Plan de clase de la ley de Ohm con laboratorio virtual

Este plan de clase de la ley de Ohm usa un laboratorio virtual gratuito para que cada estudiante mida corriente, tensión y resistencia en una sola clase, sin una caja de medidores que marcan cero por un cable flojo. Los estudiantes predicen, recogen datos, representan la corriente frente a la tensión, hallan la resistencia a partir de la pendiente y luego comprueban qué pasa cuando cambia la resistencia. Todo está listo para usar: objetivos de aprendizaje, preparación, preguntas de predicción, una actividad paso a paso con tablas de datos y los valores que deben obtener los estudiantes, preguntas de discusión con respuestas, una ampliación sobre circuitos en serie y en paralelo e ideas de diferenciación. Todos los números salen del propio modelo de la simulación.

La clase de un vistazo

• Nivel: grados 8–10 (13–16 años), ciencias físicas o física introductoria.
• Tiempo: una clase de 50–60 minutos, más una ampliación opcional de 20 minutos.
• Conocimientos previos: la corriente como flujo de carga, la tensión como el empuje de una pila, amperímetros y voltímetros, lectura de gráficas.
• Formato: parejas con portátiles, tabletas o teléfonos, o todo el grupo con un proyector.
• Simulación: Ley de Ohm: tensión, corriente y resistencia. Ampliación: Kit de construcción de circuitos de CC.

Objetivos de aprendizaje

Al final de la clase, los estudiantes pueden:

1. Enunciar que, para una resistencia fija, la corriente es directamente proporcional a la tensión.
2. Enunciar que, para una tensión fija, la corriente es inversamente proporcional a la resistencia.
3. Representar una gráfica corriente–tensión y hallar la resistencia a partir de su pendiente (pendiente = 1/R).
4. Usar V = IR, despejando según haga falta, y convertir entre amperios y miliamperios.
5. (Ampliación) Medir corriente y tensión en circuitos en serie y en paralelo.

Qué hace la simulación

La simulación muestra un circuito sencillo: una fila de pilas de 1,5 V, una resistencia y un amperímetro. Dos deslizadores fijan la tensión, de 0,1 a 9,0 V en pasos de 0,1 V, y la resistencia, de 10 a 1000 Ω en pasos de 1 Ω. La corriente se calcula como I = U/R y se muestra en miliamperios con un decimal. Los valores por defecto son 4,5 V y 500 Ω, que dan 9,0 mA.

Unos cuantos detalles que conviene saber antes de clase:

• Notación. La simulación escribe la tensión como U, el símbolo que se usa en buena parte de Europa. Muchos libros de texto de EE. UU. escriben V = IR. Dile a los estudiantes que es la misma magnitud.
• Pistas visuales. Las letras de U = I · R crecen y se encogen con sus valores, aparece una pila por cada 1,5 V (hasta seis), la resistencia muestra más "puntos de impureza" cuanto mayor es R y las cargas se mueven más rápido cuando crece la corriente.
• Registrar datos. Registrar datos añade a una tabla los valores actuales de U, R e I y dibuja el punto en una gráfica de I (mA) frente a U (V). La tabla guarda 10 filas; la undécima expulsa la más antigua. Borrar tabla la vacía.
• Escala de la gráfica. La gráfica integrada va de 0 a 1000 mA, así que las corrientes de unos pocos miliamperios quedan pegadas al eje. Por eso esta clase usa resistencias pequeñas, de 10 a 200 Ω.

Materiales y preparación antes de clase

Materiales: un dispositivo por pareja (o un proyector), las tablas de datos de abajo en papel, papel milimetrado o una hoja de cálculo, y una calculadora.

