Física · Preparación PAES

Corriente eléctrica: flujo de carga en corriente continua

Plan de clase de 90 minutos centrado en \(I=Q/t\), circuito cerrado y el sentido convencional, con ejercicios de selección múltiple tipo PAES.

Objetivo de la clase

Interpretar la corriente eléctrica como flujo de carga en circuitos de corriente continua, usando \(I=Q/t\) y las reglas de un circuito cerrado, para resolver preguntas de selección múltiple similares a las evaluadas en PAES.

10 minInicio

Activación vinculada a la PAES

Proyecte esta situación sin entregar la fórmula:

Por un conductor pasan \(30\,C\) en \(10\,s\). ¿Cuál es la intensidad de corriente?

A) \(0{,}33\,A\)

B) \(3{,}0\,A\)

C) \(40\,A\)

D) \(300\,A\)

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B. \(I=Q/t=30/10=3{,}0\,A\). El error típico es invertir el cociente o confundir coulomb con ampere.
Preguntas breves
¿Hay corriente si el interruptor está abierto? ¿Los electrones van del \(+\) al \(-\)? ¿En serie la corriente es la misma en todos los elementos?
Conceptos previos clave

Carga, tiempo e intensidad

La corriente eléctrica describe cuánta carga neta atraviesa una sección del conductor por unidad de tiempo:

\[I=\frac{Q}{t}\qquad [I]=\text{A}=\text{C/s}\]
MagnitudSímboloUnidad SI
Carga\(Q\)coulomb (\(C\))
Tiempo\(t\)segundo (\(s\))
Intensidad de corriente\(I\)ampere (\(A\))

En un metal, quienes se mueven son electrones (carga negativa). El sentido convencional de \(I\) se toma del polo positivo al negativo, contrario al arrastre de electrones. En PAES se trabaja con ese sentido convencional, salvo que el ítem pregunte explícitamente por los electrones.

Idea PAES: \(1\,A\) no es “un coulomb”: es un coulomb por segundo. Distinga \(Q\) de \(I\).
20 minDesarrollo 1

Circuito cerrado y corriente continua

Condiciones

  • Hace falta un camino cerrado (circuito) y una fuente (pila, batería).
  • Interruptor abierto \(\Rightarrow I=0\) en esa rama.
  • CC: el sentido de \(I\) no se invierte con el tiempo (en el modelo escolar).
  • Conductor: permite el flujo; aislante: lo dificulta mucho.

Cálculos directos

\(I=2{,}0\,A\) durante \(5{,}0\,s\): \(Q=It=10\,C\).
Carga del electrón \(e=1{,}6\times10^{-19}\,C\).
Si \(Q=1{,}6\,C\), \(n=Q/e=1{,}0\times10^{19}\) electrones.
I convencional + − resistor
20 minDesarrollo 2

Serie y paralelo: cómo se reparte \(I\)

ConexiónCorrienteLectura PAES
SerieLa misma en todos los elementos.Un solo camino: lo que entra a uno sale al siguiente.
ParaleloSe reparte; \(I_{\text{total}}=I_1+I_2+\cdots\)Varios caminos; la carga “elige” ramas.

En la casa, los artefactos se conectan en paralelo (todos reciben la misma tensión de red). Eso se retoma en instalación domiciliaria. Aquí basta: sin camino cerrado no hay flujo neto de carga.

Error frecuente: “la corriente se gasta en la ampolleta”. La energía se transforma; la carga no desaparece. En serie, \(I\) es la misma antes y después de la lámpara.
30 minTrabajo de estudiantes

Ejercicios tipo PAES

1. Pasan \(30\,C\) en \(10\,s\). La corriente es:

A) \(0{,}33\,A\)

B) \(3{,}0\,A\)

C) \(40\,A\)

D) \(300\,A\)

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\(I=Q/t=3{,}0\,A\). B.
2. Una corriente de \(2{,}0\,A\) circula \(5{,}0\,s\). La carga que pasa es:

A) \(0{,}40\,C\)

B) \(2{,}5\,C\)

C) \(10\,C\)

D) \(7{,}0\,C\)

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\(Q=It=10\,C\). C.
3. \(1\,A\) equivale a:

A) \(1\,C\)

B) \(1\,C/s\)

C) \(1\,J\)

D) \(1\,\Omega\)

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Definición: ampere = coulomb por segundo. B.
4. El sentido convencional de \(I\) en un circuito de pila se toma:

A) del \(-\) al \(+\) por el cable

B) del \(+\) al \(-\) por el circuito exterior

C) siempre igual al de los electrones

D) al azar

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Convención: positivo \(\rightarrow\) negativo por el exterior. B.
5. Si el interruptor está abierto:

