Manual de experiencias "Electromagnetismo"_5f by shirley cordova

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Electricidad y Magnetismo

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ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO I.E. NUESTRA SEÑORA DEL ROSARIO DEPARTAMENTO DE FÍSICA RESPONSABLES: CLAUDIA CASTELLANOS LAMAS CINDY MONTENEGRO MORALES GLEYDI MUÑOZ DÁVILA CAROLYNE NÚÑEZ ARISTA MARCIA ORDOÑEZ CARO LISSETH OTOYA GARAY ASESORA: SHIRLEY CÓRDOVA 2011, CHICLAYO

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Con estima para nuestra Maestra Shirley y nuestra gran familia F, por siempre brindarnos su apoyo y cari単o.

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Contenido Electricidad Electromagnetismo Experimentos de Laboratorio Resultados de Laboratorio Laboratorio Virtual Curiosidades y Juegos

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Presentación Es grato dirigirnos a ustedes lectores y experimentadores de la ciencia. Somos un grupo de alumnas de la Institución educativa Dominica Nuestra Señora del Rosario del Departamento de Lambayeque Perú, con un fin común: aprender y a la misma vez aportar conocimientos y experiencias relacionados con la Física, profundizando en el tema de Electricidad y Magnetismo. Si sólo nos limitáramos a observar viviríamos en una ignorancia voluntaria, sí, voluntaria porque somos nosotros, los hombres, los que decidimos si queremos seguir, anhelar, descubrir, analizar, comprobar, somos nosotros los únicos capaces de experimentar y descubrir cosas nuevas. La experimentación permite el desarrollo de una investigación veraz y subjetiva, y no solo hace veraz y subjetiva al fin al que se quiere llegar a comprobar, sino también al experimentador. Por todo ello, estamos convencidas que con la experimentación sobre los fenómenos de electricidad y magnetismo, se logrará un mejor aprendizaje, uno verdadero y aplicativo a nuestra realidad. Nuestro saludo sea nuevamente dirigido pero esta vez animándole a atreverse a experimentar en el mundo de la ciencia, un mundo que nunca dejará de sorprender.

Con estima, Las Autoras

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Introducción Es difícil imaginar un mundo sin electricidad. En cientos de maneras afecta y influye nuestra vida diaria. Vemos el uso de la electricidad directamente en nuestros hogares para iluminación, para el funcionamiento de los aparatos domésticos, el televisor, el receptor de radio, estufas, etc. Vemos el empleo de la electricidad en los transportes. La electricidad se ha usado en la fabricación de la mayoría de las cosas que empleamos, ya sea directamente, como para operar las máquinas que mano facturaron o procesaron los productos que necesitamos. Sin la electricidad, la mayor parte de las cosas que usamos y de las que disfrutamos hoy en día no serían posibles. Son numerosas las disciplinas que se ocupan del estudio de la electricidad: la electrostática, que estudia las cargas eléctricas en reposo; la electrocinética, que estudia las cargas eléctricas en movimiento a través de un conductor; el electromagnetismo, que trata de la relación entre las corrientes eléctricas y los cuerpos magnéticos; la electrónica, que estudia el paso de las cargas eléctricas a través de gases, sólidos y el vacío; la electrotecnia, que se ocupa del transporte de la energía eléctrica y de sus aplicaciones, etc. Por nuestra vida, nuestras necesidades, por el avance del hombre es indispensable el estudio de la electricidad y de una de sus grandes ramas, el electromagnetismo.

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La Electricidad

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El campo de la electricidad es muy grande, pero el señor sapo nos enseñará lo más esencial con lo cual podremos realizar nuestros experimentos.

En nuestras casas, la electricidad permite que funcionen las lamparitas eléctricas, la televisión, la tostadora y muchas otras cosas. Es muy difícil imaginar nuestra vida sin ella. Ahora bien, nos damos cuenta de qué es lo que podemos hacer con ella pero, ¿qué es la electricidad? La electricidad es una forma de energía. Energía es poder... el poder de hacer, de hacer por ejemplo que las cosas se muevan y de hacer que las cosas funcionen. Para entender qué es la electricidad debemos comenzar con los átomos. Los átomos son pequeñas partículas que son muy difíciles de ver, y son los elementos con los que está hecho todo a nuestro alrededor. Un átomo está compuesto por protones, electrones y neutrones. El centro de un átomo, al cual se llama núcleo , tiene al menos un protón. Alrededor del núcleo viajan los electrones (en igual cantidad que los protones) a gran velocidad. Los protones y electrones tienen una propiedad llamada carga, la de los protones es de signo positivo y la de los electrones es de signo negativo. Los neutrones no tienen carga. Los protones y electrones se atraen entre sí porque tienen cargas de distinto signo. En cambio las partículas que tienen cargas del mismo signo se repelen. La fuerza que actúa entre ellos es la fuerza eléctrica.