Preparación (10 minutos, una sola vez):

1. Abre la simulación y fija U = 1,5 V y R = 20 Ω.
2. Haz clic en Compartir y crea un enlace para cada grupo, por ejemplo "Ciencias · Hora 4". El enlace fija estos valores iniciales, así que todos los estudiantes empiezan en el mismo punto.
3. Opcional: en la pestaña Preguntas, añade las tres predicciones de abajo como "Antes, como predicción", con Volver a preguntar después de la simulación marcado. La simulación queda bloqueada hasta que cada estudiante se compromete. Consulta la guía de Predecir, observar y explicar para saber por qué funciona.
4. Publica el enlace, o ábrelo en modo presentación y muestra el código QR.

Secuencia de la clase

1. Gancho y predicciones (8 minutos)

Proyecta la simulación con los valores por defecto y arrastra despacio el deslizador de tensión hacia arriba y hacia abajo. Pregunta a los estudiantes qué notan en las cargas que se mueven y en la letra I. Después pídeles que se comprometan con tres predicciones, en papel o en el enlace:

• P1. "La tensión en una resistencia se duplica de 3,0 V a 6,0 V. La corriente… se reduce a la mitad / no cambia / se duplica / se cuadruplica."
• P2. "La tensión se mantiene en 6,0 V y la resistencia pasa de 20 Ω a 60 Ω. La corriente… se triplica / no cambia / se reduce a un tercio / disminuye 40 mA."
• P3. "Predice la corriente, en mA, para 9,0 V en 10 Ω."

Espera "disminuye 40 mA" de los estudiantes que piensan en restas, y 0,9 en P3 de quienes olvidan convertir a miliamperios. Las respuestas son: se duplica, se reduce a un tercio y 900 mA.

2. Corriente y tensión: recoger datos (15 minutos)

Las parejas mantienen R = 20 Ω y fijan U en cada valor de la tabla, pulsando Registrar datos cada vez. Luego cambian R a 50 Ω y repiten. Así se llena la tabla de la simulación con exactamente 10 filas. Los estudiantes copian cada lectura en su propia tabla, porque la tabla integrada descarta las filas antiguas. La última columna es para ti; déjala en blanco en la copia de los estudiantes.

R (Ω)	U (V)	Pilas mostradas	I (mA)	I esperada (mA)
20	1,5	1		75,0
20	3,0	2		150,0
20	4,5	3		225,0
20	6,0	4		300,0
20	7,5	5		375,0
50	1,5	1		30,0
50	3,0	2		60,0
50	4,5	3		90,0
50	6,0	4		120,0
50	7,5	5		150,0

La simulación calcula I = U/R de forma exacta, así que las lecturas deben coincidir hasta la última cifra. Si los números de una pareja no cuadran, casi siempre el deslizador está a un paso del valor buscado. En un ordenador, haz clic en un deslizador y usa las flechas del teclado para avanzar de uno en uno.

Pide a las parejas que escriban dos patrones. Buenas respuestas: "Cuando U se duplica, I se duplica" y "Con 50 Ω la corriente es siempre 2,5 veces menor que con 20 Ω."

3. Representa la corriente frente a la tensión (10 minutos)

Los estudiantes representan I (mA) en el eje vertical frente a U (V) en el eje horizontal, con las dos resistencias en una misma gráfica. Una escala de 0 a 400 mA funciona bien. La gráfica de la propia simulación muestra los mismos puntos, apretados en la parte inferior de un eje de 0–1000 mA.

Los dos conjuntos de puntos forman rectas que pasan por el origen. Ahora halla las pendientes:

• 20 Ω: pendiente = 375,0 mA ÷ 7,5 V = 50 mA/V = 0,050 A/V. Entonces 1 ÷ 0,050 = 20 Ω.
• 50 Ω: pendiente = 150,0 mA ÷ 7,5 V = 20 mA/V = 0,020 A/V. Entonces 1 ÷ 0,020 = 50 Ω.

La idea clave: la pendiente de una gráfica I–V es 1/R, así que una recta más inclinada significa una resistencia menor. Los estudiantes que convierten la pendiente a A/V antes de invertirla recuperan exactamente la resistencia. Los que olvidan la conversión obtienen 0,02 o 0,05 Ω, un error útil para comentar.

