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ElectrotecniaColección de Materiales Curriculares para el Bachillerato 9
“Electrotecnia”“Colección de Materiales Curriculares para el Bachillerato nº 9”
Autor: Antonio Linares Dorado
Edita: Dirección General de Evaluación Educativa y Formación del Profesorado.Consejería de Educación y Ciencia. Junta de Andalucía.
© Consejería de Educación y Ciencia, 1998
ISBN General de la Colección: 84-8051-236-9ISBN: 84-8051-227-XDepósito Legal: SE- 1.567/98 IX
ÍNDICE
I. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51. La Electrotecnia en el contexto del Bachillerato.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52. Enfoques metodológicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1 La concepción del aprendizaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 El tipo de formación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3 El tipo de contenido organizador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
II. Organización de contenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91. Criterios para la organización y secuencia de los contenidos. ¿Qué y cuándo enseñar?.. . . . . . . . . . . 9
III. Orientaciones metodológicas y didácticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491. Principales problemas planteados en el aprendizaje de la electrotecnia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492. Estrategias de enseñanza.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503. Actividades.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504. Organización del aula. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
IV. Orientaciones para la evaluación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 531 ¿Qué evaluar? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532 ¿Cómo evaluar? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553 ¿Cuándo evaluar?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 Autoevaluación y participación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
V. Bibliografía y recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
VI. Anexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Índice
1. La electrotecnia en el contexto delBachillerato
La Electrotecnia es la disciplina tecnológica que estu-dia las aplicaciones de la electricidad.
Su campo disciplinar abarca el estudio de los fenó-menos eléctricos y electromagnéticos desde el puntode vista de la utilidad práctica de la electricidad.
La Electrotecnia justifica su inclusión en elBachillerato:
a.- Por su valor como elemento formativo.
b.- Por sus valor propedéutico y orientador para estu-dios posteriores.
La presencia de la Electrotecnia en la modalidad delBachillerato Tecnológico (Decreto 126/94 de 7 dejunio), debe interpretarse como un intento de profun-dizar en la técnica específica de esta rama del saber,conectando con otras de carácter más general.Resulta determinante los conocimientos anteriores enprincipios básicos de Física y Química y los instru-mentos adquiridos en Matemáticas.
La Electrotecnia desempeña un papel integrador yarticulado, al utilizar modelos explicativos proceden-tes sobre todo, de las Ciencias Físicas y emplearmétodos de análisis, cálculo y representación gráficaprocedentes de las Matemáticas. Este carácter deciencia aplicada le confiere un valor formativo rele-vante, al integrar conocimientos de disciplinas cientí-ficas de naturaleza más abstracta y especulativa.
La Electrotecnia pretende dar una formación científi-co-aplicada imprescindible para acometer estudiostécnicos-profesionales posteriores de corta duración
(ciclos formativos de grado superior de FormaciónProfesional), como de media y larga duración(Ingenierías Técnicas y Superiores), con soltura, con-fianza y preparación. No se trata por tanto de impar-tir una formación especializada, ni tan siquiera, deadelantar conocimientos profesionales propios deCiclos Formativos posteriores.
La Electrotecnia constituye la iniciación o preámbulode materias de carácter técnico de niveles universita-rios y por otra parte la formación profesional de basede los Ciclos de Formación Profesional Especifica,relacionados con las Familias profesionales del sectorindustrial.
La Electrotecnia proporciona al alumnado un ciertogrado de polivalencia que les permite adaptarse confacilidad a los posibles cambios tecnológicos de sufutura profesión.
Su finalidad general es la de proporcionar aprendiza-jes relevantes con posibilidades de su desarrollo pos-terior.
Las capacidades que esta materia debe contribuir adesarrollar en el alumnado son las siguientes:
- Interpretar el comportamiento, normal o anómalo,de un dispositivo eléctrico sencillo, señalando losprincipios y leyes físicas que lo explican.
- Seleccionar elementos de valor adecuado y conec-tarlos correctamente para formar un circuito, carac-terístico y sencillo, capaz de producir un efecto deter-minado.
- Calcular el valor de las principales magnitudes de uncircuito eléctrico, compuesto por elementos discre-tos en régimen permanente.
1Introducción
-Interpretar esquemas y planos de instalaciones yequipos eléctricos característicos, identificando lafunción de un elemento o grupo funcional de elemen-tos en el conjunto.
- Seleccionar e interpretar información adecuada paraplantear y valorar soluciones, del ámbito de la elec-trotecnia, a problemas técnicos comunes.
- Elegir y conectar el aparato adecuado para unamedida eléctrica, estimando anticipadamente suorden de magnitud y valorando el grado de precisiónque exige el caso.
- Expresar las soluciones a un problema con un nivelde precisión coherente con el de las diversas magni-tudes que intervienen en él.
Los diferentes elementos curriculares del área deElectrotecnia, se pueden agrupar en tres bloques:
a) Bloque de carácter básico y general con los con-ceptos y leyes científicas que explican los fenómenosfísicos que tienen lugar en los dispositivos eléctricos.
b) Bloque de carácter específico sobre los compo-nentes de circuitos y aparatos eléctricos su disposi-ción y conexiones características.
c) Bloque de técnicas de análisis, cálculo y predicción decomportamientos de circuitos y dispositivos eléctricos.
2. Enfoques metodológicos
El enfoque metodológico que puede adoptarse parallevar a cabo el diseño depende de:
2.1. La concepción del aprendizaje.
2.2. El tipo de formación.
2.3. El tipo de contenido organizador.
2.1. La concepción del aprendizaje
2.1.1. Enseñanza transmisiva.
Centra su interés en los contenidos, entendiendocomo contenido una simple relación temática, esdecir una relación de hechos, conceptos, términos,estructuras, leyes, principios, etc., los cuales se dis-tribuyen a lo largo del curso, secuenciando los conte-nidos por orden de dificultad o inteligibilidad.
El profesorado de este tipo de enseñanza es aquelque domina a la perfección la materia para transmi-
tirla al alumnado. El papel del alumnado es meramen-te receptivo, limitándose a aprender lo que se lesmuestra.
2.1.2. Orientación conductista.
La unidad de estudio es el elemento observable ymedible, los objetivos de aprendizaje se definen porniveles de generalidad.
La principal aportación de la enseñanza por objetivoses hacer participar al alumno/a en su propio aprendi-zaje, llevando a cabo una serie de acciones o con-ductas (cognitivas, afectivas o psicomotrices) que lepermitan alcanzar la conducta final expresada en losobjetivos. Los objetivos de aprendizaje tienen diferen-tes niveles de generalidad o especificidad. En el pri-mero se definen los objetivos generales. Cada uno deestos objetivos suele estar ligado a una Unidad didác-tica y a un determinado período de tiempo para lograrla conducta final expresada en ellos. En un segundonivel se analizan los objetivos generales deduciendolos diferentes aspectos (de contenido y de conducta)que ellos engloban. En un tercer nivel se ordenan losaspectos según relaciones objetivas y lógicas. Porúltimo, una vez los elementos del objetivo generalofrecen poca complejidad de contenido, se trata deoperativizarlos, estableciendo la conducta final espe-rada al final del proceso de aprendizaje.
2.1.3. Orientación cognitiva.
Lo importante de esta orientación es su globalidad, elalumno/a va construyendo sus propias estructuras decontenidos y las revisa cada vez que avanza el apren-dizaje de un determinado contenido. Los objetivos seconvierten más bien en fines. La construcción de unacapacidad requiere un proceso que el alumnado debeseguir, adquiriendo más importancia el camino que laconsecución en sí misma.
La concepción cognitiva permite presentar unos con-tenidos significativos y obtener un aprendizaje signifi-cativo. Es de destacar la incorporación del saber hacera los contenidos así como su clasificación de estos enconocimientos (no sólo conceptos), principios y proce-dimientos, dando prioridad a uno sobre los demás enfunción de la naturaleza de la materia, y de su ubica-ción en una u otra etapa del sistema educativo.
De las tres opciones, se descarta a priori el tipo deenseñanza transmisiva, basada en una simple rela-ción temática.
De las dos opciones restantes, parece más adecuadala concepción cognitiva por las siguientes razones:
E L E C T R O T E C N I A
a) El aprendizaje por objetivos no ha sido totalmenteasumido por la mayor parte de los diseñadores curri-culares y educadores. El conocimiento de este tipode instrucción y la aplicación de las técnicas, de supuesta en marcha no se han llegado a dominar, man-teniéndose en un modelo de aprendizaje transmisivo,basado en la exposición (del profesorado) y memori-zación (del alumnado) de contenidos (conocimientoscomo categoría cognitiva más elemental) ordenadospor temas, en una secuencia coincidente, en la mayo-ría de los casos con el índice de textos y manuales.
La formulación de los objetivos educativos en las pro-gramaciones realizadas por el profesorado suele tener,por lo general, un carácter formal y se lleva a cabopara satisfacer una simple exigencia administrativa.
En el modelo constructivista, el objetivo de aprendi-zaje pierde el sentido que tiene en la concepción con-ductista ya que las acciones, las conductas, losmodos de saber hacer o en términos cognitivos, lascapacidades se incorporan a los contenidos, adqui-riendo una gran importancia.
b) Los principios básicos y todas las aportacionesposteriores de diferentes autores proporcionan unoscriterios suficientemente explícitos, que permiten lle-var a cabo un diseño curricular y su puesta en prácti-ca de una manera científica y no arbitraria.
c) La descripción del proceso de aprendizaje y lastécnicas utilizadas para la instrumentalización de lateoría, se aproximan más a la forma natural por la quelas personas vamos incrementando nuestros conoci-mientos y habilidades.
2.2. El tipo de formación.
2.2.1. Científica.
Este área puede ser contemplada desde un punto devista científico como si se tratara de una parte másde la Física
2.2.2. Tecnológica de carácter básico.
La Electrotecnia se podría contemplar como un área tec-nológica con carácter propio pero con un cierto grado degeneralidad, de tal manera que se constituya en forma-ción profesional de base de otras áreas, ciclos o etapas.
2.2.3. Tecnológica de carácter específico
Tomando como premisas un conjunto de tareas o pro-cesos de trabajo reales asociados a la vida activa, en
este caso la formación relativa al área tendría elaspecto de una formación profesional específica.
La Electrotecnia debe abordarse como una tec-nología o rama tecnológica y no como una partemás de la Física. Los principios o fundamentacióncientífica, a diferencia de lo que debe ocurrir enla Física, prestan un soporte a los contenidos fun-damentales y en consecuencia juegan un papelsecundario.
