Guía del docente. 1. Descripción curricular:

Guía del docente.
1. Descripción curricular:
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Nivel:NM1, Iº medio
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Subsector: Ciencias Físicas.
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Unidad temática: Magnetismo y fuerza magnética.
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Palabras claves: Fuerza magnética; Magnetismo; Corriente eléctrica;
Electricidad; Intensidad de corriente; Imanes; Electroimanes;
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Contenidos curriculares:
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Magnetismo natural. La electricidad como fuente de magnetismo.
Demostración experimental de que un alambre recto que porta corriente
eléctrica produce un campo magnético.
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Realización de un proyecto que ilustre los principios de artefactos
eléctricos, como la construcción de un electroimán, un motor, un circuito
simple, etc.
2. Contenidos relacionados:
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IVº medio: Fuerza entre cargas.
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.
3. Aprendizajes esperados:
Los alumnos y alumnas:
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Incorporan el concepto de error en la medición de magnitudes físicas (por
ejemplo, a través de la medición de corrientes y voltajes).
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Reconocen la posibilidad de unificar las causas de fenómenos
aparentemente inconexos (por ejemplo, electricidad y magnetismo como
efectos de una misma propiedad: la carga eléctrica).
4. Recursos digitales asociados de www.educarchile.cl:
Video: Relación entre los electroimanes y los flippers.
5. Descripción general de las actividades:
Esta actividad se relaciona fuertemente con el video “Relación entre los
electroimanes y los flippers” el cual explica el funcionamiento de los flippers
(juegos) en base a las propiedades que posee un electroimán.
En esta actividad los alumnos y alumnas construirán un electroimán con
materiales simples.
La actividad está estructurada de tal forma que puede realizarse en 2 horas
pedagógicas.
Se recomienda que los alumnos y alumnas trabajen en parejas.
Actividad: Construye un electroimán.
I. Introducción.
El electroimán:
Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce
mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha
corriente.
Primer electroimán construido por Sturgeon en 1825.
Fue inventado por el electricista británico William Sturgeon en 1825. El primer
electroimán era un trozo de hierro con forma de herradura envuelto por una bobina
enrollada sobre él. Sturgeon demostró su potencia levantando 4 kg con un trozo de
hierro de 200 g envuelto en cables por los que hizo circular la corriente de una
batería. Sturgeon podía regular su electroimán, lo que supuso el principio del uso de
la energía eléctrica en máquinas útiles y controlables, estableciendo los cimientos
para las comunicaciones electrónicas a gran escala.
Electroimanes v/s imanes permanentes:
La principal ventaja de un electroimán sobre un imán permanente es que el campo
magnético puede ser rápidamente manipulado en un amplio rango controlando la
cantidad de corriente eléctrica. Sin embargo, se necesita una fuente continua de
energía eléctrica para mantener el campo.
Cuando una corriente pasa por la bobina, pequeñas regiones magnéticas dentro del
material, llamados dominios magnéticos, se alinean con el campo aplicado, haciendo
que la fuerza del campo magnético aumente. Si la corriente se incremente, todos los
dominios terminarán alineándose, condición que se denomina saturación. Cuando el
núcleo se satura, un mayor aumento de la corriente sólo provocará un incremento
relativamente pequeño del campo magnético. En algunos materiales, algunos
dominios pueden realinearse por sí mismo. En este caso, parte del campo magnético
original persistirá incluso después de que se retire la corriente, haciendo que el
núcleo se comporte como un imán permanente. Este fenómeno, llamado
remanencia, se debe a la histéresis del material. Aplicar una corriente alterna
decreciente a la bobina, retirar el núcleo y golpearlo o calentarlo por encima de su
punto de Curie reorientará los dominios, haciendo que el campo residual se debilite
o desaparezca.
En aplicaciones donde no se necesita un campo magnético variable, los imanes
permanentes suelen ser superiores. Adicionalmente, éstos pueden ser fabricados
para producir campos magnéticos más fuertes que los electroimanes de tamaño
similar.
II. Desarrollo de la actividad: Construyendo un imán.
Materiales:
Un perno más la tuerca, de 10 cm de largo aproximadamente.
Cobre con las dimensiones que se muestran en la imagen.
Una batería de 9 volt.
Un porta baterías.
Un alicate.
Huincha aisladora
Clip o clavitos pequeños.
Una tabla de terciado de 15 x 15 cm.
Un interruptor pequeño.
Montaje:
1. Toma el perno y enróllalo con el alambre de cobre, la idea es que quede igual
que la figura, bien apretado. No debe haber ninguna vuelta sobre otra, todas
en una sola línea.
2. Una vez cubierto el perno unos 7 cm, sujeta con cinta adhesiva, enrolla de
nuevo el hilo y vuelve a cubrir con la cinta adhesiva.
3. Con la tabla arma el siguiente circuito.
4. Acerca los clips o clavos al electroimán.
5. Prende y apaga el interruptor.
6. Anota todo lo que sucede.
III. Cuestionario.
1. ¿Qué es un electroimán?
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2. ¿Qué sucede cuando acercas los clavos? Describe.
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3. ¿Qué ocurre cuando apagas el interruptor?
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4. ¿Cómo explicarías lo sucedido?
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1. ¿Qué relación tienen los flippers con los electroimanes?
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2. ¿Qué es una bobina?
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