Inducción electromagnética

La unidad consta de dos escenas:

Escena 1

En esta escena se muestra un circuito que consta de una bobina conectada por sus extremos a una lámpara incandescente pequeña.



Dentro de la bobina, se encuentra un imán de barra. En estado de reposo (el imán no se mueve con respecto a la bobina) en el circuito no circula corriente alguna que se ponga de manifiesto en el filamento del foco que permanece apagado.

Un movimiento lento del imán induce una pequeña corriente en la bobina que se pone de manifiesto al encender débilmente el filamento del foco.



Si introducimos y sacamos rápidamente el imán de la bobina, la corriente inducida será capaz de encender intensamente el filamento del foco por instantes cortos.



No importa el sentido que se le imprima al movimiento del imán, siempre encenderá el foco.

Es importante mencionar que el efecto de iluminación que se pretende mostrar podría no apreciarse de forma correcta, esto dependiendo del tipo de dispositivo de visualización, ya sea monitor o proyector. Para compensar este problema, se ha dispuesto un control externo llamado "Disp. Visualización" donde el usuario puede indicar si se está usando un proyector o un monitor. Para tener acceso a este control, se debe pulsar una vez el botón derecho del ratón con el cursor justo encima de la escena.



Aunque el interactivo inicia con el proyector como dispositivo por defecto, es recomendable probar con la opción de "Monitor". Si los tonos amarillos se proyectan de manera natural con la opción "Monitor", entonces debe usarse este modo. Por el contrario, si los tonos se presentan faltos de color (amarillo principalmente) o el amarillo se observa pardo, la opción de "Proyector" es la indicada.


Escena 2

En esta escena se muestra un circuito similar al anterior, donde un pequeño motor eléctrico ocupa el lugar del foco.



El sentido de giro del motor dependerá del sentido de circulación de la corriente, por lo que con este circuito se podrá apreciar el sentido relativo en el que se induce corriente a la bobina.

Al retirar el imán de la bobina por la izquierda, la corriente generada hará girar las aspas del motor en sentido de las manecillas del reloj.



Al introducir el imán a la bobina por la izquierda, la corriente inducida hará que las aspas giren en sentido contrario a las manecillas del reloj.



Un movimiento lento induce poca corriente y hará girar lentamente las aspas del motor; por el contrario, un movimiento rápido inducirá más corriente y hará que las aspas giren con mayor rapidez.

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Sugerencias didácticas

Eje temático: Bloque 4. Manifestaciones de la estructura de la materia

Tema: 4.3. Los fenómenos electromagnéticos.

Subtema: 4.3.2. ¿Cómo se genera el magnetismo?

Aprendizaje esperado: Relaciona, en algunos fenómenos cotidianos, el magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor.

Destrezas científicas: Analizar cómo se genera un campo eléctrico a partir de un campo magnético.

Conocimientos previos: Ciencias II, Bloque IV, Secuencia 24 ¿Cómo se genera el magnetismo? Existe un recurso interactivo previo de esta misma secuencia denominado "Generación de un campo eléctrico", en el cual los alumnos observaron y manipularon variables como la intensidad y polaridad de la corriente, en los experimentos de Oersted y Ampére. Con ellos, se aprecia el efecto magnético de una corriente eléctrica en la deflexión de unas brújulas y en atracción y repulsión de dos alambres paralelos conectados a sus respectivos circuitos eléctricos.

Ideas previas: Los alumnos han podido observar mediante las lecturas, recursos y actividades de la secuencia cómo una corriente eléctrica produce un campo magnético, pero el efecto contrario es difícil de conceptualizar. Muchos estudiantes atribuyen propiedades eléctricas a los imanes per se, sin considerar que es el campo eléctrico en movimiento dentro de un circuito eléctrico lo que genera el movimiento de cargas.

Estrategias didáctcas:

Escena 1.

1) Permita que los alumnos utilicen el recurso libremente siguiendo la instrucción de la pantalla de inicio. Al mover lentamente el imán notarán una luminosidad pequeña en el foco y al hacerlo rápidamente la luminosidad será mayor. Es importante que ellos discutan la relación entre la rapidez del movimiento con la intensidad de la corriente que se genera, con el fin de que construyan una generalización al respecto.

2) Puede hacerles preguntas para que elaboren inferencias, por ejemplo: ¿qué sucede si se aumenta la rapidez del imán para un solo foco?: El foco podría fundirse porque aumenta la intensidad de la corriente, como se evidencia en la luminosidad del foco.

3) Los alumnos pueden hacer inferencias sobre algunos casos hipotéticos que no proporciona el recurso, pero que dan cuenta de su comprensión de la inducción electromagnética. Por ejemplo, ¿qué sucede si pudiera aumentarse la cantidad de focos en serie para la misma rapidez? La misma corriente se distribuiría en los focos y disminuiría su intensidad luminosa.

4) Proponga a sus estudiantes elaborar este experimento en la clase para que observen el fenómeno manipulando las variables ellos mismos.

Escena 2.

1) Deje que los alumnos interactúen con la rapidez del imán a fin de establecer semejanzas y diferencias entre el comportamiento del ventilador de esta escena con el foco de la escena anterior.

a) Una semejanza es que ambos son dispositivos dentro de un circuito en los que se transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía.

b) Una diferencia es que el sentido del movimiento del imán no tiene efectos en el foco, mientras que en el ventilador determina el giro de las aspas en el sentido o contrasentido de las manecillas del reloj.