Sin embargo la Electrotecnia no debe plantearsecomo un área de formación específica que de res-puesta inmediata al sistema productivo. Más bien esla antesala de otras materias, asignaturas o módulosde etapas superiores del sistema educativo.
2.3. El tipo de contenido organizador
El contenido organizador o eje vertebrador define elproceso de aprendizaje sobre el cual se estructuranlos contenidos de las diferentes Unidades didácticas,siendo el resto contenidos soportes de los anterio-res. Se pueden considerar como contenidos organi-zadores:
2.3.1. Los Principios
Para organizar y secuenciar las diferentes unidadesque constituyen la programación se tienen en cuentaexclusivamente los principios.
2.3.2. Los Procedimientos
Cuando para la organización y secuenciación se tie-nen en cuenta los procedimientos.
2.3.3. Los Conocimientos
Cuando para la organización y secuenciación se tie-nen en cuenta los hechos y conceptos y se excluyenlos principios.
Se desestima la organización de la secuencia entorno a los principios porque esto sería propio de unamateria de carácter más científica. Por tanto se esti-ma que el área se organizará en torno a los procedi-mientos.
El enfoque global del área se puede concretar en:concepción cognitiva de una materia tecnológica decarácter básico organizada y secuenciada en torno alos procedimientos.
I N T R O D U C C I Ó N
1. Criterios para la organización y secuen-cia de los contenidos. ¿Qué y cuándo ense-ñar?
Para la organización de los contenidos lo primero quese debe hacer es dar prioridad a unos contenidos conrespecto a otros, eligiendo un contenido organizadordel proceso educativo, a continuación el desarrollodel contenido organizador en una estructura generalque los relacione, y por último la elaboración de las
secuencias en las cuales se distribuyen el conjunto decontenidos en Unidades didácticas.
Los contenidos se estructuran en dos grandes blo-ques para el desarrollo de las unidades, el primeroestá dedicado al análisis de circuitos eléctricos yelectrónicos. La secuencia de contenidos toma comocontenido organizador los procedimientos, y transcu-rre del circuito más simple al más complejo.
2Organización de contenidos
Inicio
Análisis de cada circuito
Cálculo y resolución de cada circuito
Montaje, ensayo y medidas de cada circuito
Verificación con los cálculos realizados
Fin
Las ideas claves, presentes en cada unidad, necesa-rias para desarrollar los correspondientes circuitosson:
a) Estudio del circuito, describiendo las característi-cas constructivas y funcionales de los elementos, secomprueba la interrelación entre ellos y se observanlos fenómenos que tiene lugar.
b) Resolución del circuito. Consiste básicamente encalcular las magnitudes del circuito y/o los paráme-tros de los componentes del mismo.
c) Montajes, ensayos y medidas.
d) Verificación de los cálculos con las medidas reali-zadas.
La complejidad de los circuitos se va incrementandoprogresivamente dentro de cada unidad.
Las ideas clave del contenido organizador (análisis decircuitos) están inspiradas en los objetivos y en loscriterios de evaluación.
Los contenidos de soporte se basan en los conte-nidos temáticos y están referidos básicamente alas características de los componentes, a las mag-nitudes eléctricas, a las relaciones entre magnitu-des o leyes, normas y reglas y a los principios enque se basan los fenómenos eléctricos y magnéti-cos.
La segunda parte está dedicada a los receptores(transformación de la electricidad en energía calóricay energía luminosa) y a las máquinas eléctricas (trans-formación de la energía eléctrica en energía mecáni-ca).
La organización de estos contenidos se realiza de lamisma forma que en el bloque anterior.
Una de las características de este área radica en lanecesidad de llevar a cabo actividades de experi-mentación, montajes, ensayos y medidas durante eldesarrollo de los contenidos de las distintas unida-des.
E L E C T R O T E C N I A
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La relación de unidades didácticas que se deducendel mapa procedimental de la secuencia de conteni-dos son las siguientes:
1. Los fenómenos eléctricos, magnéticos y electro-magnéticos.
2. El circuito eléctrico en corriente continua.
3. El circuito eléctrico en corriente alterna.
4. Circuitos electrónicos analógicos básicos.
5. Iluminación.
6. Calefacción.
7. Circuitos magnéticos y transformadores.
8. Máquinas de corriente continua.
9. Máquinas de corriente alterna.
Una vez expuesta la modalidad organizativa de todael área, avanzaremos un paso más en la concreciónde los diferentes elementos que configuran el diseñocurricular de la Electrotecnia.
Se va a estructurar los contenidos en nueve unidadesdidácticas. El hilo conductor de todas ellas es el pro-cedimiento utilizado para su desarrollo.
En cada unidad, se indica el título de la misma, los objeti-vos a conseguir, la estructura de contenidos y de ella seobtiene una relación de éstos, clasificándolos por conteni-do organizador y contenido soporte, descripción y enu-meración de las actividades-tipo de aprendizaje y los crite-rios de evaluación. También figuran los mapas conceptua-les y procedimentales de las correspondientes unidades.
Entendiendo por Unidad didáctica la articulación com-pleta de objetivos, contenidos, actividades en torno auna unidad temática. Cumple la finalidad de agruparlos contenidos para proporcionar un conocimientointegral, progresivo y diferenciador de los saberes.
Una de las características de este área radica en lanecesidad de llevar a cabo actividades de experi-mentación, montajes, ensayos y medidas.
En el diseño de las programaciones (Unidades didác-ticas) se debe empezar elaborando los mapas proce-dimentales y conceptuales.
El mapa conceptual nos sirve para organizar unaestructura interna del tema, en él se recogen los con-
ceptos fundamentales, las proposiciones y las cone-xiones entre todos los contenidos, además cumplelas siguientes funciones:
Nos facilita la organización de las secuencias deaprendizaje.
Nos permite establecer relaciones entre contenidos.
Nos sirve para hacer guiones, esquemas, resúmenes.
Nos permite observar la extensión y profundizacióndel tema.
Unidad didáctica nº 1:
Los fenómenos eléctricos, magnéticos y elec-tromagnéticos.
(Tiempo estimado: 8 horas)
En el esquema 1.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observartres caminos diferentes.
En el primer camino se estudia la Electrotecnia debi-da a fenómenos eléctricos.
En el segundo camino, los debidos a fenómenos mag-néticos.
Por último, en el tercer camino, los debidos a fenó-menos electromagnéticos.
En el esquema 1.2 se muestra el mapa conceptual de estaunidad, en él se ven los principales conceptos que se pue-den trabajar, relacionados en una estructura jerárquica.
Objetivos:
Relacionar los fenómenos eléctricos, magnéticos yelectromagnéticos con la constitución de la materia.
Distinguir y manejar conceptos básicos eléctricos.
Manejar y montar aparatos de medidas.
Describir los fenómenos básicos del campo magnético.
Interpretar cualquier fenómeno magnético como ori-ginado por una corriente eléctrica.
Enunciar y aplicar la Ley de Ohm.
Analizar como influye en la resistencia de un conduc-tor su constitución, longitud y sección.
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Relación de contenidos.
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Procedimientos (contenido organizador) Conceptos (contenido soporte)
- Observación de la atracción y repulsión de lascargas Electrostáticas.
- Comprobación experimental del espectro mag-nético y propiedades de los imanes.
- Análisis de las aplicaciones de los imanes per-manentes en nuestro entorno.
- Comprobación experimental de las interaccionesentre imanes y corriente eléctrica, generación dela electricidad y producción de fuerza motriz.
- Análisis de las aplicaciones del electromagnetis-mo en nuestro entorno.
- Electricidad estática.
Tipos de cargas.Atracción y repulsión.Ley de Coulomb.Electricidad vítrea y resinosa.Conductores y aislantes.
- Electricidad dinámica.Ley de Ohm.Magnitudes y unidades eléctricas.
- Magnetismo.Espectro magnético e imanes.Materiales magnéticos.Magnitudes y unidades.Flujo magnético.Inducción magnética.Fuerza magnetomotriz.Permeabilidad.Reluctancia magnética.
- Electromagnetismo, magnitudes y unidades.Fuerza sobre un conductor que transporta unacorriente.Par de fuerza sobre una espira que transportauna corriente.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Observación de la atracción y repulsión de lascargas Electrostáticas.
- Realización de problemas de la ley de Ohm.
- Comprobación experimental del espectro mag-nético y propiedades de los imanes.
- Observación de la generación de fuerza electro-motriz y de la producción de fuerza motriz, asícomo de interacciones entre magnetismo ycorriente eléctrica.
Criterios de evaluación.
- Explicar la atracción y repulsión de cargas eléc-tricas.
- Explicar la atracción y repulsión de los imanes.
- Definir magnitudes y unidades de:Intensidad de campo.Inducción.Permeabilidad.Reluctancia.Flujo magnético.
Unidad didáctica nº 2:
El circuito eléctrico en corriente continua.
(Tiempo estimado: 15 horas)
En el esquema 2.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observarseis caminos diferentes que van aumentando su com-plejidad a medida que aumentan los elementos pasi-vos
En el primer camino se estudia el circuito eléctrico decorriente continua con un solo generador y un soloreceptor.
En el segundo camino se estudia el circuito de c.c.con varias resistencias, viendo los acoplamientos enserie, en paralelo y en serie-paralelo.
En el tercero, se estudia el circuito de c.c. con variasmallas, se tendrá que aplicar las leyes de Kirchhoff.
En el cuarto, se estudia el circuito de c.c. con resis-tencia y condensador, viendo todo el proceso decarga y descarga del condensador.
En el quinto, se estudia el circuito de c.c. con resis-tencia y autoinducción, viendo todo el proceso deestabilización y extinción de la corriente eléctrica.
Por último, el sexto camino estudia el circuito de c.c.con diferentes acoplamientos de condensadores.
Objetivos:
Realizar e interpretar esquemas de circuitos eléctri-cos.
Manejar y montar aparatos de medidas en circuitoseléctricos.
Enunciar y aplicar la Ley de Ohm.
Analizar como influye en el valor de la resistencia deun conductor su constitución, su longitud y sección.
Distinguir los conceptos de energía y potencia de lacorriente eléctrica.
Analizar la influencia de la temperatura en el valor dela resistencia de un conductor.
Experimentar con el proceso de carga y descarga delos condensadores.
Estudiar el funcionamiento del condensador cuandoevita las chispas de apertura y cierre de un circui-to.
Interpretar el efecto térmico de la corriente eléctrica.
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Relación de contenidos.
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Procedimientos (contenido organizador)
- Análisis de circuitos eléctricos de c.c.:
Un solo generador y una resistencia.
Varias resistencias en serie y/o paralelo.
Un condensador y una resistencia
Varios condensadores.
Una resistencia y una autoinducción.
