【Edición del Ministerio de Educación】Física de Secundaria Obligatoria Tercer Volumen

📚 Resumen del contenido

Este libro es el tercer volumen de la serie obligatoria de física para secundaria general, y abarca principalmente los contenidos fundamentales de electromagnetismo, incluyendo campos electrostáticos, energía en campos eléctricos, teoría de circuitos, ley de conservación de la energía eléctrica, así como conocimientos introductorios sobre inducción electromagnética y ondas electromagnéticas. El curso utiliza diversas formas como experimentos, reflexión y discusión, análisis de ejemplos, con el objetivo de desarrollar las competencias centrales en física y la capacidad de investigación científica de los estudiantes.

Explora el misterio físico desde cargas microscópicas hasta ondas electromagnéticas macroscópicas, estableciendo un sistema preliminar completo de electromagnetismo clásico.

Autor: Instituto de Investigación de Libros de Texto y Planes de Estudio del Departamento de Educación Popular, Centro de Desarrollo de Libros de Texto y Planes de Estudio de Física

Agradecimientos: Aprobado por el Comité Expertos del Comité Nacional de Libros de Texto (2019)

🎯 Objetivos de aprendizaje

1. Comprender la ley de conservación de carga, dominar el concepto de carga elemental y poder explicar fenómenos físicos como la electrificación por fricción y por inducción.
2. Dominar la definición de intensidad de campo eléctrico (método de definición por cociente) y el principio de superposición, y poder usar líneas de campo para describir las reglas de distribución del campo eléctrico.
3. Entender las propiedades de los conductores en equilibrio electrostático, dominar los principios de apantallamiento electrostático y descarga por punta, y sus aplicaciones en la vida y producción.
4. Comprender que el trabajo realizado por la fuerza electrostática no depende del camino recorrido, y dominar la relación entre energía potencial y trabajo realizado por la fuerza electrostática.
5. Dominar la definición de potencial y diferencia de potencial, sus propiedades vectoriales o escalares, y poder aplicar U=Ed para resolver problemas en campos eléctricos uniformes.
6. Comprender el concepto de capacitancia, dominar los factores determinantes del condensador de placas paralelas, y poder analizar el movimiento de aceleración de partículas cargadas en campos eléctricos.
7. Comprender la función de la fuente de alimentación, y dominar las definiciones de corriente y corriente constante, pudiendo explicar desde una perspectiva microscópica la formación de la corriente.
8. Dominar la ley de resistencia de los conductores, entender la variación de la resistividad con la temperatura, y conocer el fenómeno de la superconductividad.
9. Poder identificar curvas características volt-ampere, y distinguir entre elementos lineales y no lineales.
10. Comprender el trabajo eléctrico, la potencia eléctrica y la ley de Joule, y poder diferenciar la conversión de energía en circuitos puramente resistivos y no puramente resistivos.

🔹 Lección 1: Capítulo 9: Campo electrostático y sus aplicaciones

Resumen: Este capítulo se basa en la esencia microscópica de los fenómenos electrostáticos, presentando sistemáticamente los conceptos de carga, la ley de conservación de carga y la carga elemental. Al introducir el concepto de "campo", se explora la intensidad del campo eléctrico como magnitud física que describe las propiedades del campo, y cómo utilizar líneas de campo, campos eléctricos uniformes y el principio de superposición para analizar cualitativa y cuantitativamente el campo. Finalmente, se analiza en profundidad la característica de los conductores en campos eléctricos, incluyendo el equilibrio electrostático, la descarga por punta y el apantallamiento electrostático, y se estudia la prevención y utilización del electrostático.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender la ley de conservación de carga, dominar el concepto de carga elemental, y poder explicar fenómenos físicos como la electrificación por fricción y por inducción.
• Dominar la definición de intensidad de campo eléctrico (método de definición por cociente) y el principio de superposición, y poder usar líneas de campo para describir las reglas de distribución del campo eléctrico.
• Entender las propiedades de los conductores en equilibrio electrostático, dominar los principios de apantallamiento electrostático y descarga por punta, y sus aplicaciones en la vida y producción.

