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Unidad 3: Física — Electricidad y calor

Electricidad estática, generación, circuitos, calor y temperatura con seguridad.

Lecciones

Fuerzas eléctricas y electrización
90 min
Generación de energía eléctrica
90 min
Circuitos eléctricos y circuito domiciliario
90 min
Calor y temperatura
90 min

Diagnóstico

Preguntas disponibles: 12. En Smart TV se muestran como material de práctica con solución desplegable.

Un cuerpo inicialmente neutro gana electrones. ¿Qué ocurre?
  1. Queda positivo
  2. Sigue necesariamente neutro
  3. Queda negativo
  4. Pierde masa hasta desaparecer
Solución: Ganar electrones produce carga neta negativa.
¿Cuál material es normalmente mejor conductor eléctrico?
  1. Goma. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  2. Plástico
  3. Cobre
  4. Vidrio seco
Solución: El cobre es un buen conductor habitual.
Durante una demostración, dos pequeñas esferas quedan con carga positiva. Al acercarlas sin que se toquen, ¿qué interacción se espera?
  1. Se atraen hasta tocarse.
  2. No ejercen fuerza entre sí.
  3. Se repelen entre sí.
  4. Pierden toda su carga de inmediato.
Solución: Cargas eléctricas del mismo signo ejercen fuerzas de repulsión.
Una linterna utiliza dos pilas de 1,5 V conectadas en serie. Idealmente, ¿qué diferencia de potencial entrega el conjunto?
  1. 0,75 V.
  2. 1,5 V.
  3. 3,0 V.
  4. 6,0 V.
Solución: En una conexión ideal en serie, las diferencias de potencial de las pilas se suman: 1,5 V + 1,5 V = 3,0 V.
Mover un imán respecto de una bobina puede producir
  1. Fusión. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones sin considerar las demás condiciones del sistema.
  2. Convección. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. Inducción electromagnética
  4. Neutralización térmica
Solución: El cambio del flujo magnético puede inducir una diferencia de potencial.
¿Qué dispositivo transforma radiación solar directamente en electricidad?
  1. Turbina hidráulica. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  2. Resistor. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  3. Panel fotovoltaico
  4. Termómetro. El resultado no dependería de otras variables del sistema aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
Solución: La conversión fotovoltaica es directa de radiación a electricidad.
Un interruptor abierto en un circuito simple
  1. Duplica la corriente
  2. Elimina la resistencia
  3. Interrumpe el camino
  4. Convierte A en V
Solución: Un circuito abierto no ofrece un camino continuo.
La unidad de resistencia eléctrica es
  1. Watt
  2. Ampere
  3. Ohm
  4. Kelvin
Solución: La resistencia se mide en ohm (Ω). Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
Las ampolletas de una vivienda se conectan principalmente
  1. En una única serie
  2. Sin protección
  3. En paralelo
  4. Solo a pilas
Solución: El paralelo permite funcionamiento independiente relativo.
Una cuchara fría se deja dentro de una taza con agua caliente. ¿Qué describe mejor el calor durante los primeros instantes?
  1. Es la temperatura que queda almacenada en la cuchara. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones sin considerar las demás condiciones del sistema.
  2. Es una propiedad que depende solo de la masa de la cuchara. La regla indicada se aplicaría sin condiciones ni excepciones sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. Es energía que se transfiere desde el agua más caliente hacia la cuchara más fría.
  4. Es una carga eléctrica producida por el contacto. El resultado no dependería de otras variables del sistema sin considerar las demás condiciones del sistema.
Solución: El calor es transferencia de energía asociada a una diferencia de temperatura; no es sinónimo de temperatura.
El instrumento para medir temperatura es
  1. Amperímetro
  2. Voltímetro
  3. Termómetro
  4. Galvanómetro
Solución: El termómetro mide temperatura. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
El calor que llega desde el Sol a la Tierra se transfiere principalmente por
  1. Conducción
  2. Convección
  3. Radiación
  4. Contacto
Solución: La radiación puede propagarse sin medio material.

Evaluación de unidad

Preguntas disponibles: 24. En Smart TV se muestran como material de práctica con solución desplegable.

