TUTORIAL DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA

TUTORIAL DE INDUCCION ELECTROMAGNETICA
1.- Que es la inducción electromagnética?
Cuando movemos un imán permanente por el interior de las espiras de una bobina solenoide (A), formada por espiras de alambre de cobre, se genera de inmediato una fuerza electromotriz (FEM), es decir, aparece una corriente eléctrica fluyendo por las espiras de la bobina, producida por la “inducción magnética” del imán en movimiento.
Observar el video ubicado en:
http://www.youtube.com/watch?v=V9v2KBjXyc0


2.- Cuales son los elementos o componentes que intervienen en la inducción electromagnética?
Imagina que tienes un imán sobre una espira conductora. Este imán tiene un campo magnético con su flujo magnético sobre la espira, si mueves el imán con una velocidad v, estarías variando el flujo magnético sobre la espira conductora, y cuando se varía el flujo magnético se induce una corriente eléctrica (Fem)
Observar el video ubicado en:
http://www.youtube.com/watch?v=uAUVA2Yn8kM



3.- Que produce la inducción electromagnética?
Una máquina eléctrica es un dispositivo rotativo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica (entonces se llama motor eléctrico) o bien la energía mecánica en eléctrica (llamándose entonces generador eléctrico). Estas máquinas, tanto motor como generador, están basadas en el estudio de los fenómenos electromagneticos de muchos e importantes científicos como fueron el físico danés Hans Christian Oersted que en 1820 descubrió que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existía una estrecha relación y el inglés Michael Faraday que descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética
Observar el video ubicado en:
http://www.youtube.com/watch?v=PTibXDVoj1o


4.- Como se puede demostrar la inducción electromagnética a través de una experiencia discrepante?
EXPERIENCIA DISCREPANTE
“El generador eléctrico”
ALGUNAS CONSIDERACIONES
- A la escuela, al profesor, se le pide dar respuesta a gran número de nuevas demandas sociales.
- Se necesita de profesionales de la enseñanza con autonomía, gran iniciativa y equilibrio emocional.
- Se requiere innovar constantemente, no dejarse llevar por las rutinas.
Las consideraciones anteriores nos llevan a buscar formas nuevas para enseñar la ciencia Física teniendo en cuenta que, es necesaria una actualización científica y pedagógica constante, para conseguir que aprendan quienes no quieren aprender. Para ello es importante considerar el tema de Física que se va a enseñar, como aprenden los alumnos y como se va a evaluar.
De allí que como dice Barbosa en el articulo Los Experimentos Discrepantes en el aprendizaje activo de la Física; “Los Experimentos Discrepantes (ExD) son montajes que al accionarlos generan una fenomenología contraintuitiva que puede ser utilizada favorablemente para un aprendizaje activo de la Física” (Barbosa, 2008), el utilizar como estrategia didáctica esta forma de enseñar, nos permite considerar que los fenómenos físicos se relacionan con el mundo de los hechos, con el mundo de los modelos y las teorías y con el mundo de los símbolos.

Asignatura: CIENCIAS II
Grado: 2º.
Grupo: “B”
Bloque IV: Manifestaciones de la estructura interna de la materia.
Tema: Los fenómenos electromagnéticos
Subtema: ¿Cómo se genera el magnetismo?.
- Experiencias alrededor del magnetismo producido por el movimiento de electrones.
- Inducción electromagnética.
- El generador eléctrico como una aplicación de la inducción electromagnética.

