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| | * La [[#La potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz|potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz]] | | * La [[#La potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz|potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz]] |
| | * Una mayor tensión debido a varias células de Graetzel | | * Una mayor tensión debido a varias células de Graetzel |
| − |
| |
| | Para cada experimento parcial, los alumnos y alumnas obtienen en primer lugar un resumen de los materiales empleados, así como indicaciones de seguridad. A esto le sigue una guía paso a paso detallada sobre el modo de realizar el experimento. Una vez realizado, se invita a los alumnos y alumnas a que apunten sus observaciones. A partir de preguntas concretas se pasa a la evaluación de los resultados del experimento. Por último se plantean preguntas para profundizar en el experimento. | | Para cada experimento parcial, los alumnos y alumnas obtienen en primer lugar un resumen de los materiales empleados, así como indicaciones de seguridad. A esto le sigue una guía paso a paso detallada sobre el modo de realizar el experimento. Una vez realizado, se invita a los alumnos y alumnas a que apunten sus observaciones. A partir de preguntas concretas se pasa a la evaluación de los resultados del experimento. Por último se plantean preguntas para profundizar en el experimento. |
| | | | |
| | '''Notas:''' | | '''Notas:''' |
| | * Observe las indicaciones de seguridad incluidas en las instrucciones, así como las normas de seguridad vigentes en el colegio y coméntelos con las alumnas y alumnos. | | * Observe las indicaciones de seguridad incluidas en las instrucciones, así como las normas de seguridad vigentes en el colegio y coméntelos con las alumnas y alumnos. |
| − |
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| | === Construimos una célula de colorante === | | === Construimos una célula de colorante === |
| | La construcción de una célula de colorante no es difícil, aunque hay que trabajar minuciosamente. | | La construcción de una célula de colorante no es difícil, aunque hay que trabajar minuciosamente. |
| − |
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| | ==== Aparatos y materiales ==== | | ==== Aparatos y materiales ==== |
| | <div style="columns:2"> | | <div style="columns:2"> |
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| | * 2 pinzas (para papeles) | | * 2 pinzas (para papeles) |
| | </div> | | </div> |
| − |
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| | '''Atención:''' Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor. | | '''Atención:''' Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor. |
| − |
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| | ==== Advertencias de seguridad ==== | | ==== Advertencias de seguridad ==== |
| | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. El té no es para consumo humano. Hay que evitar que la tintura de yodo entre en contacto con la piel (el yodo no es especialmente peligroso, pero hay personas que son alérgicas al yodo). | | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. El té no es para consumo humano. Hay que evitar que la tintura de yodo entre en contacto con la piel (el yodo no es especialmente peligroso, pero hay personas que son alérgicas al yodo). |
| − |
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| | ==== Realización del experimento ==== | | ==== Realización del experimento ==== |
| | Por lo general, el experimento primero se realiza como se describe a continuación, con infusión de hibisco. Aclaren con el profesor o la profesora si esto vale para todos los grupos o si en seguida van a probar otros colorantes en forma de jugos de frutas. | | Por lo general, el experimento primero se realiza como se describe a continuación, con infusión de hibisco. Aclaren con el profesor o la profesora si esto vale para todos los grupos o si en seguida van a probar otros colorantes en forma de jugos de frutas. |
| − |
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| | ===== Teñir los electrodos negativos con colorante natural ===== | | ===== Teñir los electrodos negativos con colorante natural ===== |