- Identificación de los parámetros fundamentalesR-L-C.
- Resolución de problemas de resistencias y con-densadores serie-paralelo.
- Medición directa de magnitudes: tensión, intensi-dad, resistencia y capacidad.
- Resolución de problemas aplicando Kirchhoff.
- Montaje de circuitos serie-paralelo y estrellatriángulo de resistencias.
- Verificación y comprobación experimental demedición de magnitudes.
Conceptos (contenido soporte)
- Magnitudes del circuito eléctrico:
Tensión eléctrica, fem y ddp.
Carga eléctrica e intensidad.
Resistividad y resistencia.
Capacidad del condensador.
Tiempo de carga y descarga.
Coeficiente de autoinducción.
Tiempo de estabilización y extinción de la corriente.
- Características y parámetros de resistencias,autoinducción y condensadores
- Resistencia equivalente, tensión, intensidad ypotencia en circuitos serie, paralelo, serie-parale-lo, conversión estrella triángulo.
- Aparatos de medidas.
- Ley de Joule, potencia y energía.
- Leyes de Kirchhoff.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Presentación de aparatos de medida a utilizar yde los componentes R-L-C en el Aula-Laboratorio.- Realización de explicaciones de resistencia,autoinducción y capacidad equivalente y resolu-ción de problemas.- Montajes de circuitos:Con un generador y una resistencia.Con varias resistencias en serie y/o paralelo.Con varias mallas.Con un condensador.Con varios condensadores.
Con resistencia y autoinducción.
- Verificación de los valores calculados previamen-te y obtenidos después experimentalmente.
Criterios de evaluación.
- Identificar aparatos de medidas y magnitudes.
- Definir los conceptos de resistencia, condensa-dor y autoinducción.
- Reconocer resistencias, condensadores y autoin-ducciones por sus símbolos, aspecto exterior ycódigo de colores.
- Manejar adecuadamente los aparatos de medi-das.
- Resolver problemas de circuitos con fuentes dec.c., resistencias, autoinducciones y condensado-res.
Unidad didáctica nº 3:
El circuito eléctrico en corriente alterna.
(Tiempo estimado: 15 horas)
En el esquema 3.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observarcuatro caminos diferentes, que incrementan su com-plejidad a medida que aumentan los tipos de elemen-tos pasivos ó el número de mallas que constituyen elcircuito.
En el primer camino se estudia el circuito eléctri-co de corriente alterna con un solo elemento pasi-vo, bien sea resistencia, condensador o autoin-ducción.
En el segundo camino se estudia el circuito decorriente alterna con dos elementos pasivos, R-C, R-L y L-C.
En el tercero, se estudia el circuito de corriente alter-na con múltiples elementos pasivos.
En el cuarto, se estudia el circuito de corriente alter-na con varias mallas.
En el esquema 3.2 se muestra el mapa conceptual deesta unidad, en él se ven los principales conceptos
relacionados con los circuitos de corriente alterna,sus elementos pasivos, sus características, los apa-ratos de medidas a utilizar y los métodos de resolu-ción.
Objetivos:
Describir los fenómenos básicos de la corriente alter-na: impedancia, reactancia, desfase.
Reconocer los elementos de un circuito por los sím-bolos.
Generalizar la Ley de Ohm para corriente alterna.
Analizar el comportamiento de la tensión y la impe-dancia con la variación de la frecuencia.
Representar el diagrama vectorial y la representacióncartesiana de los valores y desfases de la tensión,intensidad y fuerza electromotriz.
Deducir las perturbaciones de funcionamiento de uncircuito, como consecuencia de los cambios efectua-dos en los parámetros de los componentes que loconstituyen.
Conectar correctamente los diferentes elementos yaparatos de medidas en un circuito de corriente alter-na.
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Relación de contenidos.
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Comprobación con osciloscopio y aparatos demedidas de las formas de onda y valores típicos demagnitudes eléctricas.
- Realización de las representaciones gráficas.
- Análisis de circuitos eléctricos con:
Una resistencia.
Una capacidad.
Una autoinducción.
Resistencia y Capacidad.
Resistencia y autoinducción.
Capacidad y autoinducción.
Con tres elementos pasivos.
- Resolución de ejercicios:
Circuitos serie RLC en C.A.
Determinar el factor de potencia.
Circuitos serie-paralelo.
Conceptos (contenido soporte)
- Naturaleza de la corriente alterna.
- Valores típicos de la C.A.
- Factores de amplitud.
- Magnitudes características de la C.A.
- Ley de Ohm y Joule para C.A.
- Reactancia inductiva, capacitiva.
- Impedancia equivalente.
- Potencias aparente, activa y reactiva.
- Factor de potencia en circuitos: serie RLC, para-lelo y serie-paralelo.
- Resonancia.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Exposición y demostración de los diversos valo-res y magnitudes de C.A. y aparatos de medidas(osciloscopio, ...).
- Resolución de problemas, demostraciones yrepresentaciones gráficas desde conexión seriede impedancias a la conexión serie-paralelo.
- Utilización del osciloscopio y aparatos de medi-das.
Criterios de evaluación.
- Definir los valores y las magnitudes de C.A.- Identificar componentes R - L - C.
- Calcular intensidad y potencias que absorben R,L, C puras en C.A.
- Calcular la impedancia.
- Verificar con osciloscopio y aparatos de medidaslos valores típicos de diversas ondas de tensionesalternas senoidales, desfases, factor de potencia,tensiones e intensidades.
- Definir el concepto de impedancia equivalente.
- Realizar triángulos de impedancia y potencia.
- Calcular el factor de potencia de un circuito serieRLC.
Unidad didáctica nº 4:
Circuitos electrónicos analógicos básicos.
(Tiempo estimado: 15 horas)
En el esquema 4.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observarcinco caminos diferentes.
En el primer camino se estudia el circuito rectificadorde media onda.
En el segundo camino se estudia el circuito rectifica-dor de onda completa, tanto con transformador detoma intermedia como con puente de diodos.
En el tercero, se estudia los circuitos rectificadorescon filtros.
En el cuarto, se estudia el circuito rectificador conestabilizador.
En el último, se estudia los circuitos amplificadorescon transistores.
Objetivos:
Definir los materiales semiconductores, tipos y carac-terísticas.
Describir los fenómenos físicos que se producen enlos semiconductores.
Distinguir entre componentes analógicos y digitales.
Analizar el funcionamiento de circuitos electrónicossencillos.
Detectar posibles causas de fallo en el funcionamien-to de circuitos electrónicos.
Representar gráficamente la relación entre la ten-sión aplicada a un diodo y la corriente que circulapor él.
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Relación de contenidos.
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Procedimientos (contenido organizador)
- Análisis de circuitos rectificadores:
De media onda.
De doble onda.
Con puente de diodos.
Con filtro en pi.
Con estabilizador.
- Comprobación de diodos mediante ohmetro.
- Comprobación de señales de diodos con osci-loscopio.
- Realización de un divisor de tensión.
- Realización de un estabilizador de tensión condiodo zener.
- Analizar un circuito amplificador.
- Realización de un amplificador.
Conceptos (contenido soporte)
- Diodos rectificadores.
Rectificación de media onda.
Rectificación de onda completa.
- Diodo zener:
Tipos, identificación, simbología y aplicaciones.
- Transistores bipolares.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Identificación de componentes electrónicos:Diodos rectificadores, zener, led.Transistores bipolares.
- Análisis de circuitos rectificadores:De media onda.De doble onda.Con puente de diodos.Con filtro en pi.Con estabilizador.
- Comprobación y obtención de curvas y paráme-tros de los diodos rectificadores y zener.
- Realización del montaje y comprobación de circui-tos recortadores con diodos así como rectificado-res.
- Realización de un amplificador con transistoresbipolares de emisor común.
Criterios de evaluación.
- Identificar componentes electrónicos mediante laobservación directa del mismo.
- Obtener los parámetros de los componenteselectrónicos mediante la consulta e interpretaciónde documentación.
- Montar y comprobar un circuito rectificador yestabilizador de tensión con diodos rectificadoresy diodos zener.
- Verificar el estado de funcionamiento e identifi-cación de patillas de un componente electrónicomediante polímetro y osciloscopio.
- Montar y comprobar un circuito amplificador.
Unidad didáctica nº 5:
Circuitos de iluminación.
(Tiempo estimado: 10 horas)
En el esquema 5.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observartres caminos diferentes.
En el primer camino se estudian los circuitos con lám-paras incandescentes.
En el segundo camino se estudian los circuitos conlámparas fluorescentes.
En el tercero, se estudian los circuitos con lámparasde vapor de mercurio.
En el esquema 5.2 se muestra el mapa conceptual deesta unidad. La energía eléctrica para su aplicaciónse transforma en otros tipos de energía: mecánica,luminosa y calorífica. En esta unidad se estudiará la
energía luminosa, viendo las fuentes de iluminación,los diferentes tipos de dispositivos luminosos y lasaplicaciones más comunes.
Objetivos:
Describir el proceso de encendido de lámparas fluo-rescentes.
Analizar la función que tienen cada uno de los dispo-sitivos de encendido.
Calcular el consumo de energía eléctrica de unavivienda con determinados receptores.
Emplear el tipo de lámpara adecuada para una deter-minada actividad.
Seleccionar el sistema de iluminación eléctrica con-forme al tipo de local.
Representar gráficamente el esquema de conexiona-do de una lámpara fluorescente.
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Relación de contenidos.
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Análisis de la documentación de fabricantes delámparas eléctricas.
- Medición de la potencia activa, intensidad de uncircuito monofásico de lámparas incandescentesy de lámparas de descarga.
- Determinación y mejora del factor de potencia enlámparas de descarga.
- Elección y dimensionado de los conductores delcircuito eléctrico, y tipos de protección.
Conceptos (contenido soporte)
- Naturaleza de la luz.
Radiaciones electromagnéticas.
Magnitudes básicas de iluminación.
- Tipos y características de lámparas eléctricas:
Lámparas incandescentes.
Lámparas de descarga.
- Tipos de iluminación.
- Esquemas de conexión de receptores monofási-cos.
- Esquemas de conexión receptores trifásicos.
- Corrección del factor de potencia.
- Consumo de energía eléctrica.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Exposición de los tipos de receptores eléctricospara iluminación.
- Explicación del funcionamiento como receptoresasí como el tipo de protección y previsión de car-gas.
- Medición del factor de potencia, potencia e inten-sidad de los circuitos de lámparas eléctricas.
Criterios de evaluación.
- Contestar un cuestionario sobre tipos y caracte-rísticas de las lámparas incandescentes y de des-carga.
- Identificar los receptores de iluminación median-te su placa de características.
