MAGNETISMO, ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO - Los materiales

MAGNETISMO, ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO

AUTORA: Machado Alexia

AÑO: 2014

GRADO: 5to. Grado

BLOQUE: Los Materiales

TEMA: Magnetismo, electricidad y electromagnetismo

OBJETIVOS

Que los alumnos logren:

• Identificar y caracterizar el comportamiento de los imanes y del campo magnético.
• Observar los tipos de interacciones entre polos y la acción a distancia del campo magnético.
• Explorar los procesos de imantación por inducción magnética.
• Identificar y caracterizar la interacción entre campos magnéticos y corriente eléctrica (Ley de Faraday).

PROPÓSITOS

• Familiarizar a los estudiantes con comportamientos de los imanes y del campo magnético y la relación entre la electricidad y el magnetismo.   
• Generar  la exploración experimental y ampliar mediante el apoyo de simuladores virtuales.

CLASE 1

La primera clase se basará en los polos magnéticos: las regiones que originan las fuerzas magnéticas. Los polos sur y polos norte. Para ello, trabajaremos con material concreto, imanes pintados en sus extremos para que los alumnos exploren que ocurren cuando se acercan los diferentes colores. A partir de diversas preguntas trabajar la atracción entre los diferentes y la repulsión entre los iguales: ¿Qué ocurre cuando se enfrentan los extremos (que los llamamos polos) de colores diferentes? ¿Qué ocurre cuando se enfrentan los polos de mismos colores? ¿Por cuántos polos está formado el imán? ¿Qué podemos decir de los imanes? ¿Conocen otros imanes? ¿Tienen imanes en sus casas? ¿Cómo son? ¿Alguna vez jugaron con imanes? ¿Qué se puede hacer con un imán?   

      

Se les planteará el siguiente problema: Leandro encontró un imán rectangular de color negro. Él tiene en su casa un imán pintado los extremos de color rojo y de color azul (como los imanes con los que estuvimos trabajando anteriormente). Se le ocurrió que podía identificar los polos de imán que encontró con el imán que tiene en su casa. ¿De qué color debe pintar el extremo del imán negro que se atrae con el polo de color azul? ¿Y el otro extremo? ¿Por qué?  

Una vez finalizado esto, trabajaremos si es posible separar los dos polos de un imán, para ello cortaré uno de los imanes en dos (separando el rojo con el azul)

Una vez cortado, seguiremos experimento con ellos. El imán que quedó cortado de rojo lo uniremos con el imán que quedó cortado de azul ¿Qué ocurre? Luego, darlos vuelta y ver qué ocurre, porque teniendo en cuenta lo hablado anteriormente se van a atraer porque son opuestos (rojo y azul). Les preguntaré: ¿Qué ocurrió? ¿Por qué no se atraen si son opuestos? ¿Qué paso cuando se cortaron los imanes? ¿De qué color tengo que pintar, entonces, los extremos de los imanes que quedaron cortados? Llegar a la conclusión de no es posible separar los polos, si partimos un imán a la mitad, se forman dos imanes con sus respectivos polos, y así sucesivamente si los seguimos cortando en miles de pedazos.                                       

CLASE 2

Seguiremos trabajando sobre el magnetismo y para ello, se les entregará diversos objetos al frotar, tocar o acercar imanes a esos objetos. Los objetos serán: lápices goma de borrar, hojas, las patas de la mesa, un trozo de madera, etc. Cada grupo, intentará imantar los objetos entregados, a medida que vayan “imantando” los objetos, prueben con clips (que se les entregará también) si se imantaron o no, les preguntaré ¿Por qué les doy clips para comprobar si se imanto un elemento?, mientras experimentan piensen sobre la siguiente pregunta y formulen argumentaciones: ¿Por qué creen que se magnetizo? Y en el caso que no…. ¿Por qué creen que no se magnetizo? Una vez terminado, hagan un cuadro con los objetos que se magnetizaron y con los que no. Una vez hecho la puesta en común sobre los materiales que se magnetizaron y los que no, haremos de nuevo un experimento pero se les entregará un material de la lista de los que se magnetizaron. Lo magnetizaran e irán anotando ¿cuánto tardan en perder el magnetismo?, ¿qué ocurrió a los 5 minutos que se imantó? , ¿qué pasó a los 10 minuto?,  etc. Se llegará a la conclusión de que los materiales que se magnetizaron están hechos de hierro y que de esos materiales que se magnetizaron algunos duran más tiempo magnetizados que otros.

Al finalizar, trabajaremos experimentando con el siguiente programa de PHET con “Barra imantada” para trabajar que ocurre cuando acercamos un imán a una brújula.

Trabajarán en grupos con sus computadoras, y se los dejará que experimenten con ello para después trabajar en base a las siguientes preguntas: ¿Qué ocurre cuando acercamos el imán a la brújula? ¿A dónde apunta la brújula cuando acercamos el polo sur del imán a la brújula? ¿Y cuándo acercamos el polo norte? Con esto, volvemos a trabajar en base a lo trabajado la clase anterior, de que los polos opuestos se atraen: el polo sur con el norte de la brújula y viceversa.