Una esfera neutra pierde electrones. ¿Cuál es su carga neta?
  1. Negativa
  2. Neutra. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. Positiva
  4. Magnética
Solución: Perder electrones deja exceso relativo de carga positiva.
Al acercar un globo cargado a papel neutro, el papel puede ser atraído por
  1. Pérdida de protones. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  2. Convección. Una sola observación permitiría establecer la regla general de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  3. Polarización de sus cargas
  4. Ley de Joule. El resultado no dependería de otras variables del sistema de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
Solución: La carga cercana redistribuye las cargas del papel y produce polarización.
¿Cuál secuencia describe inducción electrostática en un conductor?
  1. Frotar hasta calentar tomando ese dato por sí solo como base para explicar el resultado observado en el sistema.
  2. Conectar a 220 V usando esa señal como criterio principal para decidir qué mecanismo está ocurriendo en el caso.
  3. Acercar carga, conectar a tierra, retirar tierra y luego alejar el inductor
  4. Sumergir en agua tomando ese dato por sí solo como base para explicar el resultado observado en el sistema.
Solución: La inducción puede cargar sin contacto con el inductor usando una conexión temporal a tierra.
¿Cuál es una práctica segura al investigar electricidad?
  1. Abrir un enchufe energizado
  2. Tocar conductores con manos húmedas
  3. Usar pilas y materiales escolares
  4. Eliminar protecciones
Solución: La experimentación escolar debe hacerse con baja tensión y materiales seguros.
¿Qué par corresponde normalmente a conductor y aislante, respectivamente?
  1. Plástico y cobre
  2. Vidrio y aluminio
  3. Cobre y plástico
  4. Goma y cobre. Una sola observación permitiría establecer la regla general y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
Solución: Cobre conduce bien; plástico se usa como aislante.
Dos cargas − y − se colocan cerca. La interacción es
  1. Atracción. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  2. Ninguna. Una sola observación permitiría establecer la regla general sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. Repulsión
  4. Fusión. El resultado no dependería de otras variables del sistema sin considerar las demás condiciones del sistema.
Solución: Cargas del mismo signo se repelen. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
Un equipo necesita cerca de 4,5 V y dispone de pilas de 1,5 V. Si las conecta en serie, ¿cuántas pilas necesita idealmente?
  1. Una pila.
  2. Dos pilas.
  3. Tres pilas.
  4. Seis pilas.
Solución: Tres pilas de 1,5 V en serie entregan idealmente 4,5 V.
En paralelo, dos fuentes iguales y compatibles mantienen aproximadamente
  1. El doble de voltaje
  2. Voltaje cero. La regla indicada se aplicaría sin condiciones ni excepciones sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. El voltaje de una fuente
  4. Corriente cero siempre
Solución: El paralelo mantiene aproximadamente la diferencia de potencial de una fuente.
¿Qué afirmación sobre inducción electromagnética es correcta?
  1. Un imán quieto siempre produce corriente constante
  2. No intervienen conductores. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  3. Un cambio de flujo magnético puede inducir diferencia de potencial
  4. Es electrización por frotación. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
Solución: La inducción electromagnética depende del cambio del flujo magnético.
¿Qué cadena corresponde a una central eólica?
  1. Luz → calor específico → electricidad. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  2. Pila → vapor → viento. Una sola observación permitiría establecer la regla general y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  3. Viento → movimiento → generador → electricidad
  4. Electricidad → viento → combustible. El resultado no dependería de otras variables del sistema de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
Solución: El viento mueve la turbina y el generador convierte energía mecánica en eléctrica.
¿Qué fuente aprovecha calor del interior terrestre?
  1. Fotovoltaica
  2. Eólica
  3. Geotérmica
  4. Pila alcalina
Solución: La geotermia utiliza energía térmica del interior de la Tierra.
Para comparar dos tecnologías de generación se debe considerar
  1. Solo el nombre