- Calcular la intensidad y potencia de circuitos delámparas eléctricas.
Unidad didáctica nº 6:
Circuitos y receptores de calefacción.
(Tiempo estimado: 10 horas)
En el esquema 6.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observartres caminos diferentes.
En el primer camino se estudian los circuitos conreceptores de calefacción con radiadores.
En el segundo camino se estudian los circuitos conreceptores de calefacción con estufas.
En el tercero, se estudian los circuitos con receptoresde calefacción con termos.
En el esquema 6.2 se muestra el mapa conceptual deesta unidad. La energía eléctrica para su aplicaciónse transforma en otros tipos de energía: mecánica,
luminosa y calorífica. En esta unidad se estudiará laenergía calorífica, viendo los sistemas de propaga-ción del calor y los tipos de calefacción más comunesque tienen un origen eléctrico.
Objetivos:
- Comprender las diferentes formas de propagacióndel calor.
- Describir las características de los receptores decalefacción.
- Explicar el funcionamiento de los receptores mono-fásicos y trifásicos.
- Calcular el consumo de energía eléctrica de unavivienda con determinados receptores.
- Seleccionar el sistema de calefacción eléctricaconforme al nivel de aislamiento y variables de con-fort.
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Relación de contenidos.
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Analizar la documentación de fabricantes deresistencias calefactoras, termos, ... etc.
- Medición de resistencias, potencia, intensidad.
- Elección y dimensionado de conductores y tiposde protecciones.
Conceptos (contenido soporte)
- Calefacción: Calor y temperatura.
Propagación del calor.
- Características de las resistencias calefactoraspara:
Radiadores.
Termos.
Estufas.
- Receptores monofásicos: intensidad, tensión,potencia, energía.
- Receptores trifásicos:
Intensidad de fase y linea.
Potencia.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Exposición de los tipos de receptores eléctricospara calefacción.
- Explicación del funcionamiento de los receptoresmonofásicos y trifásicos así como el tipo de pro-tección y previsión de cargas.
- Medición de la resistencia, potencia e intensidadque consumen los receptores de calefacción.
Criterios de evaluación.
- Contestar un cuestionario sobre los tipos ycaracterísticas de los receptores de calefacción.
- Identificar mediante la placa de característicaslos receptores de calefacción.
- Calcular la intensidad y la potencia de circuitosmonofásicos y trifásicos de resistencias.
- Dimensionar los conductores y tipo de protec-ciones para resistencias calefactoras.
Unidad didáctica nº 7:
Transformación de la corriente.
(Tiempo estimado: 20 horas)
En el esquema 7.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observardos caminos diferentes.
En el primer camino se estudia el transformador fun-cionando en vacío, de carácter más teórico, se anali-za y se trata como un dispositivo ideal, es decir, sinpérdidas. Se analizan y fundamentan los fenómenosde inducción o fuerza electromotriz y de autoinduc-ción ó de fuerza electromotriz de autoinducción en elpropio arrollamiento que genera un flujo variable,conectando con los efectos que se producen en los
circuitos RL alimentados por corriente continua ocorriente alterna.
En el segundo camino se estudia el transformadorfuncionando en carga, es decir, con perdidas.
Objetivos:
- Comprender el funcionamiento de los transformado-res.
- Explicar la constitución y características de lostransformadores.
- Realizar diagramas vectoriales del transformadorcon carga no inductiva y con carga inductiva.
- Calcular las perdidas de energía en un transformador.
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Relación de contenidos.
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Identificación de los transformadores.
- Análisis de un transformador sin carga.
- Resolución de problemas de transformadoresmonofásicos y trifásicos.
- Medición con transformadores de intensidad y detensión.
- Realización de ensayos en vacío, cortocircuito,carga de transformadores.
Conceptos (contenido soporte)
- Transformadores monofásicos.
Circuitos magnéticos y eléctricos.
Principio de funcionamiento en vacío.
Ley de Faraday.
Ley de Lenz.
Magnitudes: Fuerza electromotriz inducida,relación de transformación.
Funcionamiento en carga: Triángulo de Kapp.
Tensión y corriente de cortocircuito.
Potencia y rendimiento.
- Transformadores trifásicos.
- Transformadores de medidas.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Análisis de documentación y características detipos de transformadores.
- Resolución de problemas de circuitos magnéti-cos serie y derivación.
- Realización de ensayos de vacío, cortocircuito ycarga.
Criterios de evaluación.
- Enunciar las leyes:Faraday-Lenz.Hopkinson.
- Contestar un cuestionario sobre principios , mag-nitudes y unidades electromagnéticas.
- Resolver problemas de circuitos magnéticosserie y derivación.
- Identificar los tipos de transformadores por suaspecto exterior y placa de características.
- Explicar constitución, principio de funcionamien-to y características de los transformadores mono-fásicos.
- Efectuar medidas de tensión e intensidad contransformadores de medidas.
- Describir los ensayos de :Vacío.Cortocircuito.Carga.
Unidad didáctica nº 8:
Máquinas de corriente continua.
(Tiempo estimado: 20 horas)
En el esquema 8.1 se muestra la estructura de conte-nidos de esta unidad. En ella se estudiaran las máqui-nas eléctricas de corriente continua que aparecieronantes que las máquinas de corriente alterna y su estu-dio es más sencillo y representativo. En el esquema8.1 se pueden observar dos caminos diferentes.
En el primer camino se estudian los generadores decorriente continua, analizando su constitución, princi-pios de funcionamiento, características y tipos degeneradores de c.c.
En el segundo camino se estudian los circuitos conmotores de corriente continua, viendo la reversibili-dad de las máquinas de c.c., la inversión del sentidode giro y la variación de la velocidad de los diferentestipos de motores de c.c.
Objetivos:
- Explicar el funcionamiento de las máquinas decorriente continua.
- Distinguir los elementos principales de las máquinasde c.c.
- Representar esquemas de las conexiones para losdiversos tipos de excitación y sentido de giro de lasmáquinas de c.c.
- Comprender como se efectúa la regulación de lavelocidad en los motores de corriente continua.
- Influencia de los parámetros tensión de la red, resis-tencia del bobinado, intensidad, flujo inductor en lavelocidad de los motores de c.c.
- Influencia de los parámetros velocidad del genera-dor, flujo inductor, resistencia del bobinado en latensión e intensidad que suministra el generador dec.c.
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Relación de contenidos:
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Análisis de la estructura, funcionamiento y carac-terísticas de las máquinas de c.c.
- Realizar ejercicios para los diversos tipos deexcitación de las máquinas de c.c.
Conceptos (contenido soporte)
- Máquinas de corriente continua.
Constitución. Principio de funcionamiento.
Clasificación, tipos y reversibilidad.
- Esquemas normalizados de conexión según eltipo de excitación.
- F.e.m. inducida en las máquinas de c.c.
- Generadores de c.c. de excitación independien-te, serie, shunt, compound.
- Motores de c.c. de excitación independiente,serie, shunt y compound.
Inversión del sentido de giro.
Variación de la velocidad.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Análisis de documentación, características y lasmáquinas de c.c. existentes en el laboratorio.
- Exposición de los aspectos más importantes delas máquinas de c.c. que se van a tratar en estaunidad.
- Recopilación de información sobre esquemas deconexionado de máquinas de c.c.
- Realización de ejercicios y problemas para losdiversos tipos de excitación de máquinas de c.c.
- Realización de los ensayos, en equipo y en fun-ción de los recursos de equipos de máquinas exis-tentes en el Aula-Laboratorio.
Criterios de evaluación.
- Contestar un cuestionario sobre el principio defuncionamiento, la tipología, conexionados ycaracterísticas de las máquinas de c.c.
- Explicar la constitución, funcionamiento, tipolo-gía, conexionados y características de las máqui-nas de c.c.
- Resolver problemas de cálculo de las caracterís-ticas, para los diversos tipos de excitación, de lasmáquinas de c.c.
- Realizar los esquemas de las conexiones paralos diversos tipos de excitación y sentido de girode las máquinas de c.c.
Unidad didáctica nº 9:
Máquinas de corriente alterna.
(Tiempo estimado: 20 horas)
En el esquema 9.1 se muestra la estructura de con-tenidos de esta unidad. En ella se pueden observartres caminos diferentes.
En el primer camino se estudian los motores monofá-sicos.
En el segundo camino se estudian los motores trifá-sicos
En el último, se estudian los alternadores.
Objetivos:
Explicar el funcionamiento de las máquinas decorriente alterna.
Clasificar los diferentes tipos de máquinas eléctricasde corriente alterna.
Relacionar los elementos que constituyen las máqui-nas de corriente alterna.
Representar los esquemas de las conexiones para losdiversos tipos de arranque de los motores de induc-ción.
Determinar las características de frenado y par degiro de las máquinas de corriente alterna.
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Relación de contenidos.
O R G A N I Z A C I Ó N D E L O S C O N T E N I D O S
Procedimientos (contenido organizador)
- Análisis de la estructura, funcionamiento, tipolo-gía y características de las máquinas rotativas deC.A.
- Resolución de problemas de motores síncronosy alternadores.
- Resolución de problemas de motores monofási-cos y trifásicos de inducción.
- Elaboración de esquemas de montaje, así comola realización de cada ensayo.
Conceptos (contenido soporte)
- Máquinas de C.A.,constitución, principio de fun-cionamiento, clasificación, tipos.
- F.e.m. inducida en una máquina de C.A.
- El alternador y motor síncrono.
Funcionamiento, características y tipos.
- Motores monofásicos de C.A.
Procedimientos de arranque.
- Motores asíncronos trifásicos de inducción.
Actividades de enseñanza y aprendizaje.
- Análisis de la documentación, características ytipos de equipos de máquinas de c.c.
- Exposición de los aspectos más importantessobre las máquinas de C.A. que se tratan en estaunidad.
- Realización de ejercicios y problemas para losdiversos tipos de máquinas de C.A.
- Recopilación de la información sobre esquemasde conexionado de máquinas de C.A.
- Realización de ensayos, en equipo y en funciónde los equipos de máquinas existentes en el Aula-Laboratorio, de los diversos tipos de arranque ydeterminación de las características de frenado ypar de giro.
Criterios de evaluación.
- Contestar un cuestionario sobre el principio defuncionamiento, la tipología, conexionados ycaracterísticas de las máquinas rotativas de C.A.
- Explicar la constitución, funcionamiento, tipolo-gía, conexionados y características de las máqui-nas rotativas de C.A.
- Resolver problemas de cálculo de las caracterís-ticas para los diversos tipos de máquinas de C.A.
- Realizar los esquemas de las conexiones paralos diversos tipos de arranque de motores deinducción.
