Bloque IV. Manifestaciones de la estructura interna de la materia.

Transcripción

1 Bloque IV. Manifestaciones de la estructura interna de la materia. Tema 3. Los fenómenos electromagnéticos. Subtema 3.2 Cómo se genera el magnetismo?. Aprendizajes esperados Al final del estudio del subtema, el alumno: Relaciona, en algunos fenómenos cotidianos, el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor. Analiza y contrasta las ideas y los experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética. Reinterpretar los aspectos analizados previamente sobre el magnetismo con base en el movimiento de los electrones. Reconoce y valora de manera crítica las aportaciones de las aplicaciones del electromagnetismo al desarrollo social y a las facilidades de la vida actual. Actividad de Inicio. Tiempo estimado: 20 min. o Comentar los aprendizajes esperados del subtema Cómo se genera el magnetismo? o Recuperar antecedentes para el estudio de los subtemas: 1.1 Cómo se pueden producir cambios? El cambio y las interacciones, 4.2 Los efectos de los imanes del bloque II y 3.1 La corriente eléctrica en los fenómenos cotidianos de este bloque. o Establecer con el alumnado los productos y criterios a evaluar en cada una de las actividades que se van ir desarrollando. o Todos los productos que se elaboren formarán parte del portafolios que ayuden a la elaboración del proyecto. Actividades de desarrollo. Actividad 1. Cómo un trompo? Tiempo estimado: 30 min. Expresar tus ideas con los antecedentes que tienes en relación a la función del electrón como portador de carga eléctrica para explicar el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor. Elaborar un dibujo en tu cuaderno, la representación del movimiento del electrón en un imán. 1

2 N Recuperar sus experiencias anteriores de las interacciones en imanes y su relación de atracción y repulsión de sus polos con la fuerza magnética. Elaborar sus conclusiones acerca de que un electrón en rotación alrededor de su eje constituye una carga en movimiento y, por tanto, crea otro campo magnético. S Actividad 2. Qué pasa con la brújula? Tiempo estimado: 40 min. Analizar y valorar los experimentos que se realizaron para encontrar que algunos fenómenos no son totalmente aislados de otros y que se encuentra una vinculación entre la electricidad y el magnetismo. Formar equipos de 4 a 5 integrantes y realizar la siguiente actividad para comprobar que una carga eléctrica en movimiento produce un campo magnético. Hans Christian Oersted en 1820, realiza un experimento de hacer circular una corriente galvánica por un conductor por encima y perpendicular a la aguja de una brújula. No hubo efecto. Después de la clase, ensayo de nuevo el experimento con un conductor paralelo a la aguja dela brújula. La aguja giró y al invertir la corriente galvánica se invirtió el sentido de giro. Brújula Material 7 brújulas Un conductor de 50 cm. Una pila de 9 V. Una cartulina de 30 cm x30 cm. Conductor que transporta corriente Procedimiento Construir el circuito eléctrico (conductor y pila) Colocar las brújulas como se muestra en la figura, sin cerrar el circuito. 2

3 Conectar el circuito y registrar que sucede con la brújula. Invertir el sentido de la corriente y registrar que sucede. Brújulas Pila Cartulina Conductor Respondan las siguientes preguntas: Para qué colocar brújulas alrededor del conductor? Qué sucede con las brújulas antes de conectar el circuito? Por qué se necesita conectar el circuito eléctrico? Qué sucede con las brújulas al conectar el circuito? Cuál es el efecto del movimiento de las agujas de las brújulas? Qué pasa al invertir la corriente eléctrica? Argumentar y explicar sus respuestas con base e n el modelo atómico y elaborar sus conclusiones. Se mueven pero no se ven! Tiempo estimado: 60 min. Formar equipos de 4 a 5 integrantes y realizar la siguiente actividad para relacionar el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor. Analizar las fuerzas, que entran en juego cuando se mueven las cargas y que se llaman magnéticas. Material Cuatro conductores de 50 cm cada uno. 2 pilas de 9 V. Procedimiento A) Construir un dispositivo como el que se muestra en la figura 1. Conectar los conductores en donde la corriente fluye por ambos alambres en la misma dirección. Observar lo que sucede antes y después de cerrar el circuito. 3

4 Figura Que transita en el conductor de cada circuito eléctrico? Explica. Qué sucede cuando se conectan los dos conductores en la misma dirección para que la corriente fluya? Explica. Cuál es el nombre de la interacción que se manifiesta entre las cargas de los conductores? B) Construir un dispositivo como el que se muestra en la figura 2. Conectar los conductores en donde la corriente fluye por ambos alambres en dirección contraria. Observar lo que sucede antes y después de cerrar el circuito. Figura Que transita en el conductor de cada circuito eléctrico? Explica. 4

