TALLER ELECTROSTATICA PEGAJOSA

TALLER
ELECTROSTATICA PEGAJOSA
Presentado por:
ANDRES JULIAN ULLOA MORENO COD: 2071870 GRUPO: C1A
SILVIA NORIETH RIOS MORALES COD: 2081447 GRUPO: C1B
EDGAR ANDRES IBAÑES MORALES COD: 2080749 GRUPO: C1A
SUBGRUPO: 4
PRESENTADO A
ESPERANZA AGUILAR DE FLORES
19/08/2009
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE FISICA
FISICA II
BUCARAMANGA
PREGUNTA PROBLEMATIZADORA
¿Cómo reacciona un cuerpo o partícula frente a la acción de una corriente eléctrica, un campo
magnético, o de ambos a la vez?
OBJETIVOS
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Analizar las diferentes reacciones de los cuerpos frente a la acción de diversos campos
(campo magnético y campo eléctrico).
Estimular en el estudiante el pensamiento crítico para la solución de diversos problemas
relacionados con el tema tratado; mediante análisis.
Dar herramientas para determinar los diferentes campos presentes dentro de un proceso
y sus respectivas incidencias en el mismo.
Explicar la regla de la mano derecha para determinar la dirección del campo magnético
dentro de un fenómeno físico.
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ESTRATEGIAS
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Aprendizaje colaborativo: Mediante el desarrollo del taller en grupos de estudiantes
fomentando el trabajo grupal y la multiplicidad de ideas al igual que inquietudes que
suelen surgir en este tipo de actividades y deben ser aclaradas.
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Lectura comprensiva: Interpretación y análisis de documentos, libros y guías anexas donde
se explican y enuncias lo fenómenos físicos tratados en el experimento.
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Tecnología de información: Accediendo a herramientas multimedia que permitan una
mejor comprensión de la teoría mediante la visualización de complementos didácticos, así
como una página de internet diseñada solo para la visualización y trabajo de estos talleres
MATERIALES
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Dos pilas AA
Alambre de embobinar
Alambre de cobre No. 10, u otro si se tiene disponible
Soporte de baterías AA
Una tabla de madera (si se tiene)
Un Alicate
Un tubito pequeño de cualquier tipo
Cable delgado.
Un poco de hilo, silicona o pegante
DIAGNOSTICO
(Tiempo estimado = 60 minutos)
METODOLOGIA
Para conocer los preconceptos del estudiante, se diseño un juego para que todos los
estudiantes trabajen en grupo para responder preguntas al azar con el incentivo de ganar
puntos por las respuestas acertadas, esto como una forma introductoria para luego
responder algunas preguntas de una forma más calmada, detallada y personal sobre los
temas que se trabajaran, todo se consigna en el Anexo 1
AMBIENTACIÓN TEÓRICA
(Tiempo estimado = 30 minutos)
Como ambientación teórica, los estudiantes se dividirán en cuatro grupos, para leer la guía teórica
que se encuentra en el anexo 2, y después verán un video donde se muestra el experimento
funcionando con el fin de que cada estudiante sepa qué debe hacer, además de las diapositivas
detalladas y ordenadas con cada proceso.
EXPERIMENTO
(Tiempo estimado = 120 minutos)
De mucha duración para garantizar que los estudiantes podrán equivocarse y reafirmar sus
conocimientos sin preocuparse por el tiempo se ha diseñado esta sección esperando que el
estudiante pueda realizar un taller muy fácil, siguiendo los pasos del anexo 3, viendo las imágenes
y el modelo físico que acompaña a este taller y que funciona muy didácticamente
SOCIALIZACIÓN
(Tiempo estimado = 30 minutos)
Hemos decidido que la socialización no solo debe ser una evaluación para que los estudiantes
midan sus conocimientos, para los profesores y auxiliares así como para quieres hacemos este
taller es importante conocer el desempeño individual de cada persona, y cómo se sintió mientras
realizaba la actividad, así que se plantean dos socializaciones, una grupal-conceptual y otra
individual, la primera hecha en el salón de clase y la otra personalmente en una computadora en la
plataforma diseñada para subir a la red los talleres realizados y ponerlos al alcance de todos.
DIAGNOSTICO (Anexo 1)
PARTE 1: Vamos a jugar ¡ALCANZA UNA ESTRELLA!
Buscando saber que tanto los estudiantes conocen acerca del tema a tratar hemos diseñado una
dinámica la cual consiste en la solución de una serie de preguntas que se llevaran a cabo durante
un tiempo estipulado.