CLASE 3

Seguiremos trabajando en base al magnetismo, ahora jugaremos un juego: Llenaremos un recipiente grande con agua y colocaremos diversos pedazos de GOMA-EVA recortados, que floten y en cada recorte pegaremos un alfiler ¿Qué tenemos que hacer con los alfileres para que estén magnetizados? (repasando lo de la clase anterior sobre imantar cosas). Veremos que ocurre con las agujas en los objetos en el agua una vez que los colocamos y fundamentar él porque. Luego, se le pondrá diversos puntajes a los colores de los recorte y se les entregará una caña de pescar armada con un imán. La idea es que pesquen los alfileres y el que mayor puntaje tenga ganará el juego. Para comenzar a trabajar la noción de “campo magnético” es que uno de los alumnos mueva por todos lados un imán al lado del recipiente complicando la pesca de los objetos a los grupos.

Una vez que terminemos el juego, poder analizar en forma grupal que ocurre con el imán de la caña y los alfileres de los recortes de GOMA-EVA al “pescarlos”.

CLASE 4

Una vez trabajado los polos magnéticos, como las regiones que generan las fuerzas magnéticas, trabajaremos sobre el campo magnético que se forma alrededor del imán.  Para ello, primero trabajaremos con material concreto. Se colocará una rampa hecha de cartón que tenga escondido unos imanes atrás (y teniendo en cuenta que no se vean), dejaremos un tiempo para que experimentaremos tirando por la rampa diversos materiales como madera, vidrio, metales, etc. Se les preguntará: ¿Por qué hay materiales que siguen de largo y otros quedan parados? ¿Por qué quedan parados si no toca los imanes que están escondidos atrás del cartón? Si tendríamos que clasificar a los objetos en los que son atraídos y los que no… ¿Qué regla podríamos enunciar acerca de qué objeto será atraído por el imán?

Haremos lo mismo con un papel transparente y un imán debajo, una vez esto tiraremos limadura de hierro, ¿Qué ocurre con las limaduras? ¿Por qué ocurre esto si los separa un papel? También podemos trabajar sobre las anticipaciones de los alumnos antes de tirar la limadura de hierro en el papel, anotando en el pizarrón para luego poder trabajar sobre lo que comprobaron al experimentar, si las hipótesis fueron acertadas o no. ¿Qué diferencias encontraron entre nuestras hipótesis y lo que vimos?

La idea es llegar a la siguiente conclusión: Las objetos tienen que ser de hierro, tener hierro o ser un imán para ser atraídos por un imán.

Luego, trabajaremos con la misma solapa del programa de PHET sobre la Ley de Faraday que trabajamos en una clase anterior, pero esta vez para poder trabajar con el “medidor del campo magnético” según la distancia, explorando la diferencia al acercar o alejar el imán. ¿Dónde se ejercerá más fuerza? ¿Qué ocurre a más distancia? ¿Y a menos?

Llegar a la conclusión de que más cerca de los polos magnéticos es más intensa la fuerza magnética, y a medida que aumenta la distancia disminuye esta fuerza.

CLASE 5

En relación a lo trabajado la clase anterior, intentaremos encontrar algún elemento que sea de barrera, que detenga la fuerza del imán. Se les pedirá que piensen que creen que ocurrirá si: ponemos en agua, si ponemos plástico, si ponemos madera y que fundamenten el por qué… Luego, realizaremos los experimentos:

Imantaremos un clip y lo pondremos en un vaso de agua, entonces con un imán por fuera veremos que sucede, después pondremos un clip sobre una madera y por debajo pasaremos un imán para que sucede, y por último con un pedazo de plástico. Luego, haremos lo mismo pero poniendo el imán más lejos.  

Con esto, el objetivo de la clase es llegar a la conclusión de que no se debe al material sin a la distancia de la que se encuentran.

CLASE 6

Comenzaremos la relación del magnetismo y la electricidad, haremos un repaso de que en lo que rodea al imán hay un espacio llamado campo magnético. Trabajaremos con otra solapa del programa PHET sobre la Ley de Faraday de “bobina inducida”. Se los dejará que experimente, y que el objetivo es que hagan que se prenda la luz de la lamparita, se les dará un tiempo y luego hablar sobre cómo lo lograron, qué hicieron.

Llegar a conclusión de que si movemos el imán de un lado a otro en forma horizontal pasando por dentro de la bobina (donde la carga eléctrica está quieta), la luz se prende.  ¿Qué pasa cuando el imán está dentro de la bobina pero quieto? ¿Por qué no se prende?

Luego, trabajaremos con la solapa “electroimán” para trabajar que en un campo eléctrico (hay un campo eléctrico porque se mueve la carga eléctrica en la bobina) se producen por ello un campo magnético (podemos comprobarlo porque al acercar la brújula se mueve)

Entonces, siempre que haya un campo eléctrico en movimiento habrá un campo magnético. La idea es que exploren qué ocurre con la brújula al acercarla a la bobina, y fundamenten porque pasa eso. También podemos seguir midiendo el campo dependiendo la distancia

EVALUACIÓN

Para realizar una evaluación sobre los contenidos trabajados a lo largo de esta secuencia, se les dirá a los alumnos que exploren la solapa del programa de PHET: Ley de Faraday y que puedan explicar qué sucedió tomando en cuenta lo trabajado, explicando qué sucede cuando abrimos la canilla con el imán, con la corriente eléctrica, con la bombilla, con la brújula y el por qué ocurre. Es importante destacar que la actividad reúne todos los conceptos trabajados y la relación entre ellos.

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