EFECTOS DE LA CORRIENTE EL CTRICA - cac.es

1 C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 1 EFECTOS DE LA CORRIENTE EL CTRICA : T RMICO, MAGN TICO Y QU MICO Marisol de la Fuente Mendoza IES LA CANAL DE NAVARR S Navarr s (Valencia) Introducci n: Al hablar de los EFECTOS de la CORRIENTE el CTRICA , nos referimos a las diferentes posibilidades de transformaci n de la energ a el CTRICA en otras formas de energ a tiles para los seres humanos. Algunos de los aprovechamientos dom sticos e industriales de los EFECTOS de la CORRIENTE el CTRICA son los siguientes: estufa el CTRICA , termostato, fusible, l mpara incandescente, electr lisis, motor el ctrico, etc. Objetivos: Conocer los elementos b sicos de un circuito el ctrico. Distinguir entre conductores y aislantes de la CORRIENTE el CTRICA . Observar los EFECTOS que se presentan al circular una CORRIENTE el CTRICA por un conductor. Realizar una breve introducci n al electromagnetismo y a la electr lisis.

2 Relaci n del tema propuesto con el curr culo del Curso: Aparece en F sica y Qu mica de 1 de Bachillerato en el N cleo 7 (ELECTRICIDAD), donde dice: Estudio energ tico de la interacci n el CTRICA : efecto Joule. EFECTOS de la CORRIENTE el CTRICA : t rmico, magn tico y qu mico. Tambi n est relacionado con el Bloque 2 (ENERG A Y ELECTRICIDAD) de 3 ESO y el Bloque 3 (ENERG A, TRABAJO Y CALOR) de 4 ESO. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 2 Procedimiento: Actividad 1: T RMICO (EFECTO JOULE) MATERIAL: 2 bornes aislados, 3 cables de conexi n de 0,5 m, 2 nueces dobles, fuente de alimentaci n, hilo de nicrom de 0,2 mm, interruptor, panel de montajes, pinzas de cocodrilo y varilla soporte. NORMAS DE SEGURIDAD: Para las 3 pr cticas: Comprobar que los cables no est n rotos o pelados. No derramar agua sobre los enchufes. PROCEDIMIENTO: 1) Colocamos los bornes aislados en los extremos de la varilla.

3 Sujetamos el hilo de nicrom entre las bornas de stos (no es necesario cortar el hilo sobrante). Colocamos, sobre el hilo, el peso (pinzas de cocodrilo). Con uno de los cables conectamos un borne con la fuente; con otro cable, conectamos el otro borne a un extremo del interruptor (que hemos colocado en el panel de montajes) y con el tercer cable, conectamos el otro extremo del interruptor a la fuente. 2) Seleccionamos 12 V en la fuente, la encendemos y cerramos el interruptor del circuito. Observamos lo que sucede y apagamos la fuente. 3) Invertimos el sentido de la CORRIENTE y observamos lo que sucede. 4) Conectamos los cables de la fuente a la salida de 12 V de CORRIENTE alterna (bornas de color azul). Repetimos lo anterior y observamos. Apagamos la fuente y retiramos el peso. 5) Reducimos la longitud del hilo acercando lo aisladores hasta una distancia de 15 cm aproximadamente.

4 Aflojamos una de las bornas y tensamos el hilo. Encendemos la fuente, pulsamos el interruptor y observamos lo que sucede. Apagamos la fuente. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 3 CUESTIONES: 1. Realiza un dibujo del montaje. 2. Anota las observaciones realizadas en cada apartado. 3. Cuando pulsas el interruptor, sube o baja el peso? Por lo tanto, el hilo se contrae o se dilata? Adem s, c mo var a su temperatura? 4. Influye el sentido de la CORRIENTE en el fen meno observado? 5. Seg n la ley de Ohm, cuando aumenta la resistencia de un circuito, permaneciendo constante la tensi n aplicada, la intensidad de la CORRIENTE aumenta o disminuye? Qu ocurre cuando la resistencia disminuye? 6. Cuando reduces la longitud del hilo, su resistencia aumenta o disminuye? Y, por lo tanto, seg n la ley de Ohm, la intensidad de la CORRIENTE aumenta o disminuye? 7. Como conclusi n de todo lo anterior, explica razonadamente lo que sucede cuando aumenta la intensidad de la CORRIENTE que circula por un hilo.

5 8. Conoces alguna aplicaci n pr ctica del fen meno que has observado en esta experiencia? 9. Qu suceder a si la intensidad de la CORRIENTE aumentase mucho? 10. Podr as explicar el fundamento de un fusible y para qu sirve? TIEMPO: 1 hora. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 4 Actividad 2: MAGN TICO (ELECTROIM N) MATERIAL: Fuente de alimentaci n, bobina de 2000 espiras, bobina de 400 espiras, n cleo de hierro, im n y cables de conexi n. PROCEDIMIENTO: Colocamos el n cleo de hierro en el interior de la bobina de 2000 espiras y la conectamos a la fuente (salida de 7 V en ). Acercamos un im n a sus inmediaciones y observamos las fuerzas de atracci n y repulsi n que se manifiestan. CUESTIONES: 1. Realiza un dibujo del montaje. 2. Indica cu l es la cara N y cu l la cara S de la bobina. 3. Sustituye la bobina de 2000 espiras por una de 400. Qu cambios observas en las atracciones y repulsiones?