Objetivo General: Comprender y analizar conceptos como: magnetismo, campo magnético, electromagnetismo, inducción Electromagnética.
Objetivos específicos:
• Conocer los conceptos básicos del electromagnetismo y su vinculación con los principios y leyes.
• Reconocer la importancia del electromagnetismo y sus aplicaciones tecnológicas.
• Realizar la parte experimental para reconocer los conceptos e identificar los fenómenos del electromagnetismo.
Aprendizajes esperados:
• Relaciona en algunos fenómenos cotidianos, al magnetismo con el movimiento de electrones en un conductor.
• Relacionar el comportamiento de los imanes y la interacción con objetos circundantes.
• Analiza y contrasta las ideas y los experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética.
• Reconoce y valora de manera crítica las aportaciones de las aplicaciones del electromagnetismo al desarrollo social y a las facilidades de la vida actual.
a) En el campo del saber:
- ¿Qué es campo?
- Campo eléctrico.
- Campo magnético.
- Campo electromagnético.
- Concepto de carga.
- Concepto de campo electromagnético.
- Concepto integral de línea de campo eléctrico y magnético.
- Inducción magnética
- Generador eléctrico.
b) En el campo del saber hacer:
- Construcción de un generador eléctrico
- Interprete la repulsión y atracción entre polos iguales ó diferentes de un imán.
- Determine como se forma un campo magnético.
- Reconoce los conceptos de campo eléctrico y magnético.
- Reconoce la interacción de los campos electromagnéticos.
- Interpreta cualitativamente el resultado del experimento de Oersted.
- Identifica experimentalmente la dirección de las líneas de un campo magnético de un conductor recto y de un solenoide.
- Determine que el campo magnético en una bobina depende de la corriente eléctrica.
- Reconoce el flujo del campo magnético experimentalmente.
c) En el campo del saber actuar:
- Curiosidad e interés por investigar fenómenos electromagnéticos
- Valoración de la importancia de los fenómenos electromagnéticos
- Utilidad práctica del conocimiento científico, Cooperación responsable en el trabajo en grupos.
- Trabajar en clases con interés y de manera ordenada.
- Participar en las discusiones.
- Colaborar en la disciplina del grupo.
- Cumplir a tiempo con las tareas asignadas.
- Respetar las discusiones del grupo.
- Trabajar en grupo con disposición
- Respetar las decisiones del grupo.
- Ser puntual para entrar a la clase.
- Reconocer la importancia de la teoría electromagnética y su impacto en la vida cotidiana
MATERIALES PARA LA CONSTRUCCION DEL GENERADOR ELÉCTRICO:
- Una bobina usada de automóvil
- Dos imanes redondos de bocinas
- Un tubo de PVC
- Un foco LED de 1.5

Procedimiento: Utilizando una segueta se corta la parte superior de la bobina, para extraer el embobinado central y las laminillas; ésta es la parte que se utilizará para armar el dispositivo generador de electricidad.

Se arma el dispositivo colocando el tubo de PVC de manera vertical e insertándole uno de los imanes de tal manera que quede como base del tubo, a continuación se inserta el segundo imán procurando que el polo magnético sea igual del imán de la base de tal forma que haya rechazo entre ellos y que el segundo imán se pueda deslizar sin ningún problema.


A continuación se deposita, dentro del tubo de PVC, el embobinado que se extrajo de la bobina de automóvil con las laminilla y un foco led ya soldados a los alambres que son las terminales del embobinado, procurando que el foco quede al descubierto.

Para hacerlo funcionar basta con accionar manualmente el imán que permanece flotando por la fuerza de repulsión que experimentan ambos imanes, se podrá observar que el foco led se enciende cada vez que se mueve el imán.



ESTRUCTRURA DE LA SECUENCIA
Momento Propósitos Nivel Actividades Evaluación
Tipo/Productos Evaluación
Criterios
Inicio Exponer panorama
general de las
actividades que se van a realizar.
Conocimiento de los criterios para la entrega
de productos. Cuantitativo Actividad de Inicio.
Encuadre para el trabajo en clase.
Desarrollo Explicar e inferir el movimiento del electrón en rotación sobre su eje y la generación de un campo magnético.

Analizar y valorar el avance científico en
relación a la
vinculación entre
electricidad y
magnetismo.

Analizar la fuerza
magnética que produce una carga en
movimiento.

Analizar de las espiras en un conductor.

Analizar un campo
magnético que produce una corriente eléctrica.
Explicativo Actividad 1.
¿Cómo un trompo?
Representar el
movimiento del electrón en un imán.





Actividad 2.
¿Cuál es el camino a
seguir?
Realizar la construcción del generador eléctrico como EXPERIENCIA DISCREPANTE para observar el fenómeno de la inducción
electromagnética.

¡Presente y futuro!
Búsqueda de
información acerca de
Michael Faraday y Joseph Henry.
Plenaria para discutir y
reflexionar en relación a
los resultados de
Faraday. Eval. Diagnostica y
Formativa
Recuperación de
antecedentes.
Elaboración de un
dibujo.
Expresión de oral y
escrita.
Elaboración de
conclusiones.


Construcción y
manejo de materiales
Respuesta a las
preguntas planteadas.
Elaboración de
conclusiones.
Valoración en la
construcción del
conocimiento
científico.
Construcción y
manejo de materiales
Respuesta a las
preguntas planteadas.
Elaboración de
conclusiones
Construcción y
manejo de
materiales
Respuesta a las
preguntas planteadas.
Elaboración de
conclusiones.
Construcción y
manejo de materiales
Respuesta a las
preguntas planteadas.
Elaboración de
conclusiones.
Comunicación oral y escrita.
Búsqueda, selección,
interpretación y
análisis de
información. Manejo de un
lenguaje
abstracto –
conceptual.
Términos
causales los
procesos de
fenómenos.