La dinámica consiste en lo siguiente: el grupo se va a dividir en subgrupos de 5 o 6 personas cada
uno; en cada subgrupo se escogerá un monitor con el fin de que este sea quien lance el dado cada
vez que su grupo lo tenga que hacer; en el subgrupo que el dado tenga el menor número será el
que responderá una pregunta que se encontraran pegadas en el tablero o pared de acuerdo el
sitio. Estas preguntas van a estar pegadas de manera aleatoria y con la pregunta tapada esto con
el fin de que el grupo que tenga que responder la pregunte no sepa de qué trata hasta el
momento en el que el monitor la lea.
Cada subgrupo que responda las preguntas tiene un punto si la responde correctamente de lo
contrario la pregunta se volverá a pegar en el tablero . la dinámica termina en el momento en que
ya no hayan más preguntas o cuando un subgrupo acumule un total de 5 puntos.
Las preguntas que estarán en las estrellas pegadas en la pared serán las siguientes:
Luego de esta actividad se repartirán una serie de preguntas relacionadas con el tema las
cuales deberán ser respondidas por los subgrupos de una forma más calmada y con una
discusión y reflexión dentro del mismo, estas preguntas son:
1. El campo magnético es
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2. El campo eléctrico es
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3. La regla de la mano derecha le ha sido útil para solucionar diversos problemas .
enuncie alguno.
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4. Que es la inducción magnética
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AMBIENTACION TEORICA (Anexo 2)
¿Qué es un motor eléctrico?
Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía
eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones
electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles,
es decir, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica
funcionando como generadores.
Los motores de corriente alterna y los motores de corriente continua
se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece
que si un conductor por el cual circula una corriente eléctrica se
encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a
desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo
magnético.
El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula
por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la
interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor
del motor.
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente eléctrica por un conductor se produce un
campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el
producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a
desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior
mediante un dispositivo llamado flecha.
¿Qué es el campo magnético?
El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual de valor q que
se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular y proporcional
tanto a la velocidad como al campo, llamada inducción magnética o densidad de flujo magnético.
Así, dicha carga percibirá una fuerza descrita con la siguiente igualdad.
(Nótese que tanto F como v y B son magnitudes vectoriales y el producto cruz es un producto
vectorial que tiene como resultante un vector perpendicular tanto a v como a B). El módulo de la
fuerza resultante será
La existencia de un campo magnético se pone de relieve gracias a la propiedad localizada en el
espacio de orientar un magnetómetro (laminilla de acero imantado que puede girar libremente).
La aguja de una brújula, que evidencia la existencia del campo magnético terrestre, puede ser
considerada un magnetómetro.
¿Qué es el campo eléctrico?
El campo eléctrico, en Física es el modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con
propiedades de naturaleza eléctrica. Matemáticamente se lo describe como un campo vectorial en
el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufrirá los efectos de una fuerza mecánica F que
vendrá dada por la siguiente ecuación:
Esta definición muy general indica que el campo no es directamente medible, sino a través de la
medición de la fuerza actuante sobre alguna carga. La idea de campo eléctrico fue propuesta por
Michael Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832.
¿Qué es la regla de la mano derecha?
Regla que permite recordar la relación que existe entre las direcciones y sentidos de ciertas
magnitudes físicas. En el electromagnetismo esta regla permite recordar las relaciones que existen
entre las direcciones y los sentidos del campo magnético y de la intensidad de la corriente
eléctrica. En el caso del campo magnético creado por la corriente eléctrica que circula por un hilo
conductor rectilíneo y largo, si el pulgar de la mano derecha se coloca a lo largo del hilo en la
dirección y sentido de la corriente, los dedos de dicha mano se curvan en la dirección y sentido del
campo magnético. Análogamente, en el caso del campo magnético originado por la corriente que
circula por una espira circular, si los dedos de la mano derecha se curvan en el sentido de la
intensidad de la corriente eléctrica, el dedo pulgar indicará la dirección y sentido del campo
magnético.
¿Qué es la inducción magnética?
La inducción magnética o densidad de flujo magnético, cuyo
símbolo es B, es el flujo magnético por unidad de área de una
sección normal a la dirección del flujo, y en algunos texto
modernos recibe el nombre de intensidad de campo
magnético, ya que es el campo real. La unidad de la densidad
en el Sistema Internacional de Unidades es el tesla.
Está dado por:
donde B es la densidad del flujo magnético generado por una carga que se mueve a una velocidad
v a una distancia r de la carga, y ur es el vector unitario que une la carga con el punto donde se
mide B (el punto r). La fórmula de esta definición se llama Ley de Biot-Savart, y es en magnetismo
la equivalente a la Ley de Coulomb de la electrostática, pues sirve para calcular las fuerzas que
actúan en cargas en movimiento.
*El video con la demostración del experimento funcionando se encuentra anexo en el CD.