6 4. Extrae el n cleo de hierro del interior de la bobina, qu observas? 5. Se ala qu ocurre al invertir la polaridad. TIEMPO: 1 hora. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 5 Actividad 3: QU MICO (ELECTR LISIS) MATERIAL: 2 electrodos de carb n (extra dos de una bater a), fuente de alimentaci n, 2 pinzas de cocodrilo, cables de conexi n, bombilla, vaso de precipitados, agua destilada, cloruro de sodio y sulfato de cobre. NORMAS DE SEGURIDAD: Manipular el sulfato de cobre con guantes y alejado de la cara (observar su pictograma). PROCEDIMIENTO: 1) Introducimos los electrodos en el vaso y los conectamos a la pila y a la bombilla. Observamos si la bombilla se enciende. 2) Echamos agua destilada en el vaso y observamos si la bombilla se enciende. 3) A adimos cloruro de sodio al agua y anotamos lo que sucede. 4) Retiramos la disoluci n anterior y echamos en el vaso una disoluci n de sulfato de cobre.

7 Observamos lo que sucede. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 6 CUESTIONES: 1. Realiza un dibujo del montaje. 2. Anota las observaciones realizadas. 3. Extrae conclusiones. 4. En cuanto a la transformaci n de energ a, qu diferencia existe entre una pila el CTRICA y un dispositivo electrol tico? 5. Cita algunos usos de la electr lisis. TIEMPO: 1 hora. An lisis de la pr ctica: Los objetivos buscados en esta pr ctica eran: 1. Conocer el funcionamiento de un circuito el ctrico b sico. 2. Observar el efecto t rmico y luminoso de la CORRIENTE el CTRICA , as como sus consecuencias. 3. Comprobar el campo magn tico que se crea en los extremos de una bobina cuando circula una CORRIENTE el CTRICA por ella (construcci n de un electroim n). 4. Distinguir disoluciones conductoras de la CORRIENTE el CTRICA de las que no lo son (realizaci n de una electr lisis).

8 Se distribuy a los 14 alumnos de 1 Bachillerato en 4 grupos y se les dej todo el material. Se repartieron los guiones, se ley en voz alta el material y se dio una peque a explicaci n. Ellos realizaron el montaje y contestaron a las cuestiones antes de realizar la pr ctica. El montaje del circuito lo realizaron sin dificultad, ya que en Tecnolog a lo han visto otros a os. Pero, lo que no hab an comprobado eran los 3 EFECTOS de la CORRIENTE el CTRICA estudiados en esta experiencia, hecho que pude comprobar con las siguientes observaciones: 1. Para ellos fue una sorpresa observar la rapidez con que el hilo se dilataba al aumentar el voltaje (cuando la pinza comienza a bajar). 2. Lo que m s les llam la atenci n fue observar que el hilo se pon a incandescente al aproximar los bornes, e incluso pod a cortar el pl stico de un bol grafo, producir una humareda al cubrir el hilo con una bolsa de pl stico o provocar la rotura del hilo al aumentar el voltaje.

9 3. En el electroim n, les sorprendi el movimiento que ste era capaz de producir en un im n abandonado libremente cerca de sus polos. 4. Cuando hicieron la electr lisis pudieron llevar a la pr ctica lo que ya hab an escuchado en alguna clase o hab an le do en alg n libro de F sica y Qu mica. Tambi n observaron el cobreado de uno de los electrodos y de un clip. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 7 An lisis de los resultados: Las cuestiones se contestaron antes de realizar la pr ctica y al finalizarla. En las del electroim n fue donde mostraron un mayor desconocimiento. En cambio, en las de la electr lisis acertaron todas y en las del efecto t rmico tambi n, excepto en las siguientes: 1. Seg n la ley de Ohm, cuando aumenta la resistencia de un circuito, permaneciendo constante la tensi n aplicada, la intensidad de la CORRIENTE aumenta o disminuye? Qu ocurre cuando la resistencia disminuye?

10 Contestan bien el 20 %. 2. Conoces alguna aplicaci n pr ctica del fen meno que has observado en esta experiencia? Contestan bien el 30 %. 3. Podr as explicar el fundamento de un fusible y para qu sirve? Contestan bien el 30 %. Conclusiones de la pr ctica: 1. Han podido comprobar el efecto Joule de la CORRIENTE el CTRICA una vez explicado en clase. Se terminaba de ver en el Bloque de Electricidad. 2. Tambi n han podido realizar una electr lisis, algo que la mayor a no hab an visto (salvo alguna foto en un libro de texto). 3. El efecto t rmico y qu mico tambi n se puede comprobar en el laboratorio, con los alumnos de 3 ESO (en el Bloque 2: Energ a y electricidad) y con los de 4 ESO (en el Bloque 3: Energ a, trabajo y calor).