| | * Ordenen los materiales sobre sus mesas.[[Fig. 1 La placa recubierta de óxido de titanio blanco.jpg|thumb|Fig. 1: La placa recubierta de óxido de titanio blanco se coloca en la infusión de hibisco]] | | * Ordenen los materiales sobre sus mesas.[[Fig. 1 La placa recubierta de óxido de titanio blanco.jpg|thumb|Fig. 1: La placa recubierta de óxido de titanio blanco se coloca en la infusión de hibisco]] |
| Línea 58: |
Línea 51: |
| | * Coloquen esta placa de vidrio en la tapa que tiene un poco de infusión, de forma que esté cubierta toda la superficie. Esperen aprox. cinco minutos. Mientras que esperan pueden ya empezar con el punto 1.3.2. | | * Coloquen esta placa de vidrio en la tapa que tiene un poco de infusión, de forma que esté cubierta toda la superficie. Esperen aprox. cinco minutos. Mientras que esperan pueden ya empezar con el punto 1.3.2. |
| | * Saquen la placa y sequen suavemente la superficie con un pañuelo de papel. El óxido de titanio que antes era blanco ahora debería haberse teñido de rojo púrpura o violeta. | | * Saquen la placa y sequen suavemente la superficie con un pañuelo de papel. El óxido de titanio que antes era blanco ahora debería haberse teñido de rojo púrpura o violeta. |
| − | | + | ===== Recubrir el electrodo positivo ===== |
| − | ===== Recubrir el electrodo positivo ===== | |
| | * Como electrodo positivo se utiliza la placa de vidrio transparente con una capa conductora eléctrica de óxido de estaño transparente.[[Fig. 2 En la placa de vidrio transparente.jpg|thumb|Fig. 2: En la placa de vidrio transparente se determina el lado conductor midiendo la resistencia.]] | | * Como electrodo positivo se utiliza la placa de vidrio transparente con una capa conductora eléctrica de óxido de estaño transparente.[[Fig. 2 En la placa de vidrio transparente.jpg|thumb|Fig. 2: En la placa de vidrio transparente se determina el lado conductor midiendo la resistencia.]] |
| | * Primero determinen con el multímetro que la capa de óxido de estaño en el electrodo positivo sea conductora (“electrodo de signo contrario”). | | * Primero determinen con el multímetro que la capa de óxido de estaño en el electrodo positivo sea conductora (“electrodo de signo contrario”). |
| Línea 65: |
Línea 57: |
| | * Ahora rayen el lado conductor de forma uniforme con un lápiz blando, hasta que la placa de vidrio quede pintada de gris.[[Fig. 3 El lado conductor se raya con un lápiz blando.jpg|thumb|Fig. 3: El lado conductor se raya con un lápiz blando.]] | | * Ahora rayen el lado conductor de forma uniforme con un lápiz blando, hasta que la placa de vidrio quede pintada de gris.[[Fig. 3 El lado conductor se raya con un lápiz blando.jpg|thumb|Fig. 3: El lado conductor se raya con un lápiz blando.]] |
| | * Marquen con un rotulador el lado con grafito con un símbolo de “+”. | | * Marquen con un rotulador el lado con grafito con un símbolo de “+”. |
| − |
| |
| | ===== La construcción de la célula ===== | | ===== La construcción de la célula ===== |
| | * Coloquen el electrodo de vidrio con la capa blanca de óxido de titanio sobre un pañuelo de papel.[[Fig. 4 Tras poner la gota de electrólito.jpg|thumb|Fig. 4: Tras poner la gota de electrólito sobre la capa teñida los dos electrodos de vidrio se colocan ligeramente desfasados uno sobre el otro.]] | | * Coloquen el electrodo de vidrio con la capa blanca de óxido de titanio sobre un pañuelo de papel.[[Fig. 4 Tras poner la gota de electrólito.jpg|thumb|Fig. 4: Tras poner la gota de electrólito sobre la capa teñida los dos electrodos de vidrio se colocan ligeramente desfasados uno sobre el otro.]] |
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| | * Tengan en cuenta que a la izquierda y a la derecha en dirección longitudinal sobresale una parte de la placa de vidrio para sacar la corriente. | | * Tengan en cuenta que a la izquierda y a la derecha en dirección longitudinal sobresale una parte de la placa de vidrio para sacar la corriente. |
| | * Fijen las dos placas de vidrio con dos pinzas.[[Fig. 5 La célula solar después de construirla|thumb|Fig. 5: La célula solar después de construirla con las pinzas.]] | | * Fijen las dos placas de vidrio con dos pinzas.[[Fig. 5 La célula solar después de construirla|thumb|Fig. 5: La célula solar después de construirla con las pinzas.]] |