EXPERIMENTO (Anexo 3)
PASOS A SEGUIR
Lo primero que se debe analizar y tener muy en cuenta, es el circuito que se va a montar, en esta
gráfica se observa el circuito, pero en el no se dibuja el imán que se mostrara después para saber
dónde ubicarlo.
1. Enrollar el cable de cobre alrededor del tubo de cartón, diez o más vueltas (espiras paralelas),
dejando al menos 5 cm de cada extremo sin enrollar y perfectamente recto. Retire el tubo ya que
sólo se utiliza para construir la bobina. También puedes enrollar el cable con cualquier objeto
cilíndrico, por ejemplo, la misma pila AA, debe quedar
como en la imagen.
Los extremos deben coincidir, es decir, quedar
perfectamente enfrentados ya que serán los ejes de
nuestro motor. Se puede utilizar una gota de
pegamento entre cada espira o en este caso se uso un
poco de hilo para atar la espira para evitar la
deformación de ésta. En caso de no contar con un
cilindro de mayor grosor podemos usar una de las pilas
pero recordar cuanto más delgado sea el cilindro mayor
número de vueltas debemos realizar.
2. Utilizando la lija, retirar completamente el esmalte del cable de uno de los extremos de la
bobina, dejando al menos 1 cm sin lijar, en la parte más próxima a la bobina.
3. Colocar la bobina sobre una superficie lisa y lijar el otro extremo del cable, simplemente por uno
de los lados (por ello no hay que dar la vuelta a la bobina). Dejar al menos 1 cm sin lijar de la parte
más próxima a la bobina.
4. Fijar el imán a la base de nuestro motor, debe quedar ubicada debajo de la bobina para que el
campo magnético de los imanes afecte a la bobina.
5. Con el alambre de cobre elaborar dos soportes que tengan un ángulo de 90 grados
aproximadamente y una pequeña espira para que
sea el soporte de nuestra bobina, si se posee el
soporte atornillarlo como en la figura.
6. Colocar las baterías en el soporte de baterías si se
tiene uno, se debe conectar la parte positiva de la
batería a un extremo de la bobina y la parte
negativa en el otro extremo, es preferible conectar
en el circuito un pulsador o interruptor con el fin de
hacer menos tediosa la conexión y desconexión del
circuito.
7. Ahora se debe accionar el circuito, puede que la
bobina se mueva erráticamente sin girar, para buscar que gire se debe acomodar el imán o ayudar
un poco a la bobina para que gire, y listo, has creado un modelo de un motor eléctrico.
¿CÓMO FUNCIONA?
Cuando se conecta el circuito, la corriente circula en la dirección de los conductores, pasa por la
bobina y finalmente se cierra el circuito, de esta forma:
El imán, posee un campo magnético, que es aquella zona donde se sufren campos relacionados
con la fuerza magnética, las líneas de esta gráfica muestra las líneas imaginarias de acción del
campo del imán
Cuando se encuentran el campo magnético de forma perpendicular a la corriente eléctrica, se
cumple que “si un conductor por el cual circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la
acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de
acción del campo magnético.”
De esta forma se empuja la bobina para que gire, ya que tiene a desplazarse, como se observa en
la grafica, lso vectores indican que la corriente que por allí circula siente un impulso, una fuerza
que hace que el medio conductor gire velozmente.
SOCIALIZACIÓN (Anexo 4)
PARTE 1
Esta parte es de socialización en el grupo de trabajo, para ello, los estudiantes deben responder
individualmente las siguientes preguntas, para luego compartir voluntariamente sus respuestas en
grupo.
¿Cómo te sentiste realizando el experimento?, ¿Funciono? Explica el por qué
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¿Cómo puedes hacer que la bobina gire más rápidamente?
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Plantea tres aplicaciones de este tipo de motor eléctrico
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Explique los principios que permiten que funcione este experimento
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PARTE 2
Esta es una forma de retroalimentación para el docente, ya que no solo se socializan los conceptos
vistos con los estudiantes en la parte 1, sino que en esta parte se introduce el aspecto tecnológico
para que el estudiante hable acerca de su experiencia durante la realización del taller, esta es nna
socialización individual entre el estudiante y el docente o auxiliar.
Debes contar con un PC conectado a internet, abre el explorador e ingresa la siguiente dirección:
www.tallereselectrouis.jimdo.com
1. Luego de haber ingresado el nombre de la página, y haber esperado que cargue, en el
menú izquierdo, ubica el botón Motor Electrico, y haz click en el, o puedes hacer click
sobre la imagen del centro con el logo del taller.
2. En el mismo menú tras hacer click en Motor Eléctrico, aparecerá un botón que dice
Socialización, o en la pagina un link que dice Socialización, debes hacer click en el.
y aparece un formulario para llenar asi