- Describir los ensayos regulación de velocidad yde determinación de las características de frena-do y par de giro.
La metodología es el elemento del currículo más cer-cano al aula, porque en última instancia, todo el pro-ceso de enseñanza y aprendizaje se concreta y mate-rializa en un conjunto de actividades. De poco sirvedar prioridad a unos contenidos con respecto a otrosy establecer su grado de complejidad relativos, siluego no se da el paso de prever el tipo de estrate-gias, actividades o materiales didácticos que se vana utilizar para facilitar su aprendizaje.
1. Principales problemas planteados en elaprendizaje de la electrotecnia
Con frecuencia los alumnos y alumnas se inician en elestudio de la Electrotecnia de manera muy teórica,teniendo pocas oportunidades de manipular y poneren funcionamiento circuitos y montajes eléctricos. Sinembargo no debe de creerse que basta con que losalumnos y alumnas realicen manipulaciones de circui-tos para que autónomamente sean capaces de abs-traer generalizaciones importantes. A los alumnos/asse les debe de orientar tanto en la realización de lasexperiencias como en la formación de conceptos.
A continuación se exponen algunos errores concep-tuales muy frecuentes en el alumnado.
En primer lugar como problema hay que considerar lacomprensión de la conservación de la carga eléctrica,que se traduce en el caso de los circuitos eléctricosen lo que se puede llamar conservación de la intensi-dad, es decir, que la carga no se gasta al atravesarun elemento del circuito. En segundo lugar es obvioque para que la carga circule es necesario que el cir-cuito este cerrado, lo que no es tan evidente para elalumnado. Por último sabemos que la intensidad quecircula por un determinado elemento del circuito nodepende únicamente del valor de éste, sino que tam-bién depende de los otros elementos presentes en el
circuito, tanto antes como después, entendiendoestos antes y después como las posiciones respectoa la salida de los electrones del generador.
Teniendo en cuenta estos problemas principales,vamos a analizar cuales son las ideas de los alumnosy alumnas cuándo analizan y manipulan circuitos eléc-tricos.
a) Ideas sobre la intensidad de corriente.
Algunos alumnos/as entienden que la corriente eléc-trica que suministra la pila se gasta a lo largo del cir-cuito o en otras palabras, la intensidad va disminu-yendo a medida que atraviesa los distintos elementosdel circuito. Este gastarse la corriente se explica sitenemos en cuenta que muchos alumnos/as no tie-nen claro que la corriente eléctrica es un flujo de car-gas eléctricas y que éstas se conservan.
Algunos alumnos y alumnas describen la corrientecomo energía. Esta idea de que se gasta la corrienteeléctrica puede estar originada por la influencia dellenguaje cotidiano: es frecuente oír que se gastamucha corriente o que un aparato determinado gastamucha corriente y si tenemos en cuenta que el alum-nado no tiene muy claro la naturaleza de la corrienteeléctrica es fácil que aplique esa idea de su lenguajeal análisis de los circuitos que se le propongan.
La idea de que la corriente almacenada en la pila segasta está fuertemente arraigada antes de recibir laenseñanza y persiste a pesar de la misma. La mayo-ría de los alumnos y alumnas que han recibido ense-ñanza sobre electricidad, se mostraban de acuerdocon la siguiente afirmación: En una pila nueva hayalmacenada una cierta cantidad de corriente eléctricaque se consumirá en los aparatos eléctricos conec-tados al circuito con el paso del tiempo.
3Orientacionesmetodológicas y
didácticas
Otra idea que los alumnos y alumnas exhiben cuandoanalizan un circuito eléctrico, es la que se ha deno-minado razonamiento secuencial para la corriente.Esencialmente hace referencia a la tendencia de losalumnos y alumnas para adoptar un razonamientomuy localizado, ignorando el efecto que una variaciónen un punto del circuito tiene sobre el conjunto delmismo, o más concretamente, a no tener en cuentael efecto que producen los elementos que se encuen-tran detrás del que estamos considerando.
En un trabajo que han analizado las ideas que utilizael alumnado de 15-17 años se comprobó que más de50% mostraban en sus razonamientos los siguientesrasgos:
Consumo de corriente en los elementos del circuito.
Razonamiento local y secuencial.
Consideración de la pila como suministrador de unacorriente constante.
b) Ideas sobre la diferencia de potencial.
Las investigaciones indican claramente que los estu-diantes usan más la intensidad de corriente que ladiferencia de potencial en el análisis de los circuitoseléctricos. A la intensidad de corriente le otorgan lamáxima importancia, mientras que la diferencia depotencial es considerada como una consecuencia delflujo de corriente y no como su causa.
2. Estrategias de enseñanza
Superada la Educación Secundaria Obligatoria, losalumnos y alumnas tienen necesariamente que iniciarun proceso de sistematización y conceptualización desus conocimientos. Parece necesario un plantea-miento didáctico que facilite la iniciación es esa laborde abstracción y conceptualización permitiendo a lavez alcanzar una posición final suficientemente desa-hogada que permita conclusiones criticas.
Lo ideal es optar por una metodología mixta. Por unaparte es imprescindible una serie de conceptos paraarmar las herramientas de análisis, por lo que pareceineludible una primera acción didáctica encaminada alplanteamiento, discusión y asimilación de esta estruc-tura conceptual.
En el planteamiento curricular hay implícito un marco psi-copedagógico que proporciona una serie de principiosgenerales basados en la concepción constructivista delaprendizaje y la enseñanza que pretende ser, sin especi-ficar metodologías concretas de actuación, una referen-
cia para identificar, analizar e intentar dar solución a pro-blemas relacionados con la enseñanza.
3. Actividades
Las actividades son la representación más genuina dela acción didáctica de la práctica educativa.
Las actividades son de diferente naturaleza y ejerceninfluencias diversas.
Las actividades pueden ser:
De exploración de los conocimientos.
De presentación de los contenidos.
De motivación.
De comprensión y memorización.
De indagación, búsqueda de datos e investigación.
De demostración.
De aplicación de los conocimientos adquiridos.
De análisis y síntesis.
De evaluación.
El orden de su aparición depende de los contenidos pro-gramados. Como criterio general puede servir el ordenenumerado, es decir se puede empezar el tema inda-gando lo que los alumnos saben de él, o motivándolos(actividades de motivación) después se propondrán acti-vidades de presentación de los contenidos (documen-tal, explicación del profesorado) y así sucesivamente.
Conviene dar preferencia a las actividades que vayan:
De lo sencillo a lo complejo.
De lo práctico a lo teórico.
De lo experimental a lo conceptual.
De los conocido a lo desconocido.
De lo próximo a lo lejano.
De lo concreto a lo abstracto.
Las actividades se pueden clasificar en actividadesdel proceso de enseñanza y aprendizaje y actividadesde evaluación.
E L E C T R O T E C N I A
En este apartado se van a enumerar las actividadesde aprendizaje que hay que llevar a cabo en práctica-mente todas las unidades didácticas. Estas activida-des deberán contextualizarse, secuenciarse y descri-birse con la mayor precisión posible en cada unidad,atendiendo a la ordenación de los contenidos.
Las actividades se pueden clasificar en función delagente principal que las ha de llevar a cabo:
- Actividades del profesorado.
- Actividades del alumnado.
- Actividades compartidas.
En el caso de las actividades compartidas es nece-sario detallar el papel del profesorado y del alumna-do.
También se pueden clasificar en función del objetivoque se pretende con las actividades:
- Actividades de iniciación.
- Actividades de profundización.
- Actividades de refuerzo.
- Actividades de desarrollo teórico.
- Actividades de aplicación.
- Actividades de investigación.
Las actividades de iniciación son las actividades bási-cas que inciden más directamente en la formación delalumnado y son las que permiten el desarrollo dehabilidades y destrezas y no sólo conceptos.
En estas actividades se trabajan los contenidos bási-cos o nucleares que configuran una especie de tron-co común o de mínimos para todo el grupo, y en ellosse centraría fundamentalmente el trabajo con aque-llos alumnos que presentasen determinadas dificulta-des de aprendizaje.
La atención a la diversidad debe tenerse en cuenta ala hora de diseñar las actividades de enseñanza yaprendizaje y la previsible adaptación curricular quesea necesaria en los casos de los alumnos que nohayan conseguido alcanzar los objetivos.
Se proponen dos actividades, secuenciadas en eltiempo para cada objetivo:
- Una de iniciación, común para todo el alumnado, enla que resuelven un cuestionario, unos problemas oun ensayo con el fin de asimilar los contenidos nece-sarios.
- La segunda actividad será diferente para aquellosalumnos y alumnas que hayan alcanzado los objetivosen la primera actividad, éstos realizarán una segunda(actividad de profundización) más compleja o menosdetallada donde profundicen en los conocimientosadquiridos. Este bloque de actividades debe recaersobre contenidos que no se consideren nucleares,mientras que aquellos alumnos y alumnas que nohayan alcanzado los objetivos, realizarán otra activi-dad (actividad de refuerzo) más sencilla, por su meto-dología o por alguna otra manera que finalmentealcancen los objetivos.
Una última clasificación de las actividades se podríahacer en función del numero de personas que partici-pan:
- Actividades en gran grupo.
- Actividades en pequeños grupos.
- Actividades individuales.
Las actividades en gran grupo son las más adecua-das para las explicaciones del profesorado y la pues-ta en común de los trabajos de los alumnos y alum-nas.
Las actividades en pequeños grupos son las más ade-cuadas para la realización de experimentos, ensayosy medidas.
Las actividades individuales son las más adecuadaspara el estudio, la reflexión, y la elaboración de mate-riales.
Podemos concretar las actividades tipo deElectrotecnia en:
- Exposición por parte del profesorado del plan gene-ral del curso o de cada Unidad.
- Estudio de los materiales por parte del alumna-do.
- Explicaciones y respuestas del profesorado a laspreguntas del alumnado.
- Análisis y resolución de circuitos en el aula.
- Resolución individual de ejercicios y problemas.
O R I E N T A C I O N E S M E T O D O L Ó G I C A S Y D I D Á C T I C A S
- Corrección y puesta en común de los trabajosindividuales de los alumnos y alumnas.
- Montajes, ensayos y medidas de circuitos.
- Elaboración de memoria sobre los resultadosobtenidos en ensayos y montajes.
4. Organización del aula
Una de las características de este área radica en lanecesidad de llevar a cabo actividades de experi-mentación, montajes, ensayos y medidas.
En la actualidad, la componente práctica suele tenercomo finalidad confirmar las exposiciones de teoría.Se le asigna una cierta dependencia, planteando lateoría y la práctica de forma secuencial, como si dedos cosas diferente se tratara.