| − |
| |
| | ===== Determinar la potencia eléctrica ===== | | ===== Determinar la potencia eléctrica ===== |
| | * Coloquen la célula de Graetzel con el lado del colorante (el fotoelectrodo) hacia arriba sobre la mesa y conecten el multímetro con las pinzas de cocodrilo al polo positivo y al negativo de la célula.[[Fig. 6 Determinar la tensión en vacío.jpg|thumb|Fig. 6: Determinar la tensión en vacío bajo una lámpara halógena.]] | | * Coloquen la célula de Graetzel con el lado del colorante (el fotoelectrodo) hacia arriba sobre la mesa y conecten el multímetro con las pinzas de cocodrilo al polo positivo y al negativo de la célula.[[Fig. 6 Determinar la tensión en vacío.jpg|thumb|Fig. 6: Determinar la tensión en vacío bajo una lámpara halógena.]] |
| | * Procuren que la luz solar o un foco de luz artificial intenso incidan directamente en la célula. | | * Procuren que la luz solar o un foco de luz artificial intenso incidan directamente en la célula. |
| | * Seleccionen en el multímetro el intervalo 2.000 mV o 2.000 μA. | | * Seleccionen en el multímetro el intervalo 2.000 mV o 2.000 μA. |
| − |
| |
| | ==== Observación ==== | | ==== Observación ==== |
| | * Determinen el valor máximo de la tensión en vacío (en V) y la intensidad de cortocircuito (en mA). | | * Determinen el valor máximo de la tensión en vacío (en V) y la intensidad de cortocircuito (en mA). |
| | * Comparen sus valores con los de los demás grupos. | | * Comparen sus valores con los de los demás grupos. |
| | + | ==== Evaluación ==== |
| | + | La potencia P se calcula a partir de los valores de medición de la tensión U y la intensidad I. |
| | + | |
| | + | Potencia P = Tensión U ⋅ Intensidad I |
| | | | |
| − | ==== Evaluación ====
| |
| − | La potencia P se calcula a partir de los valores de medición de la tensión U y la intensidad I. Potencia P = Tensión U ⋅ Intensidad I
| |
| | Ejemplo para 0,3V y 0,2mA ⇒ P=0,3V⋅0,2mA=0,06mW | | Ejemplo para 0,3V y 0,2mA ⇒ P=0,3V⋅0,2mA=0,06mW |
| | + | |
| | Tengan en cuenta que la potencia derivada de la tensión en vacío (sin consumidores o carga útil) y la corriente de cortocircuito no corresponde a la potencia máxima real teniendo la carga de un consumidor. | | Tengan en cuenta que la potencia derivada de la tensión en vacío (sin consumidores o carga útil) y la corriente de cortocircuito no corresponde a la potencia máxima real teniendo la carga de un consumidor. |
| | + | |
| | Elaboren una tabla siguiendo el ejemplo que figura a continuación y apunten allí los valores medidos en su célula para la tensión y la intensidad y los valores de los grupos vecinos. A continuación, calculen la potencia: | | Elaboren una tabla siguiendo el ejemplo que figura a continuación y apunten allí los valores medidos en su célula para la tensión y la intensidad y los valores de los grupos vecinos. A continuación, calculen la potencia: |
| | + | style="width:80%; margin:1em auto 1em auto" |
| | + | {| class="wikitable" |
| | + | !Célula número |
| | + | !Tensión en V |
| | + | !Intensidad en mA |
| | + | !Potencia en mW |
| | + | |- |
| | + | |<nowiki>style="height:2em"|</nowiki> |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | |} |
| | | | |
| | ==== Preguntas ==== | | ==== Preguntas ==== |
| Línea 100: |
Línea 105: |
| | === La potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz === | | === La potencia de la célula de Graetzel a diferentes intensidades de luz === |
| | ==== Aparatos y materiales ==== | | ==== Aparatos y materiales ==== |
| | + | <nowiki><div style="column-count:2"></nowiki> |
| | * 1 multímetro digital | | * 1 multímetro digital |
| | * 1 regla | | * 1 regla |
| | * 1 célula de Graetzel acabada | | * 1 célula de Graetzel acabada |
| − | * 1 juego de cable de medición banana/cocodrilo, | + | * 1 juego de cable de medición banana/cocodrilo, en rojo y negro, respectivamente |
| − | en rojo y negro, respectivamente | + | |
| | * diferentes fuentes de luz | | * diferentes fuentes de luz |
| − | Atención: Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor.