A) \(I\) es máxima

B) no hay camino cerrado y \(I=0\)

C) \(Q\) se crea en la pila sin límite

D) la corriente se almacena en el cable

Ver respuesta
Sin circuito cerrado no hay flujo neto continuo. B.
6. En un metal, los electrones se desplazan:

A) en el mismo sentido convencional de \(I\)

B) en sentido opuesto al convencional

C) sin carga

D) solo si hay aislante

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Carga negativa: el arrastre es contrario a la convención. B.
7. Con \(e=1{,}6\times10^{-19}\,C\), \(Q=1{,}6\,C\) corresponde a:

A) \(10^{18}\) electrones

B) \(10^{19}\) electrones

C) \(1{,}6\) electrones

D) \(10^{-19}\) electrones

Ver desarrollo
\(n=Q/e=1{,}0\times10^{19}\). B.
8. \(I=0{,}50\,A\) durante \(20\,s\). \(Q\) vale:

A) \(10\,C\)

B) \(40\,C\)

C) \(0{,}025\,C\)

D) \(20{,}5\,C\)

Ver desarrollo
\(Q=0{,}50\times20=10\,C\). A.
9. En corriente continua (modelo escolar):

A) \(I\) invierte su sentido muchas veces por segundo

B) el sentido de \(I\) no se invierte

C) no hace falta circuito

D) \(I\) se mide en joule

Ver respuesta
CC: sentido constante. La red domiciliaria es CA; esa distinción se retoma en instalación. B.
10. En una conexión en serie, la corriente:

A) es la misma en todos los elementos

B) se suma en cada resistor

C) es nula en el segundo

D) solo existe en la pila

Ver respuesta
Un solo camino. A.
11. En paralelo, si \(I_1=1{,}0\,A\) e \(I_2=2{,}0\,A\), la corriente de la fuente es:

A) \(1{,}0\,A\)

B) \(2{,}0\,A\)

C) \(3{,}0\,A\)

D) \(0{,}5\,A\)

Ver desarrollo
Las corrientes de rama se suman: \(3{,}0\,A\). C.
12. Un amperímetro se conecta, en el uso escolar:

A) en paralelo con la pila siempre

B) en serie con el elemento cuya \(I\) se mide

C) sin cables

D) solo en CA

Ver respuesta
Debe ser atravesado por la misma \(I\). B.
13. \(I=4{,}0\,A\) durante \(2{,}0\,min\). La carga es:

A) \(8{,}0\,C\)

B) \(120\,C\)

C) \(480\,C\)

D) \(0{,}033\,C\)

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\(t=120\,s\). \(Q=4{,}0\times120=480\,C\). C.
14. La afirmación correcta es:

A) la corriente se consume y deja de existir después de la lámpara

B) en serie, \(I\) es la misma antes y después de la lámpara

C) \(Q\) se mide en ampere

D) sin pila hay \(I\) indefinida

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Se transforma energía; la carga no se “gasta”. B.
15. Un estudiante afirma: “si duplico el tiempo, con la misma \(I\), la carga se reduce a la mitad”. La afirmación es:

A) correcta, porque \(I=Q/t\)

B) incorrecta: \(Q=It\), la carga se duplica

C) correcta solo en paralelo

D) incorrecta porque \(I\) se mide en coulomb

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Misma \(I\) y el doble de \(t\) \(\Rightarrow\) el doble de \(Q\). B.
10 minCierre

Síntesis y ticket de salida

Pida a los estudiantes completar oralmente o por escrito estas ideas:

  1. \(I=Q/t\); el ampere es coulomb por segundo.
  2. Hace falta un circuito cerrado.
  3. Sentido convencional: \(+\) a \(-\) por el exterior; electrones al revés.
  4. Serie: misma \(I\). Paralelo: las \(I\) de rama se suman.
  5. La corriente no se “gasta”; se transforma energía.

Ticket PAES

Una lámpara en serie “se ve igual de brillante al entrar y al salir el cable”. ¿Qué idea física sostiene esa observación?

Respuesta esperada
En serie circula la misma \(I\). No hay un cable con más corriente “antes” de la lámpara. Lo que cambia es la energía de las cargas (caída de potencial), no el valor de \(I\).

Distribución sugerida de los 90 minutos

MomentoTiempoPropósito
Inicio PAES10 minactivar \(I=Q/t\)
Definición y CC20 minunidades, sentido convencional, circuito cerrado
Serie y paralelo20 mincómo se reparte \(I\)
Ejercitación30 minresolver y justificar preguntas tipo PAES
Cierre10 mindesarmar “la corriente se gasta”