4. Corriente y resistencia (8 minutos)

Las parejas pulsan Borrar tabla, fijan U = 6,0 V y registran la corriente para cada resistencia. Valores esperados:

R (Ω)	10	20	30	60	100	200
I (mA)	600,0	300,0	200,0	100,0	60,0	30,0
I × R (V)	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0

Pide a los estudiantes que añadan ellos mismos la última fila (convirtiendo antes los mA a A). El producto es siempre 6,0 V: la corriente y la resistencia son inversamente proporcionales. Comprueba P2: de 20 Ω a 60 Ω, la corriente baja de 300 mA a 100 mA, a un tercio, no 40 mA menos.

5. Comprobación de salida (5 minutos)

Tres preguntas rápidas, en papel o como preguntas numéricas en el enlace:

• "Un circuito tiene 7,2 V en 40 Ω. ¿Cuál es la corriente?" Respuesta: 180 mA (acepta ± 1).
• "Un estudiante mide 4,8 V y 160 mA. ¿Cuál es la resistencia?" Respuesta: 30 Ω. Los estudiantes pueden comprobarlo: 4,8 V y 30 Ω dan 160,0 mA.
• "¿Qué resistencia da 250 mA a 5,0 V?" Respuesta: 20 Ω.

La guía de evaluación formativa muestra cómo configurarlas para que se corrijan automáticamente y se comparen entre grupos.

Preguntas de discusión y respuestas

Úsalas con todo el grupo después del paso 4.

1. ¿Por qué la gráfica I–V pasa por el origen? Sin tensión no hay empuje, así que no hay corriente. Con la resistencia fija, la corriente es proporcional a la tensión, y una gráfica proporcional es una recta que pasa por el origen.
2. ¿Qué te dice una recta más inclinada? Una resistencia menor. La pendiente es 1/R: la recta de 20 Ω sube 50 mA por voltio y la de 50 Ω solo 20 mA por voltio.
3. Fija 3,0 V con 20 Ω y luego 6,0 V con 40 Ω. ¿Qué notas? Ambos dan 150 mA. Duplicar a la vez U y R deja la corriente igual, porque I = U/R.
4. ¿La resistencia "gasta" la corriente? No. La corriente es la misma en todo un circuito de una sola malla. La resistencia reduce la corriente en todo el circuito, no solo después de ella. La ampliación permite a los estudiantes comprobarlo con dos amperímetros.
5. ¿Cuál es la mayor corriente que puede tener este circuito? 9,0 V en 10 Ω dan 900 mA. Una resistencia real de 10 Ω se calentaría: disipa P = UI = 9,0 × 0,9 = 8,1 W.

Después vuelve a las predicciones. Si usaste el enlace, abre Ver respuestas y muestra juntas las columnas Predicción y Después. A los estudiantes les gusta ver cuántas personas cambiaron de opinión, sobre todo en P2.

Ampliación: serie y paralelo con el kit de circuitos de CC

Para una segunda clase o para quienes terminen antes, pasa al kit de construcción de circuitos. En su pantalla Introducción, cada pila es de 9 V y cada resistencia y bombilla es de 10 Ω, así que los números se enlazan directamente con la simulación de la ley de Ohm: 9,0 V en 10 Ω dieron allí 900 mA.

Los estudiantes montan cada circuito desde la caja de la izquierda y luego tocan un componente para ver su tensión y su corriente, o arrastran el voltímetro y el amperímetro desde la bandeja. Para ahorrar tiempo de montaje, fija en un enlace el circuito inicial "Dos bombillas en serie" o "Dos bombillas en paralelo".

