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Historia F+Q

Enseñando física y química a través de su historia. Un blog colaborativo de los alumnos del Master de Secundaria

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2ºBac_F_Bloque 3. Interacción electromagnética

¿De dónde viene ese calor?

  1. LEY DE JOULE

¿Por qué el secador de pelo expulsa aire caliente? ¿Qué está ocurriendo ahí dentro? Cambiemos de ejemplo. Pensemos en una plancha. Está enchufada a la red, sometida a un campo eléctrico. ¿Qué ocurre para que el acero emita calor y así quitemos las arrugas a la ropa diariamente? ¿Y las crujientes tostadas mañaneras? ¿Qué ocurre para que esos filamentos conductores de corriente eléctrica emitan calor, y así el pan pierda humedad y le dé esa característica textura de tostada?

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Una pregunta similar se planteó el físico inglés Joule allá por 1840, cuando observó que su motor eléctrico se calentaba. Él estaba convencido de que la potencia se transformaba en calor debido al paso de la corriente eléctrica.

Mediante una serie de experimentos que lleva a cabo, Joule confirma sus sospechas. Cuando se establece un campo eléctrico en un conductor, los electrones incrementan su energía cinética y chocan entre sí. El conductor tiene una resistencia al flujo de electrones. Así, la energía cinética se convierte en térmica, es decir calor. Con esto, enuncia la ley que lleva su nombre, la ley de Joule.

El calor es proporcional a la potencia que disipa el conductor y al tiempo, durante el cual se aplica el campo eléctrico:

 Q=P·t

Recordando la ley de Ohm, V=I·R y P=I·V

Q= I2·R·t proporcionaría el resultado en J (Joules/Julios)

Q=0,24· I2·R·t proporcionaría el resultado en cal (calorías)

Ten en cuenta las unidades para que las cuentas nos salgan perfectas:

I – intensidad de corriente eléctrica (A), R – resistencia (Ω), t – tiempo (s), P – potencia (W), V – voltaje o campo eléctrico (V), Q – Calor (J)

Por último, para convertir de J a cal o viceversa, tengamos en cuenta lo siguiente:

1J=0,24cal

1cal=4,18J

 

  1. ACTIVIDADES

Actividad de práctica 1: Por una plancha eléctrica de 30Ω de resistencia, circula una corriente de 4A al estar conectado a una diferencia de potencial de 120V. ¿Qué cantidad de calor, en J y en cal, produce en 5 minutos?

Actividad de práctica 2: ¿Qué cantidad de calor, en J y en cal, desprenderá una bombilla de 800Ω por la que circula una intensidad de corriente de 0,27A durante 3 minutos?

 

  1. OBJETIVOS
  • Comprender la conversión de energía eléctrica en calor.
  • Entender el principio de funcionamiento de algunos aparatos eléctricos de la vida diaria.
  • Valorar la importancia que tiene la energía eléctrica.
  1. CRITERIOS DE EVALUACIÓN
  • Es capaz de identificar conceptos y diferenciar parámetros de corriente eléctrica y calor.
  • Hace un uso correcto de las unidades de medida.

 

  1. BIBLIOGRAFÍA

Tipler, P. y Mosca, G. (2008) Corriente eléctrica y circuitos de corriente continua. En Reverté (6ª Ed.)Física para ciencia y la tecnología. Volumen 2. Electricidad y magnetismo/luz (pp.844-850)

Wikipedia. The free encyclopedia (s.f). Joule Effect. Recuperado el 23 de abril de 2017 de https://en.wikipedia.org/wiki/Joule_effect

Ainhoa Cordobés

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Chuches, microondas y la teoría de la luz electromagnética de James C. Maxwell

imagen-foro-jc-maxwell-ruben-sa“Hace 150 años Maxwell publicó el artículo titulado A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field (Una teoría dinámica del campo electromagnético), del que previamente había enviado un breve resumen del mismo a la Royal Society el 27 de octubre de 1864. Una primera versión del trabajo fue leída por Maxwell ante esta sociedad el 8 de diciembre de ese año, evidentemente ni con la extensión ni con el contenido que luego tendría el artículo definitivo. Una vez Maxwell concluyó el artículo, lo remitió el 23 de marzo de 1865 a George Stokes, Secretario de Ciencias Físicas de la Royal Society, y tras varias revisiones fue aceptado el 15 de junio de 1865 para su publicación en Philosophical Transactions of the Royal Society y enviado el 16 de junio de 1865 a la imprenta de Taylor & Francis.