| + | <nowiki></div></nowiki> |
| | | | |
| | + | '''Atención:''' Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor. |
| | ==== Advertencias de seguridad ==== | | ==== Advertencias de seguridad ==== |
| | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. | | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. |
| − |
| |
| | ==== Realización del experimento ==== | | ==== Realización del experimento ==== |
| | * Coloquen su célula a la misma distancia de diferentes fuentes de luz (luz diurna, foco de luz, luz del sol directa). | | * Coloquen su célula a la misma distancia de diferentes fuentes de luz (luz diurna, foco de luz, luz del sol directa). |
| | * Determinen los valores máximos de la tensión y la intensidad y calculen la potencia de la célula. | | * Determinen los valores máximos de la tensión y la intensidad y calculen la potencia de la célula. |
| − |
| |
| | ==== Observación ==== | | ==== Observación ==== |
| | Calculen los valores máximos de la tensión (en V) y la intensidad (en mA) de la célula en las diferentes fuentes de luz. | | Calculen los valores máximos de la tensión (en V) y la intensidad (en mA) de la célula en las diferentes fuentes de luz. |
| − |
| |
| | ==== Evaluación ==== | | ==== Evaluación ==== |
| − | Apunten los valores que han medido para la tensión y la intensidad de la célula indicando la fuente de luz en una tabla siguiendo el siguiente ejemplo y calculen la potencia: | + | Apunten los valores que han medido para la tensión y la intensidad de la célula indicando la fuente de luz en una tabla siguiendo el siguiente ejemplo y calculen la potencia: |
| − | fuente de luz tensión en V intensidad en mA potencia en mW
| + | style="width:80%; margin:1em auto 1em auto" |
| − | | + | {| class="wikitable" |
| | + | !Fuente de luz |
| | + | !Tensión en V |
| | + | !Intensidad en mA |
| | + | !Potencia en mW |
| | + | |- |
| | + | |<nowiki>style="height:2em"|</nowiki> |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | |} |
| | ==== Preguntas ==== | | ==== Preguntas ==== |
| | a) Escojan la mejor fuente de luz para generar electricidad con una célula Graetzel y expliquen por qué. | | a) Escojan la mejor fuente de luz para generar electricidad con una célula Graetzel y expliquen por qué. |
| | b) Expliquen la influencia de la claridad de la luz solar para el crecimiento de las plantas. Al hacerlo, tengan en cuenta los cambios en la intensidad de la iluminación por la luz solar en el ritmo diurno y anual. | | b) Expliquen la influencia de la claridad de la luz solar para el crecimiento de las plantas. Al hacerlo, tengan en cuenta los cambios en la intensidad de la iluminación por la luz solar en el ritmo diurno y anual. |
| − |
| |
| | === Una mayor tensión debido a varias células de Graetzel === | | === Una mayor tensión debido a varias células de Graetzel === |
| | Para poder combinar varias células todos los grupos tienen que colaborar juntos. | | Para poder combinar varias células todos los grupos tienen que colaborar juntos. |
| − |
| |
| | ==== Aparatos y materiales ==== | | ==== Aparatos y materiales ==== |
| | * 1 multímetro digital | | * 1 multímetro digital |
| Línea 135: |
Línea 147: |
| | * 4 cables conectores de cocodrilo | | * 4 cables conectores de cocodrilo |
| | * lámpara de escritorio (lámpara halógena, 20W) | | * lámpara de escritorio (lámpara halógena, 20W) |
| − | Atención: Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor. | + | '''Atención:''' Al acabar el experimento, los materiales deben ser devueltos o eliminados siguiendo las instrucciones del profesor. |
| − | | |
| | ==== Advertencias de seguridad ==== | | ==== Advertencias de seguridad ==== |
| | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. | | Los materiales sólo pueden utilizarse según las instrucciones del experimento o las que dé el profesor o la profesora. |