🔹 Lección 2: Capítulo 10: Energía en el campo electrostático

Resumen: Este capítulo se centra en las propiedades energéticas del campo electrostático, partiendo de las características del trabajo realizado por la fuerza electrostática, introduce magnitudes físicas clave como energía potencial, potencial y diferencia de potencial. Al explorar la relación cuantitativa entre la diferencia de potencial y la intensidad del campo eléctrico, se revelan las propiedades energéticas del campo, y se extiende hacia el principio de almacenamiento de energía en condensadores y la aplicación de aceleración de partículas cargadas en campos eléctricos. Finalmente, se regresa a la vida cotidiana para explicar el fundamento físico de tecnologías como la adsorción electrostática, la eliminación de polvo, la pintura por pulverización y la copia fotográfica.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender que el trabajo realizado por la fuerza electrostática no depende del camino recorrido, y dominar la relación entre energía potencial y trabajo realizado por la fuerza electrostática.
• Dominar la definición de potencial y diferencia de potencial, sus propiedades vectoriales o escalares, y poder aplicar U=Ed para resolver problemas en campos eléctricos uniformes.
• Comprender el concepto de capacitancia, dominar los factores determinantes del condensador de placas paralelas, y poder analizar el movimiento de aceleración de partículas cargadas en campos eléctricos.

🔹 Lección 3: Capítulo 11: Circuitos y sus aplicaciones

Resumen: Este curso cubre la teoría básica y aplicaciones prácticas de los circuitos, desde la formación microscópica de la corriente hasta las herramientas macroscópicas de medición de circuitos. Se enfoca especialmente en cómo las fuentes mantienen corrientes constantes, las propiedades de resistencia de los conductores (incluyendo resistividad y superconductividad), las características energéticas de las baterías de litio, y cómo utilizar con destreza el multímetro para medir cantidades eléctricas.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender la función de la fuente de alimentación y las definiciones de corriente y corriente constante, y poder explicar desde una perspectiva microscópica la formación de la corriente.
• Dominar la ley de resistencia de los conductores, entender la variación de la resistividad con la temperatura, y conocer el fenómeno de la superconductividad.
• Poder identificar curvas características volt-ampere, y distinguir entre elementos lineales y no lineales.

🔹 Lección 4: Capítulo 12: Energía eléctrica y conservación de la energía

Resumen: Este capítulo se centra en la conversión, transmisión y leyes macroscópicas de conservación de la energía eléctrica. Partiendo de la conversión energética microscópica en circuitos (trabajo eléctrico y calor), se introduce la magnitud física clave que describe las características de la fuente —la fuerza electromotriz— y se establece la ley de Ohm para circuitos cerrados. A través de mediciones experimentales de la fuerza electromotriz y la resistencia interna de pilas secas y pilas de fruta, los estudiantes aprenderán métodos para procesar datos experimentales (como el método de gráficos U-I). Finalmente, el curso se extiende hacia la ley macroscópica de conservación de la energía y el desarrollo sostenible de recursos energéticos, explorando la dirección de la conversión de energía y su significado social.

Resultados de aprendizaje:

• Comprender el trabajo eléctrico, la potencia eléctrica y la ley de Joule, y poder diferenciar la conversión de energía en circuitos puramente resistivos y no puramente resistivos.
• Comprender el concepto de fuerza electromotriz, dominar la ley de Ohm para circuitos cerrados y poder resolver problemas complejos relacionados.
• Dominar el principio y método experimental para medir la fuerza electromotriz y la resistencia interna de una fuente, y poder procesar datos experimentales mediante gráficos U-I.

🔹 Lección 5: Capítulo 13: Inducción electromagnética y energía cuántica preliminar

Resumen: Esta unidad tiene como objetivo guiar a los estudiantes desde fenómenos magnéticos macroscópicos hasta la compleja inducción electromagnética, y finalmente profundizar en ondas electromagnéticas y la cuantización de la energía a nivel microscópico. El curso abarca la descripción del campo magnético (líneas de inducción magnética, intensidad del campo magnético, flujo magnético), las condiciones para generar inducción electromagnética, los fundamentos de la teoría electromagnética de Maxwell, y el concepto de "cuanto de energía" propuesto por Planck.

Resultados de aprendizaje:

• Dominar los conceptos de campo magnético, intensidad del campo magnético y flujo magnético, y poder usar la regla de Ampère para determinar la relación entre la dirección de la corriente y la dirección del campo magnético.
• Comprender la esencia del fenómeno de inducción electromagnética, y poder determinar con precisión las condiciones para generar corriente inducida.
• Conocer la formación y propiedades de propagación de las ondas electromagnéticas, la distribución del espectro de ondas electromagnéticas, e identificar el significado revolucionario de la cuantización de la energía para la física moderna.