El colmo de lo irracional es considerar los dos aspec-tos como disciplinas independientes.
La teoría y la práctica son elementos indivisibles delmismo proceso de aprendizaje, y deben ser un continuoque ayuden a presentar los contenidos de forma queresulten lo más significativo posible para el alumnado. Nodebe establecerse ninguna barrera entre ambos aspec-tos, pasando de uno al otro en cualquier momento.
Los recursos fundamentales para la Electrotecnia sonlos medios y materiales que permitan la experimenta-ción y los ensayos mediante el montaje de los circui-tos y la medida de magnitudes eléctricas.
Estos materiales deberían ser modulares de rápidainterconexión y fácil manejo, con elementos eléctri-cos que se conecten y desconecten con sencillez,permitiendo distintas configuraciones que permitanexperimentar y ensayar un conjunto de circuitos yobservar diferentes fenómenos electromagnéticos.
E L E C T R O T E C N I A
La evaluación constituye un elemento básico para laorientación de las decisiones curriculares, se podríadecir que básicamente es el control de calidad de laadquisición y desarrollo de las capacidades involu-cradas en los objetivos. Permite definir adecuada-mente los problemas educativos, emprender activida-des de investigación didáctica, generar dinámicas deformación del profesorado y, en definitiva, regular elproceso de concreción del currículo a cada comuni-dad educativa.
La actividad evaluadora del proceso de aprendizajese sitúa en paralelo con este para valorar los resulta-dos obtenidos, durante el proceso o al final delmismo.
Para llevar a cabo dicho control, es necesario realizaruna serie de actuaciones o actividades que pongande manifiesto el nivel de logro de las capacidades.
Una observación constante del comportamiento delalumnado en el desarrollo de las actividades deaprendizaje es un buen referente para la evaluaciónindividual. Además es necesario realizar una serie depruebas ubicadas en el tiempo que proporcionen unainformación más técnica.
La evaluación de los resultados obtenidos por losalumnos/as en términos de desarrollo de las capaci-dades, se puede conocer de forma aproximada, rea-lizando un seguimiento de las actividades de aprendi-zaje que se han llevado a cabo. Sin embargo es nece-sario realizar una serie de pruebas al final de la uni-dad para conocer el nivel de desarrollo de una formamás objetiva, con las siguientes condiciones:
- Debe ser lo más completa posible, reuniendo todoslos elementos de las capacidades básicas del proce-dimiento de análisis.
- Debe estar planteada para poder evaluar los crite-rios de evaluación emanados de las capacidadesbásicas.
- Debe incorporar algún ensayo que permita valorar lacapacidad de medir, manipular instrumentos y dispo-sitivos eléctricos.
1 ¿Qué evaluar?
Esta pregunta la podemos determinar a partir de losobjetivos educativos y los criterios de evaluaciónestablecidos en el currículo, así como las necesida-des de evaluación de conocimientos previos, del pro-ceso, etc.
Se evaluarán tanto los aprendizajes de los alumnos yalumnas como los procesos de enseñanza y la propiapráctica docente en relación con el logro de los obje-tivos educativos del currículo.
Se pretende conocer en cada momento si se estánconsiguiendo o no los objetivos de aprendizaje y, enfunción de ellos, revisar el diseño y su aplicación.
La evaluación del proceso educativo tiene dos aspec-tos básicos:
• Las adquisiciones de los alumnos y alumnas.
• El diseño de la práctica docente.
Con respecto al alumnado, la información obtenida delos datos procedentes de su evaluación puede servirpara:
• Valorar su aprovechamiento educativo.
• Mejorar situaciones concretas de aprendizaje.
4Orientaciones parala evaluación
Orientarles en sus estudios.
Descubrir intereses y aptitudes.
Hacer propuestas de progresión y superación decursos.
La evaluación del diseño de la práctica interesa paracomprobar el nivel de ajuste y adecuación existenteentre los contenidos, actividades, recursos y lascaracterísticas del alumnado.
Se tienen que evaluar los distintos tipos de conteni-dos conceptuales, procedimentales y actitudinales,por lo que conviene utilizar técnicas variadas que per-mitan evaluar convenientemente los distintos tipos decontenidos mencionados.
Matizaciones de los criterios de evaluación.
1. Explicar cualitativamente el funcionamiento de uncircuito simple destinado a producir luz, energíamotriz o calor, señalando las relaciones e interaccio-nes entre los fenómenos que tienen lugar en él.
Con este criterio se pretende evaluar la capacidad decomprender y explicar la lógica interna de un circuitoo dispositivo eléctrico, señalando los principios yleyes físicas que lo explican, se podría matizar en:
- Explicar el funcionamiento de circuitos de ilumina-ción de lámparas incandescentes y de descarga.
- Explicar el funcionamiento de circuitos de calefac-ción de radiadores, termos y estufas.
- Explicar el funcionamiento de las máquinas decorriente continua.
- Explicar el funcionamiento de las máquinas decorriente alterna.
2. Seleccionar elementos o componentes de valoradecuado y conectarlos correctamente para formarun circuito característico y sencillo.
Con este criterio se pretende evaluar la capacidad deconectar diferentes elementos y componentes paraproducir un efecto determinado:
- Seleccionar componentes adecuados para montar yconectar circuitos de c.c.
- Seleccionar componentes adecuados para montar yconectar circuitos de c.a.
- Seleccionar componentes adecuados para montar yconectar circuitos electrónico como rectificadores,amplificadores.
3. Explicar cualitativamente los fenómenos derivadosde una alteración en un elemento de un circuito eléc-trico sencillo y describir las variaciones esperables enlos valores de la tensión y corriente.
Este criterio trata de valorar la capacidad de estimary preveer los efectos de posibles alteraciones o ano-malías:
- Comportamiento de los parámetros tensión e inten-sidad en circuitos eléctricos de c.c. cuando varia elvalor de la resistencia.
- Influencia de los parámetros tensión de la red, resis-tencia del bobinado, intensidad, flujo inductor en lavelocidad de los motores de c.c.
- Influencia de los parámetros velocidad del genera-dor, resistencia del bobinado, flujo inductor en la ten-sión e intensidad suministrada por un generador dec.c.
4. Calcular y representar vectorialmente las magnitu-des básicas de un circuito mixto simple, compuestopor cargas resistivas y reactivas y alimentado por ungenerador senoidal monofásico.
Con este criterio se pretende valorar la resoluciónnumérica y representación gráfica de circuitos RLCen corriente alterna, calculando y representando lostriángulos de impedancia y potencia.:
- Calcular el factor de potencia y la mejora de él.
- Calcular la intensidad y la potencia de circuitosmonofásicos de calefacción.
- Representar el diagrama vectorial y la representa-ción cartesiana de los valores de desfases de ten-sión, intensidad y fuerza electromotriz.
5. Analizar planos de circuitos, instalaciones o equi-pos eléctricos de uso común e identificar la funciónde un elemento discreto o de un bloque funcional enel conjunto.
Se trata de evaluar la capacidad del alumno de inter-pretar la información técnica, para deducir la funciónde algún elemento o bloque funcional:
- Analizar circuitos rectificadores y amplificadores,identificando la función que realiza cada elemento.
E L E C T R O T E C N I A
- Analizar instalaciones de iluminación y calefacción,identificando la función que realiza cada elemento.
- Analizar máquinas de corriente continua y alterna,identificando la función que realiza cada elemento.
- Analizar circuitos eléctricos de corriente continua yalterna, identificando la función que realiza cada ele-mento.
- Analizar transformadores, identificando la funciónque realiza cada elemento.
6. Representar gráficamente en un esquema de cone-xiones o un diagrama de bloques funcionales, la com-posición y el funcionamiento de una instalación o equi-po eléctrico sencillo o de uso común.
Observando el funcionamiento de un dispositivo oequipo y midiendo parámetros se ha de estableceruna representación de su composición interna o tra-ducir una instalación o circuito en un esquema:
- Representar gráficamente el esquema de conexio-nado de una lámpara fluorescente.
- Representar los esquemas de las conexiones paralos diversos tipos de excitación y sentido de giro delas máquinas de c.c.
- Representar los esquemas de las conexiones paralos diversos tipos de arranque de los motores deinducción.
7. Interpretar especificaciones técnicas de un ele-mento o dispositivo eléctrico para determinar lasmagnitudes principales de su comportamiento encondiciones nominales.
De la información técnica suministrada por el fabri-cante se deben deducir los parámetros de funciona-miento de aparatos y máquinas eléctricas:
- Obtener los parámetros de los componentes elec-trónicos mediante consulta e interpretación de ladocumentación.
- Identificar los receptores de iluminación mediante suplaca de características y la documentación de losfabricantes.
- Identificar mediante la placa de características losreceptores de calefacción.
8. Medir las magnitudes básicas de un circuito eléc-trico, seleccionando un aparato de medida adecuado,
conectándolo correctamente y eligiendo la escalaoptima.
- Medición con osciloscopio de las señales de circui-tos rectificadores y amplificadores.
- Medición del factor de potencia, potencia e intensi-dad de los circuitos de lámparas eléctricas.
- Medición de la resistencia, potencia e intensidad queconsumen los receptores de calefacción.
- Medición de tensiones e intensidades con transfor-madores de medidas.
9. Interpretar las medidas efectuadas sobre circuitoseléctricos o sobre sus componentes para verificar sucorrecto funcionamiento, localizar averias o identifi-car sus posibles causas.
- Verificar el estado de funcionamiento e identificaciónde patillas de los componentes electrónicos median-te polímetro y osciloscopio.
- Verificar con osciloscopio y aparatos de medidas losvalores típicos de diversas ondas de tensiones alter-nas senoidales, desfases, factor de potencia, tensio-nes e intensidades de circuitos eléctricos de corrien-te alterna.
2 ¿Cómo evaluar?
Se evaluará siguiendo procedimientos cualitativos,elaborando registros de observación o ir anotando deforma continua en el cuaderno de clase una serie deobservaciones puntuales.
También se evaluará cuantitativamente, para objetivi-zar la información y contrastarla, se pueden realizaractividades concretas, con criterios de evaluación,para evaluar los conocimientos conseguidos por elalumnado.
Se especificaran los procedimientos e instrumentosde evaluación.
Es conveniente dar información previa al alumnadosobre las actividades y criterios de evaluación, asícomo formas de llevarlas a cabo y temporalización.
Se utilizarán procedimientos especialmente potentescomo la autoevaluación, coevaluación entre alumnosy alumnas, utilización de mapas conceptuales, etc.,junto a la aplicación de las pruebas más clásicas, cui-dando la fiabilidad y validez de las mismas.
