. Un campo eléctrico tiene una magnitud de 100 N/C. ¿Qué fuerza se ejerce sobre una carga de 2 μC en este campo?
2. Dos cargas puntuales, Q1 y Q2, se encuentran separadas por una distancia r. La carga Q1 es positiva y tiene un valor de +6 μC, mientras que la carga Q2 es negativa y tiene un valor de -4 μC. ¿Cuál es el potencial eléctrico en un punto situado a una distancia de 0.5 m de la carga Q1?
3. Un circuito eléctrico tiene una diferencia de potencial de 12 V y una corriente de 2 A. ¿Cuál es la resistencia del circuito?

Etapa 5: Evaluate (Evaluar)

Descripción: Se realiza una evaluación para comprobar la comprensión de los estudiantes sobre el tema.

Opciones de evaluación:

• Prueba escrita: Preguntas sobre el concepto de campo eléctrico, líneas de campo eléctrico, potencial eléctrico y unidades de medida (voltio).
• Cuestionario en línea: Preguntas de opción múltiple o verdadero/falso sobre el tema.
• Observación del trabajo en clase: Se evalúa la participación de los estudiantes en las actividades y su capacidad para resolver problemas.

Esta actividad 5E permite a los estudiantes de nivel superior explorar el concepto de campo eléctrico, visualizar las líneas de campo eléctrico, comprender el potencial eléctrico y familiarizarse con la unidad de medida (voltio).