Tema: Electricidad y magnetismo

SITUACIONES DE APRENDIZAJE

Materiales y reactivos:

• Eliminador de baterías (variable 3-12 V)
• Cable aislado
• Caimanes eléctricos
• Foquito (de 6 a 12 V)
• Alambre magneto
• Hilo
• Imanes planos
• Brújula
• Clips y clavos
• Base de madera
• Motores pequeños, con polea y banda de transmisión

• Tableros de cartón

• Limadura de hierro

• Barrita de hierro

Desarrollo

Tema: Electricidad y magnetismo.

1)   Como se indica, el tema es nuevo, por lo que es necesario hacer una introducción preguntando algunas cuestiones sobre la conducción eléctrica y sobre las características del magnetismo.  Estos temas se han revisado hace poco y, si han sido bien desarrollados, los alumnos podrán responder adecuadamente a las preguntas hechas por el profesor.

2) Platicar que, al realizar alguna conexión eléctrica, teniendo en la mesa de trabajo una brújula cerca del cable, su aguja comenzó a moverse en una dirección diferente a la que habitualmente debe marcar. Cuando el circuito se suspende la aguja regresa a su señalamiento normal y cuando el circuito se conecta la aguja nuevamente  se desvía (simular el descubrimiento de Oersted). Para demostrar esto se instala el circuito siguiente:  

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3)  El alambre conductor debe quedar cerca de la brújula y la corriente de la fuente debe ser entre 9 y 12 V por lo que se aconseja conectar al circuito un foco pequeño.

     Los estudiantes deberán proponer la causa de la desviación de la aguja, ellos mismos deben encender y apagar el circuito y observar que sucede con la aguja en cada caso. Pronto vincularán al movimiento con la existencia de corriente eléctrica.  

1. El profesor ha de preguntar ¿por qué cuando hay corriente se mueve la aguja?

      Las respuestas de los estudiantes pueden ser variadas: pueden dirigir sus proposiciones hacia la idea de que el cable se convierte en un imán al tener corriente, pero si se les invita a que lo comprueben acercando un trocito de fierro a sus extremos,  verán que este no es atraído por el cable y deberán proponer algo distinto.  

1. Para conocer algunas otras posibilidades del movimiento de la aguja y tratar de encontrar una respuesta satisfactoria al problema planteado se puede instalar el siguiente circuito: [pic 17][pic 18]

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1. Este circuito debe hacerse con un cartón atravesado por el cable conductor, puede sujetarse con las manos y la brújula se cambiará de posición alrededor del cable.  En el pizarrón y en los cuadernos de los estudiantes debe dibujarse el sentido que toma la aguja. Después debe invertirse el sentido de la corriente y observar hacia donde se dirige la aguja, al dibujar de nuevo esto, hay comparar ambos esquemas:

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1. Se nota que al cambiar el sentido de la corriente, cambia el sentido de desviación de la aguja.  La discusión debe dirigirse hacia las conclusiones siguientes:

Alrededor de un cable que conduce una corriente eléctrica hay un espacio

en el cual se forman fuerzas magnéticas que se hacen notar al acercarles un imán.

Las fuerzas magnéticas se forman en dos sentidos, que pueden definirse con la “Regla de la mano derecha”: Si un alambre se toma con la mano derecha de tal forma que el pulgar apunte el sentido convencional de la corriente, los demás dedos

que sujetan el conductor indican la dirección de las líneas de inducción del

campo magnético.

8)  Es importante mencionar a los alumnos que gran cantidad de aparatos eléctricos funcionan debido a la relación existente entre el magnetismo  y la electricidad: motores, generadores eléctricos, televisores, teléfonos, etcétera.  

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Suma de fuerzas magnéticas y electroimán

1. En la sesión anterior se descubrió la relación entre la electricidad y el magnetismo.

Recordar como es que se forman los campos magnéticos alrededor de un conductor.

1. Dibujar en el pizarrón un conductor en forma de arco que cruza una superficie rígida e indicar el sentido de la corriente:

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1. La flecha roja indica el sentido de la corriente. Al aplicar la regla de la mano derecha se pueden definir las flechas negras, que indican el sentido de las fuerzas magnéticas en cada región del conductor.

1. El profesor debe preguntar a los alumnos ¿Qué sucede con las líneas de fuerza que pasan por dentro del arco?  Las respuestas generalmente se refieren a que llevan la misma dirección. Entonces hay que hacer la siguiente pregunta ¿Se puede sumar las fuerzas?  Si los alumnos se apropiaron adecuadamente del concepto de suma de vectores del curso de Física I podrán contestar que sí.  Si no pueden llegar a la respuesta, se debe buscar una estrategia que los conduzca a encontrarla.[pic 78]

5)   Al añadirle al dibujo algunos arcos más y pedir a los alumnos que tracen los campos de fuerzas que se forman se logrará el siguiente resultado:  

Sentido de la corriente[pic 79]

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