O R I E N T A C I O N E S P A R A L A E V A L U A C I Ó N
Dentro de este apartado habría que destacar la técni-ca o estrategia de los mapas conceptuales. Los mapasconceptuales son un sistema de representación de losconceptos, así como las relaciones entre los mismos.
Fueron ideados por Joseph D. Novak desde el marcoteórico del aprendizaje significativo, y puede ser degran ayuda en la construcción de nuevos significadosy constituir una herramienta útil en varios aspectos,que podemos resumir en:
- Detección de conocimientos previos.
- Como actividad de enseñanza-aprendizaje, tantoa nivel individual como en grupo.
- Medio para mejorar la comprensión y el recuerdo.
- Preparación de la programación o preparaciónde clase.
- Como técnica de evaluación.
Instrumentos de evaluación son las técnicas utilizadaspara obtener información acerca de los factores queinfluyen en el proceso de enseñanza y aprendizaje ydel grado de consecución de las intenciones educati-vas planteadas.
Podemos citar algunos instrumentos como:
- Pruebas escritas de ensayo, objetivas, de libroabierto, resolución de problemas.
- Pruebas orales.
- Cuestionarios.
- Realización de experiencias.
- Entrevistas personales.
- Guías de observación.
- Cuaderno de clase.
- Mapas conceptuales.
- Análisis de contenido.
- Diario de clase.
3 ¿Cuándo evaluar?
Es preciso decidir en que momentos se deben llevara cabo las tareas de evaluación de los aprendizajes
de los alumnos y alumnas. Se aconseja como siste-mas más comunes:
- La exploración de los conocimientos previos oevaluación inicial.
- La evaluación continua y formativa.
- La evaluación sumativa final.
El proceso de evaluación es un instrumento poderosoen la práctica educativa y puede servir para:
Planificar y programar las actividades de enseñanza yaprendizaje a partir de la evaluación inicial, que pro-porcionará datos sobre las características y conoci-mientos previos de los alumnos y alumnas. Ademásde conseguir estos datos, esta evaluación inicial tieneuna función motivadora en el alumnado que se dacuenta mediante ella de sus dificultades, contradic-ciones y lagunas en el tema que se va a tratar.
Con la exploración de los conocimientos previos sepretende conocer que información tiene el alumnadoy como la ha conseguido. Varias son las actividadespor ejemplo:
- Diálogos con respecto al tema.
- Ejercicios de síntesis.
- Pruebas objetivas.
- Composiciones.
Durante el proceso de enseñanza, mediante los datosde evaluación (evaluación formativa) realizada de unaforma continua y sistemática, se va reajustando eseproceso con el fin de adecuar en cada momento laayuda pedagógica al estado de aprendizaje del alum-nado. Asimismo puede servir como un medio quepone a prueba las hipótesis y estrategias de trabajodel profesorado, sirviendo como reflejo de esa com-probación práctica, que nos permite tomar decisio-nes de continuar en la linea que se lleva, o hacer lasvariaciones oportunas.
Con la evaluación continua y formativa se pretendevalorar en cada momento los progresos y las dificul-tades que encuentran los alumnos y alumnas en laadquisición de los aprendizajes.
Por último para comprobar si se han alcanzado o no losfines educativos y los criterios de evaluación (evaluaciónsumativa) se realizarán unas actividades de evaluaciónque ayuden a evaluar todo el proceso educativo.
E L E C T R O T E C N I A
Con la evaluación sumativa se pretende recoger, agru-par y cuantificar toda la información disponible paraobjetivizar el proceso de enseñanza y aprendizaje. Esaconsejable anotar en alguna ficha o tabla elaboradacuantos datos e informaciones se vayan obteniendosobre los progresos de los alumnos y alumnas.
4 Autoevaluación y participación
Es importante incorporar, como componente del pro-ceso de evaluación, la autoevaluación del alumnado ydel profesorado.
La investigación en la acción es una forma de autoe-valuación empleada por los profesores, aunque cadavez es más usada por el profesorado en colaboracióncon el alumnado y con otros miembros de la escuela.Se centra en la mejora de las prácticas educativas, lacomprensión de dichas prácticas y de las situacionesen las que trabaja el profesorado.
La investigación en la acción es un proceso de refle-xión que el profesorado emprenden sobre su propia
práctica con el fin de entenderla y mejorarla. Este pro-ceso de reflexión puede focalizarse sobre la evalua-ción de los alumnos y alumnas.
La reflexión sistematizada sobre estos procesosintermedios hace que el profesorado ponga en per-manente tela de juicio sus concepciones pedagógi-cas, sus actitudes ante la actividad y sus formas deactuar.
La autoevaluación de los alumnos y alumnas permiteal profesorado conocer cual es la valoración queéstos hacen del aprendizaje, de los contenidos quese trabajan, de los métodos que se utilizan y de lasformas empleadas en la heteroevaluación.
El resultado de la investigación realizada sobre lapráctica, ayudará al profesor a comprender laentraña de la actividad que realiza y a tomar lasdecisiones pertinentes que las mejore. La eva-luación del alumnado se convertirá así en unexcelente proceso para el aprendizaje del profe-sorado.
O R I E N T A C I O N E S P A R A L A E V A L U A C I Ó N
Relación de las obras consideradas básicas en laactualidad, tanto en la vertiente científica como didác-tica de la Electrotecnia.
CUESTA-GIL PADILLA, A. 1990. Electrónica general.Dispositivos básicos y analógicos. Madrid. EditorialMc Graw-Hill.
CHADMAN, S.J. 1987. Máquinas Eléctricas. México.Editorial Mc Graw-Hill.
FOUILLE, A. 1960. Compendio de Electrotecnia.Barcelona. Editorial Marcombo.
GUZMÁN, A. y otros.1992. Prácticas de Electricidad,instalaciones eléctricas. Madrid. Editorial Mc Graw-Hill.
GROB. 1985. Circuitos eléctricos y sus aplicaciones.Madrid. Editorial Mc Graw-Hill.
GUERRERO, A. y otros. 1994. Electrotecnia,Fundamentos teóricos y prácticos. Madrid. EditorialMc Graw-Hill.
HUBER. 1986. Circuitos eléctricos de ca/cc. Madrid.Editorial Mc Graw-Hill.
KIP. 1985. Fundamentos de electricidad y magnetis-mo. Madrid. Editorial Mc Graw-Hill.
LÓPEZ, A. y otros. Instalaciones eléctricas para pro-yectos y obras. Madrid. 1985. Editorial Paraninfo.
NOVAK, J. D.1988. Aprendiendo a aprender.Barcelona. Editorial Martínez Roca.
ONTORIA, A. otros. 1992. Mapas conceptuales. Unatécnica para aprender. Madrid. Editorial Narcea.
RAPP, J. 1980. Tratado práctico de electrotecnia(Tomos I y II). Bilbao. Editorial Vagma.
SANJURJO, R. 1990. Máquinas eléctricas. Madrid.Editorial Mc Graw-Hill.
SERRANO, L. 1989. Fundamentos de máquinas eléc-tricas rotativas. Barcelona. Editorial Marcombo.
5Bibliografía yrecursos
ELECTROTECNIA
(Decreto 126/94 de 7 de Junio).
La Electrotecnia es la disciplina tecnológica dirigida alaprovechamiento de la electricidad. Su campo discipli-nar abarca el estudio de los fenómenos eléctricos yelectromagnéticos, desde el punto de vista de su utili-dad práctica, las técnicas de diseño y construcción dedispositivos eléctricos característicos, ya sean circui-tos, máquinas o sistemas complejos, y las técnicas decálculo y medida de magnitudes en ellos. Las aplica-ciones de la Electrotecnia se extienden profusamente atodos los ámbitos de la actividad económica y la vidacotidiana, merced a desarrollos especializados en dis-tintos campos de aplicación, que dan lugar a opcionesformativas y profesionales en diversos sectores de acti-vidad: producción y distribución de energía, calefaccióny refrigeración, alumbrado, obtención de energía mecá-nica, tratamiento de información codificada, automati-zación y control de procesos, transmisión y reproduc-ción de imágenes y sonido, electromedicina, etc.
Esta materia se configura a partir de tres grandescampos de conocimiento y experiencia, que constitu-yen el sustrato común de la mayor parte de las apli-caciones prácticas de la electricidad: 1) los concep-tos y leyes científicas que explican los fenómenos físi-cos que tienen lugar en los dispositivos eléctricos; 2)los elementos con los que se componen circuitos yaparatos eléctricos, su disposición y conexionescaracterísticas, y 3) las técnicas de análisis, cálculo ypredicción del comportamiento de circuitos y disposi-tivos eléctricos. Sus contenidos responden a unaselección rigurosa de los conceptos y procedimien-tos más inclusores, aquellos que están en la raíz delos modos de pensar y actuar propios del electrotéc-nico, cualquiera que sea su campo de trabajo, prefi-riendo la consolidación de dichos aprendizajes sobre
el conocimiento de un universo muy extenso y gene-ral de dispositivos de diverso tipo.
La Electrotecnia desempeña un papel integrador y arti-culado, en el curriculum del Bachillerato, al utilizar mode-los explicativos procedentes, sobre todo, de lasCiencias Físicas y emplear métodos de análisis, cálculoy representación gráfica procedentes de lasMatemáticas. Este carácter de ciencia aplicada le con-fiere un valor formativo relevante, al integrar y poner enfunción conocimientos procedentes de disciplinas cientí-ficas de naturaleza más abstracta y especulativa. Ejerceun papel catalizador del tono científico y técnico que lees propio, profundizando y sistematizando aprendizajesafines, procedentes de etapas educativas anteriores.
Su finalidad general es la de proporcionar aprendiza-jes relevantes y cargados de posibilidades de desa-rrollo posterior. La multiplicidad de opciones de for-mación electrotécnica especializada confiere, a estacondensación de sus principios y técnicas esenciales,un elevado valor propedéutico. De acuerdo con estafinalidad, se ha seleccionado un conjunto reducido deconceptos y principios electromagnéticos que pue-den trabajarse mediante sencillos montajes experi-mentales de medida y cálculo de magnitudes. Elconocimiento profundo de los elementos básicos conlos que se construye cualquier circuito o máquinaeléctrica, la resistencia óhmica, la autoinducción y lacapacidad, su comportamiento ante los fenómenoseléctricos y su disposición en circuitos característi-cos, constituye el núcleo de esta materia, comple-mentado con las técnicas de cálculo y medida direc-ta de magnitudes en circuitos eléctricos.
OBJETIVOS
Esta materia ha de contribuir a que las alumnas yalumnos desarrollen las siguientes capacidades:
Anexo 6
1. Interpretar el comportamiento, normal o anómalo,de un dispositivo eléctrico sencillo, señalando losprincipios y leyes físicas que lo explican.