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Los electrones que circulan alrededor del núcleo del átomo, pueden saltar de un átomo a otro cuando se les aplica una diferencia de potencial eléctrico que se llama voltaje y que se mide en voltios. Cuando los electrones saltan de un átomo a otro en una misma dirección se crea una corriente eléctrica. En algunos materiales (por ejemplo los metales) es fácil hacer mover a los electrones de átomo a átomo; en cambio en otros, como por ejemplo el vidrio, no lo es. Si es fácil mover los electrones de un átomo a otro se dice que el material es conductor. Utilizamos materiales conductores para llevar la electricidad de un lugar a otro.

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Si se aplica una diferencia de potencial eléctrico suficientemente grande (usualmente llamado voltaje) se genera una fuerza que puede empujar a los electrones de un átomo a otro. Este movimiento de electrones se llama corriente eléctrica. Esto es lo que ocurre en un trozo de alambre que se conecta a los extremos de una pila. Los electrones pasan de un átomo a otro creando la corriente eléctrica.

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Hay corrientes eléctricas de dos tipos: la corriente continua y la corriente alterna. En la corriente continua los electrones se mueven siempre en la misma dirección. Este es el tipo de corriente eléctrica que se obtiene de una pila, como las que se usan en una linterna. En la corriente alterna, como su nombre lo indica, los electrones van primero para un lado y luego en dirección contraria, y así siempre. Este es el tipo de corriente eléctrica que obtenemos en la red eléctrica de nuestras casas y con la que hacemos funcionar la heladera, el televisor, etc.

La electricidad estática es otro tipo de energía eléctrica. A diferencia de al corriente eléctrica, en las que las cargas se mueven, en este caso las cargas eléctricas permanecen en su lugar. Como ejemplo, te proponemos el siguiente experimento: Toma dos globos y frótalos con tu cabello o un pullover, luego átalos de un hilo y sostenlos uno cerca del otro. ¡Verás que se repelen! ¿A qué se debe esto? Al frotar el globo con tu pullover o cabello le hemos transferido cargas negativas y, por lo tanto, están ligeramente cargados. Como ambos tienen el mismo tipo de carga extra, se repelen. La fuerza eléctrica generada aquí se llama electricidad estática.

Los conductores son materiales a través de los cuales la corriente eléctrica viaja con facilidad; por eso decimos que tienen baja resistencia eléctrica.

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Los metales son muy buenos conductores, por eso se usan para construir los cables con los cuales se provee a las casas de corriente eléctrica. También es lo que usamos para conectar los aparatos eléctricos a los enchufes de la red eléctrica de nuestras casas. El metal más usado para construir cables de conducción es el cobre. El agua (como la que sale de la canilla) es otro buen conductor de la electricidad. Es muy importante recordar esto, porque nuestro cuerpo está constituido en gran parte de agua (un 70% aproximadamente), entonces la electricidad puede circular fácilmente a través de nosotros. Pero si la electricidad viaja por nuestro cuerpo puede causarnos mucho daño. Es por eso que los cables eléctricos están recubiertos de algún material de alta resistencia (aislante) como por ejemplo el plástico, para que puedan ser manipulados sin peligro.

Para caracterizar un material es conveniente hablar de resistividad en lugar de resistencia. La resistividad de un material es su resistencia por unidad de área y unidad de longitud, por ejemplo la resistencia de un cubo de 1m de lado. En este caso el área es 1m2 y la longitud es 1m. y se mide en ohmios por metro (ohm m).

En la tabla se muestra algunos ejemplos de buenos conductores. Como las resistividades de estos conductores son muy bajas usaremos como unidad de medida la cien millonésima parte de ohm m (1/ 100 000 000).