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Sincrotrón, el anillo de oro de la ciencia actual

“El sincrotrón Alba, como es conocido, es un acelerador de partículas no muy diferente al LHC de Ginebra, con el que se descubrió el bosón de Higgs. La nave industrial es en realidad un espacio tremendamente sofisticado en el que “maquinaria de dos toneladas se mueve con una precisión de micras”, según explica Joan Casas, jefe de ingeniería de Alba. Esos equipos tienen como objetivo acelerar electrones a una velocidad cercana a la de la luz. Para lograrlo, es necesario colocarlos en un conducto circular por el que son acelerados siguiendo una trayectoria curva a la que les empujan los imanes que rodean el circuito. El objetivo de esta parafernalia descomunal es la producción de finísimos haces de rayos X de alta intensidad capaces de penetrar la materia sin dañarla para iluminar su interior y desentrañar sus secretos. Seguir leyendo “Sincrotrón, el anillo de oro de la ciencia actual”

Faraday: primer motor eléctrico

“¿Ven el motor eléctrico? Sí, ese que encontramos, por ejemplo, en un ventilador. Sin Michael Faraday y sus primeros trabajos sobre la rotación electromagnética, probablemente no habrían existido (o habrían tardado más en llegar).

Básicamente, Michael Faraday, partiendo de los descubrimientos de Hans Christian Ørsted (que afirmaba la existencia de una relación entre las corrientes eléctricas y los campos magnéticos), consiguió hacer que un metal se moviera circularmente alrededor de un campo electromagnético. En el siguiente vídeo, podrán ver el experimento concreto que hizo Faraday y que, como ya he dicho, supondría el inicio de los motores eléctricos.” Texto extraído de https://hipertextual.com/2014/07/michael-faraday

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Fragmento del cuaderno de laboratorio de M. Faraday en el que se puede apreciar un boceto de la experiencia del primer motor eléctrico. Seguir leyendo “Faraday: primer motor eléctrico”

La jaula de Faraday

“Michael Faraday no se encontraba entre los más beneficiados. De hecho, el británico solo recibió una educación básica. No obstante, su curiosidad nata le llevó a leer una gran cantidad de libros de diversas temáticas (especialmente aquellas relacionadas con la ciencia), formándose a sí mismo a pesar de no estar cursando estudios “formales”.setien

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Ondas electromagnéticas. Velocidad de la luz.

     La radiación electromagnética es la energía que se transmite a través del espacio en forma de ondas, ondas electromagnéticas, formadas por un campo eléctrico y otro magnético oscilantes y perpendiculares entre sí y a su vez a la dirección de propagación.

     Sabemos que en el vacío estas ondas se propagan a la velocidad de la luz que recorre  2.9979 x 108 m/s y que su velocidad es inferior si lo hace a través de un medio material. No todas las radiaciones electromagnéticas tienen la misma longitud de onda sino que  esta se extiende a lo largo de un intervalo muy amplio conocido como espectro electromagnético cuyas regiones, a groso modo, van desde las más energéticas, rayos gamma, hasta las menos, ondas de radio y televisión, pasando por la región que nos es más conocida o familiar, el visible. Dicho valor no es más que el cociente entre la longitud de onda y la frecuencia: c=λ/υ Seguir leyendo “Ondas electromagnéticas. Velocidad de la luz.”

Inducción electromagnética: Ley de Faraday

Michael Faraday (1791-1867) fue uno de los científicos más influyentes de la historia.  Con escasa educación formal, y basando la mayor parte de su trabajo en física y química experimental, llegó a sentar las bases del electromagnetismo tal y como lo conocemos hoy en día. Fue el primero en plantear conceptos tales como líneas de fuerza, o campos electromagnéticos y demostró que los campos magnéticos y corrientes eléctricas estaban interconectados a través de la “Ley de Inducción Electromagnética” o “Ley de Faraday”, cuya ecuación se convertiría finalmente en una de las cuatro leyes de Maxwell. Seguir leyendo “Inducción electromagnética: Ley de Faraday”

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