| − |
| |
| | ==== Realización del experimento ==== | | ==== Realización del experimento ==== |
| | Un aparato eléctrico que necesita una intensidad de 0,6 V y una corriente de 0,1 mA ha de ser accionado con células de Graetzel.[[Fig. 7 El cableado en una conexión en serie de dos células.jpg|thumb|Fig. 7: El cableado en una conexión en serie de dos células.]] | | Un aparato eléctrico que necesita una intensidad de 0,6 V y una corriente de 0,1 mA ha de ser accionado con células de Graetzel.[[Fig. 7 El cableado en una conexión en serie de dos células.jpg|thumb|Fig. 7: El cableado en una conexión en serie de dos células.]] |
| Línea 145: |
Línea 155: |
| | * ¿Qué fuente de luz hay que utilizar? | | * ¿Qué fuente de luz hay que utilizar? |
| | Para realizar este experimento tienen que trabajar con los demás grupos para aprovechar todas las células que hayan construido. | | Para realizar este experimento tienen que trabajar con los demás grupos para aprovechar todas las células que hayan construido. |
| | + | |
| | Averigüen cómo hay que conectar las diferentes células (conexión en serie o en paralelo) para obtener una tensión de al menos 1,2 V. | | Averigüen cómo hay que conectar las diferentes células (conexión en serie o en paralelo) para obtener una tensión de al menos 1,2 V. |
| − |
| |
| | ==== Observación ==== | | ==== Observación ==== |
| | Determinen con qué conexión y con cuántas células se obtiene la tensión mínima de 1,2 V. | | Determinen con qué conexión y con cuántas células se obtiene la tensión mínima de 1,2 V. |
| | + | |
| | Apunten los valores que han medido para la tensión y la intensidad en una tabla según el siguiente ejemplo: | | Apunten los valores que han medido para la tensión y la intensidad en una tabla según el siguiente ejemplo: |
| | + | style="width:80%; margin:1em auto 1em auto" |
| | + | {| class="wikitable" |
| | + | !Fuente de luz |
| | + | !Cantidad de células |
| | + | !Conexión |
| | + | !Tensión en V |
| | + | !Intensidad en mA |
| | + | |- |
| | + | |<nowiki>style="height:2em"|</nowiki> |
| | + | | |
| | + | |Conexión en serie |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | |- |
| | + | |<nowiki>style="height:2em"|</nowiki> |
| | + | | |
| | + | |Conexión en paralelo |
| | + | | |
| | + | | |
| | + | |} |
| | fuente de luz cantidad de células conexión tensión en V intensidad en mA | | fuente de luz cantidad de células conexión tensión en V intensidad en mA |
| | conexión en serie | | conexión en serie |
| | conexión en paralelo | | conexión en paralelo |
| | + | ==== Evaluación ==== |
| | | | |
| − | ==== Evaluación ====
| + | # Describan cómo se comportan la tensión y la corriente en una conexión en paralelo o en serie de las células. |
| − | a) Describan cómo se comportan la tensión y la corriente en una conexión en paralelo o en serie de las células.
| + | # Compárenlo con el comportamiento de las conexiones en paralelo y en serie que aprendieron en la clase de Física. |
| − | b) Compárenlo con el comportamiento de las conexiones en paralelo y en serie que aprendieron en la clase de Física.
| + | |
| − | 3.6 Preguntas
| + | ==== Preguntas ==== |
| − | a) Expliquen para qué aplicaciones en la vida cotidiana se pueden imaginar que se utilice la célula de Graetzel.
| + | |
| − | b) Describan qué modificarían en la célula de Graetzel para mejorar la duración de la vida útil y la potencia de la célula.
| + | # Expliquen para qué aplicaciones en la vida cotidiana se pueden imaginar que se utilice la célula de Graetzel. |
| | + | # Describan qué modificarían en la célula de Graetzel para mejorar la duración de la vida útil y la potencia de la célula. |
| | | | |
| | | | |
| | ==Comentarios adicionales== | | ==Comentarios adicionales== |
| | + | <nowiki><small>© Siemens Stiftung 2016. Contenido licenciado bajo CC BY-SA 4.0 internacional</small></nowiki> |