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La electricidad no circula fácilmente por los aislantes. A los átomos que constituyen los aislantes no les gusta compartir sus electrones. Algunos materiales aislantes son: Plásticos Vidrios Cerámicas. Al cubrir los metales que forman los cables eléctricos con aislantes nos aseguramos que la corriente eléctrica circule por donde debe, cumpliendo su función correctamente y sin riegos para nosotros, que también somos buenos conductores. CURIOSIDAD: ¡El agua que sale de la canilla y el agua de mar son conductores, pero, el agua pura es un aislante!

En el tabla se muestran algunos ejemplos de buenos aislantes usamos como unidad de medida: el billón de ohm m. Un billón es un millón de millones (1.000.000.000.000).

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Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones.

Elementos de un Circuito Son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor. Generador o acumulador.

Generadores primarios: tienen un sólo uso: pilas. Generadores secundarios: pueden recargados: baterías o acumuladores.

ser

Hilo Conductor

Formado por un material conductor, que es aquel que opone poca resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Receptores

Son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente eléctrica: motores, resistencias, bombillas Son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos. Pulsador: Permite abrir o cerrar el circuito sólo mientras lo mantenemos pulsado

Elementos de maniobra.

Interruptor: Permite abrir o cerrar un circuito y que este permanezca en la misma posición hasta que volvamos a actuar sobre él. Conmutador: Permite abrir o cerrar un circuito desde distintos puntos del circuito. Un tipo especial es el conmutador de cruce que permite invertir la polaridad del circuito, lo usamos para invertir el giro de motores

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Los circuitos eléctricos se pueden formar de tres maneras: circuitos en serie, circuitos en paralelo y circuitos mixtos. Su nombre depende de cómo se acomoden los elementos con respecto a la fuente.

Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

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Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente elĂŠctrica se bifurca en cada nodo. Su caracterĂstica mĂĄs importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

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Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

En la vida cotidiana observamos estos circuitos en las instalaciones eléctricas domésticas. La conexión entre los bombillos de una misma habitación está en paralelo, de manera que si un bombillo se "quema", los demás quedan encendidos. Pero entre el interruptor y los bombillos el circuito es en serie, de manera que si se "apaga" la luz se interrumpe el fluido eléctrico y los bombillos se apagan todos juntos.

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El Electromagnetismo

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El electromagnetismo es una rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell. El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.

Los fenómenos eléctricos y magnéticos fueron considerados como independientes hasta 1820, cuando su relación fue descubierta por casualidad. Hans Oersted estaba preparando su clase de física en la Universidad de Copenhague, una tarde del mes de abril, cuando al mover una brújula cerca de un cable que conducía corriente eléctrica notó que la aguja se deflactaba hasta quedar en una posición perpendicularmente a la dirección

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perpendicular a la dirección del cable. Más tarde repitió el experimento una gran cantidad de veces, confirmando el fenómeno. Por primera vez se había hallado una conexión entre la electricidad y el magnetismo, en un accidente que puede considerarse como el nacimiento del electromagnetismo. Pocos días después de enterarse del hallazgo de Oersted, fue el científico francés Andre-Marie Ampere quien logró formular este importante descubrimiento en términos matemáticos sólidos. Ampere propuso formalmente que una corriente eléctrica produce un campo magnético, e incluso postuló que las sustancias como la magnetita poseen minúsculos circuitos cerrados de corrientes que les dan propiedades magnéticas. La ecuación matemática que describe la relación entre la corriente eléctrica y el campo magnético es conocida como la ley de Ampere.

La Ley de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético que lo atraviesa La inducción electromagnética fue descubierta casi simultáneamente y de forma independiente por Michael Faraday y Joseph Henry en 1830. La inducción electromagnética es el principio sobre el que se basa el funcionamiento del generador eléctrico, el transformador y muchos otros dispositivos.

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Supongamos que se coloca un conductor eléctrico en forma de circuito en una región en la que hay un campo magnético. Si el flujo F a través del circuito varía con el tiempo, se puede observar una corriente en el circuito (mientras el flujo está variando). Midiendo la FEM inducida se encuentra que depende de la rapidez de variación del flujo del campo magnético con el tiempo.

Los estudios sobre inducción electromagnética, realizados por Michael Faraday nos indican que en un conductor que se mueva cortando las líneas de fuerza de un campo magnético se produciría una fuerza electromotriz (FEM) inducida y si se tratase de un circuito cerrado se produciría una corriente inducida. Lo mismo sucedería si el flujo magnético que atraviesa al conductor es variable. La Ley de Lenz nos dice que las fuerzas electromotrices o las corrientes inducidas serán de un sentido tal que se opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la energía.

