Download Guía del docente 1. Descripción curricular

Guía del docente
1. Descripción curricular:
-
Nivel: 4º medio.
-
Subsector: Ciencias Físicas.
-
Unidad temática: Circuito de corriente variable.
-
Palabras claves: corriente eléctrica, bobinas, brújulas, inductancia.
-
Contenidos curriculares:
•
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. Observación y
análisis de la fuerza entre dos conductores rectilíneos que portan
corriente. Descripción de la trayectoria de una carga en un campo
magnético uniforme.
•
Demostración
experimental
de
la
corriente
inducida
por
el
movimiento relativo entre una espira y un imán. Inducción
electromagnética: leyes de Michael Faraday y Heinrich Lenz.
Inductancia y su efecto cualitativo en un circuito de corriente variable
en el tiempo.
2. Contenidos relacionados:
-
1º medio:
•
Magnetismo natural. La electricidad como fuente de magnetismo.
•
Demostración experimental de que un alambre recto que porta
corriente eléctrica produce un campo magnético.
•
Fuerza magnética sobre un conductor que porte corriente eléctrica: el
motor eléctrico de corriente continua.
•
Observación y caracterización de los efectos del movimiento relativo
entre una espira y un imán: el generador eléctrico.
-
4º medio:
•
Fuerza magnética sobre una carga en movimiento. Observación y
análisis de la fuerza entre dos conductores rectilíneos que portan
corriente. Descripción de la trayectoria de una carga en un campo
magnético uniforme.
•
Demostración
experimental
de
la
corriente
inducida
por
el
movimiento relativo entre una espira y un imán. Inducción
electromagnética: leyes de Michael Faraday y Heinrich Lenz.
Inductancia y su efecto cualitativo en un circuito de corriente variable
en el tiempo.
3. Aprendizajes esperados de esta actividad:
Los alumnos y alumnos
•
Aplican conceptos, relaciones y leyes para resolver problemas
vinculados con la electricidad y el magnetismo.
•
Describen diferentes fenómenos eléctricos y relacionarlos con
situaciones cotidianas y aplicaciones técnicas.
•
Reconocen las características de campos eléctricos y magnéticos, y
sus interacciones con cargas.
•
Aplicar los principios del electromagnetismo para explicar el
funcionamiento de diferentes aparatos de uso cotidiano.
•
Comunican las ideas y principios físicos que explican fenómeno
simples asociados a la naturaleza electromagnética de los cuerpos.
•
Reconocen que la vibración de una carga eléctrica produce una onda
electromagnética que se propaga en el espacio.
4. Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl:
Imagen: Inducción electromagnética.
5. Descripción general de la actividad:
La actividad que se presenta a continuación está inspirada en la imagen
“inducción electromagnética”. En ella se hace mención a la corriente que
circula a través de una bobina.
La actividad esta creada para poder realizarla en 2 horas pedagógicas.
Se recomienda que la actividad se realice en parejas.
Actividad: Inducción electromagnética.
1. Introducción:
Ley de faraday:
La Ley de inducción electromagnética de Faraday (o simplemente Ley de
Faraday) se basa en los experimentos que Michael Faraday realizó en 1831 y
establece que el voltaje inducido en un circuito cerrado es directamente
proporcional a la rapidez con que cambia en el tiempo el flujo magnético que
atraviesa una superficie cualquiera con el circuito como borde:
La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de
una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un
campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo
magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se
produce una corriente inducida. Este fenómeno fue descubierto por Michael
Faraday quién lo expresó indicando que la magnitud del voltaje inducido es
proporcional a la variación del flujo magnético (Ley de Faraday).
Si tenemos una bobina de N espiras, la ley de faraday resulta:
El signo menos, se aplica por la ley de Lenz, esta ley es experimental y no se
puede demostrar matemáticamente.
2. Desarrollo de la actividad grupal Inductancia
electromagnética.
La actividad que se presenta a continuación representa de
manera experimental los contenidos visto en una imagen
“inductancia electromagnética”. Ella pretende dejar claro el
concepto de la ley de Faraday.
La idea es que los alumnos y alumnas trabajen en parejas y
construyan una bobina utilizando materiales sencillos.
Al final de la actividad los alumnos y alumnas se encontrarán con
una serie de preguntas relacionadas con el tema de la imagen.
Materiales:
• Batería de 9 v.
• Cinta adhesiva.
• 1 clavo de 2 pulgadas.
• 2,6 metros de cable de cobre.
• 1 brújula.
Montaje:
1. Corta 50 cm de cable y da 50 vueltas al clavo. Utiliza cinta
adhesiva para que no se desenrolle. Deja sueltos 10 cm de cable
a cada lado del clavo.
2. Enrolla el resto de cable metálico encima de la primera bobina
(observa la figura), haciendo así una segunda bobina sobre la
primera. Sujétalo con la cinta adhesiva para que no se desenrolle.
Deja aproximadamente 1 metro de
cable suelto en los extremos de esta
bobina. Quita 2 cm de aislante de los
extremos de las dos bobinas o raspa el
alambre.
3. Con 40 cm. Da 30 vueltas alrededor de la brújula y sujétalo
firmemente. El cable enrollado deberá estar en línea con la aguja
de la brújula.
4. Conecta los cables de la brújula con los del cable de la segunda
bobina. Asegúrate de que la brújula este a 1 metro de distancia
de la bobina. El cable enrollado deberá estar en línea con la aguja
de la brújula.
5. Conecta un cable de la primera bobina a uno de los terminales de
la batería. Conecta el otro cable al otro terminal. La aguja dará
una sacudida y luego se estabilizará. Desenchufa los cables de la
batería y la aguja volverá a dar una sacudida en la otra dirección.
Cuestionario:
1. ¿Qué detecta la aguja de la brújula, cuando conectamos o
desconectamos la bobina de la batería?
________________________________________________________
________________________________________________________
_____________________________________________________
2. ¿Por qué cuando desconectas el cable de la bobina, la aguja de la
brújula cambia de dirección?
________________________________________________________
________________________________________________________
_____________________________________________________
3. ¿Qué produce que la aguja se mueva?
________________________________________________________
________________________________________________________
_____________________________________________________
4. ¿Que se genera en la bobina al conectarla a la batería?
________________________________________________________
________________________________________________________
_____________________________________________________