2. Seleccionar elementos de valor adecuado y conec-tarlos correctamente para formar un circuito, carac-terístico y sencillo, capaz de producir un efecto deter-minado.
3. Calcular el valor de las principales magnitudes deun circuito eléctrico, compuesto por elementos dis-cretos, en régimen permanente.
4. Interpretar esquemas y planos de instalaciones yequipos eléctricos característicos, identificando lafunción de un elemento o grupo funcional de elemen-tos en el conjunto.
5. Seleccionar e interpretar información adecuadapara plantear y valorar soluciones, del ámbito de laelectrotecnia, a problemas técnicos comunes.
6. Elegir y conectar el aparato adecuado para unamedida eléctrica, estimando anticipadamente suorden de magnitud y valorando el grado de precisiónque exige el caso.
7. Expresar las soluciones a un problema con un nivelde precisión coherente con el de las diversas magni-tudes que intervienen en él.
CONTENIDOS
Los contenidos se presentan estructurados en losnúcleos temáticos que se exponen a continuación.Dichos núcleos se han establecido considerando másla claridad expositiva y la lógica interna de la materiaque el modo más adecuado para su tratamiento en elaula. Dicha adecuación a la realidad específica delcentro y del aula ha de ser realizada por cada equipoeducativo, quedando abierta, por tanto, la posibilidadde realizar diversos tipos de organización, secuencia-ción y concreción de los contenidos.
A) CONCEPTOS Y FENÓMENOS ELÉCTRICOS
- Fuerza electromotriz de un generador. Diferencia depotencial. Unidades.
- Conducción.Intensidad de corriente. Densidad decorriente en un conductor. Unidades.
- Potencia eléctrica. Trabajo. Unidades.
- Resistencia eléctrica. Resistencia específica.Unidades.
- Aislantes. Rigidez dieléctrica de un aislante. Condensador.Almacenamiento de carga. Capacidad. Unidades.
B) CONCEPTOS Y FENÓMENOSELECTROMAGNÉTICOS
- Flujo magnético. Permeabilidad. Densidad de flujo.
- Campos creados por corrientes rectilíneas y circula-res. Solenoide. Bobina plana.
- Circuito magnético. Fuerza magnetomotriz. Ley deAmpere. Saturación.
- Inducción electromagnética. Ley de Lenz.Coeficiente de autoinducción.
- Fuerza sobre una corriente eléctrica en el seno deun campo magnético.
C) CIRCUITOS ELÉCTRICOS
- Corriente continua y alterna. Intensidades y tensio-nes senoidales. Amplitud. Valor eficaz. Frecuencia.Ángulo de fase.
- Elementos finales: R, L y C. Reactancia. Impedancia.Ángulos de fase relativa. Representación gráfica.Circuitos integradores.
- Circuito serie, paralelo y mixto. Leyes de Kirchoff.Cálculo de circuitos. Teorema de superposición.Resonancia serie. Resonancia paralelo.
- Potencia activa, reactiva y aparente. Representacióngráfica. Factor de potencia. Corrección del factor depotencia de una instalación.
- Sistemas monofásicos y trifásicos. Conexión estre-lla y triángulo. Tensiones en un sistema trifásico.Corriente y potencia en cargas trifásicas equilibradas.
- Elementos no lineales: diodos, transistores, resis-tencias variables, relés.
D) CIRCUITOS PRÁCTICOS Y DE APLICACIÓN
- Circuitos de alumbrado. Tipos y características dereceptores. Consumo, rendimiento y aplicaciones.
- Circuitos de calefacción. Materiales empleados.Consumo, rendimiento y aplicaciones.
- Circuitos electrónicos básicos: división de tensión,rectificación y filtrado, amplificación, conmutaciónmediante relés, el transistor en conmutación.
E L E C T R O T E C N I A
E) MÁQUINAS ELÉCTRICAS
- Constitución del transformador. Relaciones funda-mentales. Funcionamiento en vacío y en carga.Tensión y corriente de cortocircuito. Pérdidas en elnúcleo en el devanado. Tipos y aplicaciones del trans-formador.
- Máquinas eléctricas rotativas. Construcción.Clasificación y aplicaciones.
- Generadores de corriente alterna y continua.
- Motores trifásicos. Constitución y principio de fun-cionamiento. Tipos de rotor. Motor de rotor en cortocircuito. Comportamiento en servicio. Procedimientosde arranque e inversión del sentido de giro.
- Motor monofásico de rotor en corto circuito.Procedimientos de arranque.
- Motores de corriente continua. Constitución.Principio de funcionamiento. Tipos de excitación.Inversión de sentido. Variación de velocidad.
F) MEDIDAS EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS
- Medida directa de resistencia, tensión e intensidad.Comprobación de continuidad en un circuito.Determinación de la polaridad en una unión PN.Voltímetro. Amperímetro. Uso del polímetro.Ampliación del alcance del instrumento.
- Medidas de tensión y frecuencia en corriente alter-na. Técnicas de uso del osciloscopio. Medidas depotencia activa y reactiva en corriente alterna.
- Medidas de potencia en máquinas rotativas.
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
La evaluación constituye un elemento básico para laorientación de las decisiones curriculares. Permitedefinir adecuadamente los problemas educativos,emprender actividades de investigación didáctica,generar dinámicas de formación del profesorado y,en definitiva, regular el proceso de concreción delcurriculum a cada comunidad educativa.
Los criterios de evaluación, que a continuación serelacionan, deberán servir como indicadores de laevolución de los aprendizajes de los alumnos, comoelementos que ayudan a valorar los desajustes ynecesidades detectadas y como referentes para esti-mar la adecuación de las estrategias de enseñanzapuestas en juego:
1. Explicar cualitativamente el funcionamientode un circuito simple destinado a producir luz,energía motriz o calor, señalando las relacionese interacciones entre los fenómenos que tienenlugar en él.
Con este criterio se pretende evaluar la capacidad decomprender la lógica interna de un circuito o disposi-tivo eléctrico característico de uso común y com-puesto por pocos elementos, al describir una suce-sión de causas y efectos encadenados que resultanen un efecto útil.
2. Seleccionar elementos o componentes devalor adecuado y conectarlos correctamentepara formar un circuito, característico y senci-llo.
La comprensión de la fusión y el comportamiento delos diversos elementos y componentes eléctricos hade traducirse, en la práctica, en la capacidad deconectarlos entre sí en un circuito o dispositivo típicodestinado a producir un efecto determinado.
3. Explicar cualitativamente los fenómenos deri-vados de una alteración en un elemento de uncircuito eléctrico sencillo y describir las varia-ciones esperables en los valores de tensión ycorriente.
Complementando los anteriores, este criterio trata deapreciar si la comprensión de los circuitos eléctricosincluye la capacidad de estimar y anticipar los efec-tos de posibles alteraciones o anomalías en su fun-cionamiento: corto circuito, supresión de elementos ovariación de su valor o características. No es impor-tante que el alumno sepa cuantificar los efectos, sinodescribir la naturaleza de los cambios.
4. Calcular y representar vectorialmente lasmagnitudes básicas de un circuito mixto simple,compuesto por cargas resistivas y reactivas yalimentado por un generador senoidal monofá-sico.
Con este criterio se quiere valorar la solidez de losaprendizajes relativos a los principios y métodos ope-ratorios de la electrotecnia en una de sus aplicacio-nes clásicas, la resolución de circuitos. El objeto dela evaluación es el cálculo numérico de magnitudes yla representación gráfica de la amplitud y fase de V, Iy P en un circuito completo, pero simple, es decir, uncircuito mixto de pocas mallas, con carga compleja.
5. Analizar planos de circuitos, instalaciones oequipos eléctricos de uso común e identificar la
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función de un elemento discreto o de un bloquefuncional en el conjunto.
En este caso se trata de evaluar la capacidad delalumno de interpretar una información técnica, relati-va a un dispositivo eléctrico del que conoce, a gran-des rasgos, su utilidad y funcionamiento, para dedu-cir el papel de alguno de los elementos relevantes(motor, termostato, rectificador, resistencia, electro-válvula, etc.) o de alguno de los bloques funcionalesdel sistema (calentamiento, unidad motriz, inversorde giro, fuente de alimentación, etc.), en el conjunto.
6. Representar gráficamente, en un esquemade conexiones o un diagrama de bloques fun-cionales, la composición y el funcionamiento deuna instalación o equipo eléctrico sencillo y deuso común.
Observando el comportamiento de un dispositivo, lasecuencia de acciones y efectos que componen sufuncionamiento normal y midiendo parámetros, elalumno ha de ser capaz de establecer una represen-tación esquemática de su composición interna. Debeser capaz de traducir una instalación o circuito en unesquema de cableado y el funcionamiento de un equi-po en un diagrama de bloques funcionales (calenta-miento, interrupción retardada, elemento motriz,etc.), que muestre una relación lógica y posible entreellos.
7. Interpretar especificaciones técnicas de unelemento o dispositivo eléctrico para determi-nar las magnitudes principales de su comporta-miento en condiciones nominales
De la información técnica en forma de tablas, hojasde especificaciones, curvas y placas de característi-
cas suministrada por el fabricante de un dispositivoeléctrico, el alumno debe poder deducir los paráme-tros de funcionamiento en condiciones nominales,haciendo uso de sus conocimientos sobre el funcio-namiento de aparatos y máquinas eléctricas y de losdatos de que dispone.
8. Medir las magnitudes básicas de un circuitoeléctrico, seleccionando un aparato de medidaadecuado, conectándolo correctamente y eli-giendo la escala óptima.
Se trata de apreciar si el alumno es capaz de medircorrectamente, incluyendo la elección del aparato demedida, su conexión, la estimulación previa del ordende magnitud para elegir una escala adecuada y laexpresión adecuada de los resultados, utilizando launidad idónea y con un número de cifras significativasacorde con la apreciación del instrumento empleado,con el contexto de la medida y las magnitudes de loselementos del circuito o sistema eléctrico que semide.
9. Interpretar las medidas efectuadas sobre cir-cuitos eléctricos o sobre sus componentes paraverificar su correcto funcionamiento, localizaraverías o identificar sus posibles causas.
Este criterio complementa al anterior. Persiguevalorar la capacidad del alumno de utilizar el resul-tado de sus medidas. Si el valor medido no coinci-de con sus estimaciones previas o no está en elentorno del orden de magnitud previsto, ha de sercapaz de averiguar si la medida está mal efectua-da - escala incorrecta, mala conexión, etc.-, si laestimación es absurda -por exceso o por defecto-o si alguno de los elementos del circuito está ave-riado.
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