Circuito (pila de 9 V, 10 Ω cada una)	Corriente por la pila	Corriente en cada componente	Tensión en cada componente
Una resistencia	900 mA	900 mA	9,00 V
Dos en serie	450 mA	450 mA	4,50 V
Dos en paralelo	1,80 A	900 mA	9,00 V

Preguntas para hacer:

• "¿Dos resistencias de 10 Ω en serie se comportan como una sola resistencia de qué valor?" 20 Ω: 9 V ÷ 0,45 A. Compruébalo en la simulación de la ley de Ohm: 9,0 V y 20 Ω dan 450,0 mA.
• "¿Y dos en paralelo?" 5 Ω: 9 V ÷ 1,8 A. Es menos que el mínimo de 10 Ω de la simulación de la ley de Ohm, un buen recordatorio de que añadir una rama en paralelo reduce la resistencia total.
• "Coloca el amperímetro en el cable antes de la primera resistencia y después de la segunda. ¿Qué ves?" Los mismos 450 mA, lo que responde a la pregunta de discusión 4.

En la pantalla Laboratorio, los estudiantes pueden fijar los valores ellos mismos. Una resistencia de 10 Ω y otra de 20 Ω en serie con 9 V dan 300 mA, con 3,00 V y 6,00 V en ellas: la resistencia mayor se lleva la parte mayor de la tensión. Las mismas dos resistencias en paralelo consumen 900 mA y 450 mA, 1,35 A en total.

Diferenciación

Apoyo:

• Da la tabla de datos con U y R ya escritas, de modo que los estudiantes solo lean y anoten la corriente.
• Usa solo la serie de 20 Ω en el paso 2.
• Da inicios de frase: "Cuando la tensión se duplica, la corriente…"
• Empareja a los estudiantes de modo que uno maneje los deslizadores y el otro anote, y luego cambien en el paso 4.

Ampliación para los más avanzados:

• Halla R a partir de la pendiente antes de leerla en el deslizador y explica por qué importa convertir mA a A.
• Predice toda la tabla del paso 4 a partir de I = U/R antes de medir.
• En la pantalla Laboratorio del kit, marca Bombillas reales (la resistencia aumenta al calentarse), mide la corriente de una bombilla con dos tensiones y explica por qué su gráfica I–V no es una recta.
• Explora la resistencia interna con Ley de Ohm para un circuito cerrado.

Estudiantes de inglés: la simulación está disponible en seis idiomas. Crea un segundo enlace en el idioma del estudiante para que las etiquetas le resulten familiares mientras la discusión sigue en inglés.

Alineación con estándares

Esta clase encaja con las unidades típicas de electricidad de secundaria básica y bachillerato sobre corriente, tensión y resistencia, como el tema de electricidad de GCSE Physics o un curso introductorio de física de secundaria superior. Los estándares estadounidenses NGSS no tienen ninguna expectativa de desempeño dedicada a la ley de Ohm, así que no afirmamos ninguna. La clase sí ejercita tres prácticas de NGSS de ciencias e ingeniería: planificar y llevar a cabo investigaciones, analizar e interpretar datos, y usar las matemáticas y el pensamiento computacional.

Para llevarla a un informe de laboratorio completo, consulta cómo crear una actividad de laboratorio virtual. Para más ideas sobre circuitos, consulta ideas de clases interactivas de física.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la simulación usa U en lugar de V para la tensión?

U es el símbolo estándar de la tensión en buena parte de Europa. La ley es la misma: U = IR y V = IR describen la misma relación. Díselo a los estudiantes antes de empezar.

¿Por qué las corrientes se muestran en miliamperios?

Con resistencias de hasta 1000 Ω, la mayoría de las corrientes son bastante menores que un amperio. Los miliamperios mantienen los números legibles. Recuerda a los estudiantes que 1 A = 1000 mA antes de calcular una resistencia.

¿Pueden los estudiantes hacer esta clase en teléfonos?

Sí. Los estudiantes abren el enlace sin cuenta y los deslizadores funcionan en pantallas táctiles. Una tableta o un portátil facilita alcanzar valores exactos y leer la tabla.

¿La simulación muestra componentes no óhmicos?

No. Su resistencia siempre cumple la ley de Ohm. Para un componente cuya resistencia cambia, usa la opción de bombillas reales en la pantalla Laboratorio del kit de circuitos.