5 Qué sucede cuando se conectan los dos conductores en dirección contraria para que la corriente fluya? Explica. Cuál es el nombre de la interacción que se manifiesta entre las cargas de los conductores? Elegir un representante del equipo para explicar el desarrollo de cada dispositivo y argumentar en la respuesta de cada pregunta con el uso del modelo atómico. Elaborar sus conclusiones con respecto al movimiento de las cargas eléctricas y la aparición del magnetismo. Qué es eso llamado electroimán? Tiempo estimado: 40min. La siguiente actividad pretende analizar que sucede con las espiras en un conductor con las líneas de un campo magnético. Material Dos clavos grandes Dos conductores de cobre de 60 cm cada uno Una pila de 9 V Objetos metálicos Procedimiento Enrollar unas 5 vueltas el alambre alrededor del clavo y conectar los extremos del alambre a la pila. Figura 1. Acercar el clavo a los diferentes materiales metálicos para observar que sucede. Acercar el clavo a los diferentes materiales metálicos pero sin cerrar el circuito para observar que sucede. Enrollar unas 15 vueltas el alambre alrededor del clavo y conectar los extremos del alambre a la pila. Figura 2. Acercar el clavo a los diferentes materiales metálicos para observar que sucede. Acercar el clavo a los diferentes materiales metálicos pero sin cerrar el circuito para observar que sucede. Qué sucede al circular la corriente por el clavo y acercar los materiales metálicos? Explica Qué sucede al no cerrar el circuito y acercar los materiales metálicos? Explica Cómo sabemos cuál es el polo norte y cuál es el polo sur del electroimán que hemos creado? Existe diferencia entre las vueltas que tiene un clavo y otro? Explica Qué se gana al aumentar el número de vueltas en el clavo? Qué sucede si el clavo es más pequeño? 5

6 Elegir un representante de tu equipo para exponer las respuestas a las preguntas planteadas, con respecto a la actividad; así mismo, identificar la aplicación de este efecto de una corriente que produce un campo magnético en una bobina en nuestras actividades cotidianas y representarlas por medio de un dibujo. Presentar sus dibujos ante los demás equipos y recuperar los comentarios que se realizan para enriquecer el trabajo. Elaborar conclusiones. Actividad 3. Cuál es el camino a seguir? Tiempo estimado: 60min. Contestar la siguiente pregunta en su cuaderno, podría el magnetismo producir corriente eléctrica en un conductor? Formar equipos de 4 a 5 integrantes y realizar la siguiente actividad que pretende un análisis que un campo magnético produce una corriente eléctrica y recibe el nombre de corriente inducida. Material 60 cm de alambre delgado de cobre Un imán recto Un multímetro o amperímetro Dos cables de conexión y cuatro caimanes Procedimiento Construir una bobina con el alambre (diámetro mayor que el ancho del imán). Enrollar el alambre sobre un objeto cilíndrico; entre más espiras (vueltas) tenga la bobina, será más fácil observar los efectos que se producen. A) Conectar la bobina al amperímetro o al multímetro. Qué sucede al cerrar el circuito y conectar la bobina al amperímetro (multímetro)? B) Introducir lentamente el imán en la bobina y retíralo también lentamente. Observar que sucede. Qué observas? Qué significa la lectura que se registra en la pantalla del amperímetro(multímetro)? Explica 6

7 C) Ahora introducir el imán y retíralo también rápidamente. Qué observaste ahora en el amperímetro (multímetro)? Explica Cuál es la situación en la cual se genera momentáneamente la corriente eléctrica? Introducir el imán, con el polo contrario a como lo hiciste inicialmente, y observar lo que sucede cuando repites el procedimiento anterior. Describir que sucede en cada situación de la actividad con el uso del modelo atómico de Bohr para exponer las respuestas a las preguntas planteadas. Es importante tener respecto a los demás por sus ideas, escuchar con atención y argumentar si es necesario en la presentación de sus compañeros. Participar en la respuesta a la pregunta planteada inicialmente y exponer ante los demás compañeros Elaborar conclusiones con respecto de la inducción electromagnética. Presente y futuro! Tiempo estimado: 30min. Solicitar una investigación previa los descubrimientos Michael Faraday y Joseph Henry en relación con el magnetismo y la electricidad. Comentar las semejanzas y diferencias con relación a su investigación y posteriormente, analizar y discutir acerca de los resultados del experimento de Faraday En plenaria participar en el intercambio de ideas y argumentar con el manejo de contenidos que se han trabajado en el transcurso del las actividades para reconocer las aportaciones y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética. Elaborar sus conclusiones. Actividad de cierre Actividad 4. Cómo funcionan? Tiempo estimado: 60 min. Valorar la importancia del desarrollo tecnológico en la aplicación del electromagnetismo en nuestra vida. Formar equipos de 4 a 5 integrantes y elegir uno de los aparatos que a continuación se enlistan y realizar una búsqueda de información acerca del funcionamiento de las siguientes aparatos: motores eléctricos, transformadores eléctricos, teléfono, telégrafo y micrófonos y argumentar de que manera la aplicación del electromagnetismo al desarrollo social, facilita la vida actual. Compartir su información obtenida por medio de la elaboración de un cartel que describa el funcionamiento del aparato con base a aplicación del electromagnetismo. Elegir un compañero para iniciar la explicación a los demás compañeros y posteriormente ir rolando para que todos participen en el recorrido de los carteles. 7

8 Transformador Teléfono Sistema de distribución de electricidad, desde la planta generadora hasta los diversos consumidores. Este sistema es posible gracias a los transformadores Telégrafo Micrófono Revisar y aportar sugerencias en la presentación del cartel de los demás compañeros. Nada es aislado! Tiempo estimado: 20 min. Elaborar un mapa conceptual del electromagnetismo. Para esto, enlistar los conceptos más importantes, ordenarlos de arriba hacia abajo, según sea el más o menos importante, y determinar las palabras de enlace. Entre pares, intercambiar ideas, argumentar opiniones y elaborar conclusiones. 8