  2. Solo el color. El comportamiento sería idéntico en cualquier situación de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  3. Recurso, continuidad, impactos, costos y distribución
  4. Una única ventaja
Solución: La evaluación tecnológica es multivariable y depende del contexto.
Un resistor de 4 Ω conectado a 12 V conduce idealmente
  1. 4 A
  2. 8 A. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  3. 3 A
  4. 48 A
Solución: I = V/R = 12/4 = 3 A. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
Un dispositivo opera con 12 V y 2 A. Su potencia es
  1. 6 W. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  2. 10 W. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  3. 24 W
  4. 14 W. El resultado no dependería de otras variables del sistema aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
Solución: P = V·I = 12×2 = 24 W. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
Con I = 2 A, R = 3 Ω y t = 10 s, la energía de Joule es
  1. 30 J
  2. 60 J
  3. 120 J
  4. 240 J
Solución: Q = I²Rt = 4×3×10 = 120 J. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
¿Qué componente protege principalmente frente a corrientes de fuga?
  1. Ampolleta
  2. Voltímetro. El resultado no dependería de otras variables del sistema sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. Interruptor diferencial
  4. Resistor
Solución: El diferencial detecta desequilibrios asociados a fugas y desconecta.
Según RIC 04, el conductor de protección es
  1. Blanco
  2. Rojo. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  3. Verde o verde/amarillo
  4. Negro. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
Solución: El conductor de protección usa verde o verde/amarillo.
¿Qué ventaja cualitativa tiene un circuito paralelo frente a uno serie en una vivienda?
  1. Siempre consume cero. La regla indicada se aplicaría sin condiciones ni excepciones y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  2. No necesita protecciones. Una sola observación permitiría establecer la regla general y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  3. Una rama puede apagarse sin interrumpir necesariamente las otras
  4. Duplica automáticamente el voltaje. El resultado no dependería de otras variables del sistema y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
Solución: Las ramas paralelas permiten funcionamiento independiente relativo.
Dos cuerpos a distinta temperatura se ponen en contacto. La transferencia neta espontánea va
  1. Del frío al caliente siempre
  2. En ambas direcciones con igual balance desde el inicio
  3. Del más caliente al más frío
  4. Solo si son metálicos
Solución: El flujo neto de energía térmica va del cuerpo de mayor temperatura al de menor.
Un termómetro marca 20 °C. ¿Cuál es aproximadamente la temperatura correspondiente en kelvin?
  1. 253,15 K. Una sola observación permitiría establecer la regla general y esa misma regla se aplicaría a cualquier montaje.
  2. 273,15 K.
  3. 293,15 K.
  4. 313,15 K.
Solución: Para convertir de °C a K se suma aproximadamente 273,15: 20 + 273,15 = 293,15 K.
0,5 kg de agua con c = 4200 J/(kg·°C) aumenta 4 °C. Q es
  1. 2100 J
  2. 4200 J. Esa magnitud sería la única que determina el fenómeno sin considerar las demás condiciones del sistema.
  3. 8400 J
  4. 16800 J
Solución: Q = mcΔT = 0,5×4200×4 = 8400 J. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
0,2 kg de hielo se funden con Lf = 334000 J/kg. La energía ideal es
  1. 6680 J. La relación se mantendría igual aunque cambien las condiciones de modo que esa única variable determinaría por completo el resultado.
  2. 33400 J. Una sola observación permitiría establecer la regla general aunque cambien las condiciones físicas del sistema.
  3. 66800 J
  4. 167000 J
Solución: Q = mL = 0,2×334000 = 66800 J. Esta respuesta se justifica con el concepto físico trabajado en la unidad y no solo por reconocimiento de palabras.
Según el modelo cinético molecular, temperatura mayor significa en promedio
  1. Partículas más grandes
  2. Más protones
  3. Mayor energía cinética de partículas
  4. Menos masa
Solución: La temperatura se relaciona con la energía cinética promedio de las partículas.
¿Cuál medida ayuda a disminuir radiación térmica en un termo?
  1. Abrir una ventana
  2. Agregar un conductor metálico entre paredes
  3. Superficie reflectante
  4. Eliminar el vacío
Solución: Las superficies reflectantes reducen intercambio por radiación.
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