Construcción de esquemas
descriptivos de los cambios que
se observan en los fenómenos.

Manejo de un
lenguaje
abstracto –
conceptual.

Manejo de
relaciones
básicas en
términos
causales de los
procesos.

Construcción de esquemas
descriptivos de los cambios que
se observan en los fenómenos.

Manejo de un
lenguaje
abstracto –
conceptual.

Manejo de
relaciones
básicas en
términos
causales de los
procesos
Cierre Analizar y valorar la importancia del desarrollo
tecnológico en la
aplicación de la
inducción
electromagnética en nuestra sociedad.

Relacionar y
jererquizar los
conceptos estudiados. Aplicación Eval. Sumativa.
Búsqueda de
información acerca del
funcionamiento del generador eléctrico aparato que se
elaboro a partir de la inducción
electromagnética. Búsqueda, selección,
interpretación y
análisis de
información.
Comunicación oral y escrita.
Elaboración de
carteles.
Exposición de
cartel.
Comunicación oral y escrita.
Mapa conceptual
Comunicación oral y escrita. Construcción de esquemas
descriptivos de los cambios que
se observan en los fenómenos.

Manejo de un
lenguaje
abstracto –
conceptual.

Elaboración de modelos
explicativos y
funcionales.
Organización de contenidos.
Interpretación
de las relaciones
que establece
con los
contenidos.

ACTIVIDADES
Actividad de Inicio.
- Comentar al alumnado los aprendizajes esperados del subtema ¿Cómo se genera el magnetismo?.
- Establecer con el alumnado los productos y criterios a evaluar en cada una de las actividades que se van ir desarrollando.
- Todos los productos que se elaboren formarán parte de la evaluación del contenido temático.

Actividades de desarrollo.
Los antecedentes con los que cuentan los alumnos son los subtema: 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. Esto permite relacionar y explicar el magnetismo con base en el comportamiento del electrón.
En el desarrollo del subtema se tiene que favorecer que los alumnos argumenten con base en el modelo atómico de Bohr, los términos causales de los fenómenos a nivel microscópico entre el magnetismo y la electricidad.

Plantear a los alumnos la siguiente pregunta ¿Podría el magnetismo producir corriente eléctrica en un conductor? Contestar en su cuaderno .
Organizar al grupo en equipos de 4 integrantes y solicitar que realicen la siguiente actividad que pretende un análisis que un campo magnético produce una corriente eléctrica y recibe el nombre de corriente inducida.

Cada equipo de trabajo deberá construir el generador eléctrico con los materiales que se indicaron anteriormente

Solicitar a los alumnos que describan que sucede en cada situación de la actividad con el uso del modelo atómico de Bohr para exponer las respuestas a las preguntas planteadas. Propiciar el tener respecto a los demás por sus ideas, escuchar con atención y argumentar si es necesario en la presentación de sus compañeros.
Favorecer la participación en la respuesta a la pregunta planteada inicialmente y exponer ante los demás compañeros Elaborar conclusiones con respecto de la inducción electromagnética.

Actividad de cierre

Solicitar a cada equipo que compartan su información obtenida por medio de la elaboración de un cartel que describa el funcionamiento del aparato con base a aplicación del electromagnetismo. Cada equipo elige un compañero para iniciar la explicación a los demás compañeros y posteriormente se van a ir rolando para que todos participen en el recorrido de los carteles.

Observar el video ubicado en el sitio:
http://www.youtube.com/watch?v=80bODxOg1QA&feature=relat


5.- Otros ejemplos de aplicación de la inducción electromagnética
El dinamo
Uno de los principales usos del dinamo es la utilización de la energía eólica, de esta forma el viento hace rotar las aspas conectadas al eje del dinamo, produciendo electricidad y aprovechando esta fuente de energía inagotable.
También son muy utilizados por los ciclistas. Gracias al dinamo que genera y ofrece una energía eléctrica los ciclistas pueden circular por las noches por la carretera. Los dinamo se colocan en la rueda frontal y al girar la rueda gira a su vez el generador y por lo tanto ofrece la energía y hace que se encienda la luz de la bicicleta.
Observar el video ubicado en:
http://www.youtube.com/watch?v=j2_XnY0Hv38


6.- Utilidad de la inducción electromagnética para los seres humanos
Funcionamiento de una planta termoeléctrica solar
Una central térmica solar o central termosolar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 º C hasta 1000 º C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Observar el video ubicado en:
http://www.youtube.com/watch?v=kEZXoOcRMBQ