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Se usa para determinar el sentido del flujo magnético en un conductor recto. Para la aplicación de esta regla se conviene que la corriente del circuito eléctrico circula de mas (+) a menos (-). Para su aplicación, imagina que empuñas el conductor con el pulgar de la mano derecha apuntando en la dirección del flujo de la corriente es decir de mas (+) a menos (-), resulta pues que los dedos enrollados te darán la dirección del flujo magnético.

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Experimentos de Laboratorio

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Con ayuda de las siguientes guías de Laboratorio podrás experimentar y descubrir el Mágico Mundo de la Electricidad y el Magnetismo.

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Electricidad y Magnetismo Tema 1: Aprendiendo sobre corriente eléctrica APRENDIZAJE ESPERADO:

Comprender y diseñar un circuito eléctrico con material casero y de laboratorio. Aprender a medir la corriente eléctrica utilizando voltímetro y amperímetro. Discriminar entre sustancias conductoras y no conductoras de electricidad. Comprender el funcionamiento de una fuente de corriente continua.

FOCALIZACIÓN: -

¿Qué entiendes por circuito eléctrico? ¿Para qué piensas que sirven los circuitos eléctricos? ¿Sabes cómo se mide la Corriente Eléctrica? ¿Qué entiendes por materiales aislantes y conductores? ¿Qué diferencia hay entre los materiales conductores y los aislantes?

HIPÓTESIS _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

EXPLORACIÓN: CIRCUITOS Eléctricos

Circuito simple 1

Materiales: Barra de silicona, Pistola para pegar con silicona. Un LED alta luminosidad, Dos pilas 1.5 V

Proceso: Unir las pilas, pero una con el polo positivo para arriba y la otra para abajo. Hacer una perforación a la barra de silicona con la pistola. Colocar el LED dentro de la perforación. Luego, eliges cualquier extremo, y tiene que unir con un cable, el polo positivo de una pila con el polo negativo de la otra.

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Electricidad y Magnetismo 2

Circuito simple 2

Materiales: 1 lámpara o bombilla, 2 portalámparas, 2 pilas D, 2 porta pilas, 1 cable de conexión con pinza cocodrilo.

Proceso: A. Coloca las pilas en la porta pilas y la lámpara en la porta lámpara. Usa los cables de cocodrilo para la conexión de una de las lámparas con una pila. Observamos el brillo de la lámpara. B. Instala y analiza el circuito de la imagen que está a la derecha. Observa el brillo de la bombilla. C. Instala y analiza el circuito de la imagen que está a la derecha. Las baterías están conectadas por su polos similares, es decir (+)(+) y (-)(-). Observa el brillo de la lámpara.

Circuito en serie

Materiales: 2 lámparas o bombillas, 2 portalámparas, 2 pilas D, 2 porta pilas, 2 cables de conexión con pinza cocodrilo.

Proceso: Arma el circuito de la imagen, colocando las lámparas en Serie y las pilas también. Observa el brillo de las lámparas. Quita una bombilla del circuito y observa lo que sucede.

Circuito en paralelo

Materiales: 2 lámparas o bombillas, 2 portalámparas, 2 pilas D, 2 porta pilas, 2 cables de conexión con pinza cocodrilo.

Proceso: Arma el circuito de la imagen, colocando las lámparas en Paralelo y las pilas en serie. Observa el brillo de las lámparas. Quita una bombilla del circuito y observa lo que sucede.

Circuito simple -lámpara

Materiales: Cinta adhesiva. Alambre de cobre aislado, pila y una bombilla.

Proceso: Pela los extremos del alambre, en uno de ellos forma un espiral y en el otro enrosca el foquito. Acondiciona los objetos como indica la figura.

Medición de la corriente eléctrica 6 -

MEDICIÓN en serie Materiales: Interruptor, Fuente de CC4, 4 lámparas, 4 portalámparas, cables de conexión, amperímetro.

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Electricidad y Magnetismo - Proceso: Construye un circuito en serie usando 4 lámparas y una fuente CC. Cierra el circuito y mide la corriente en las posiciones 1, 2, 3, 4 y 5.

MEDICIÓN en PARALELO

Materiales: Interruptor, Fuente de CC, 4 Lámparas, 4 portalámparas, cables de conexión, amperímetro.

Proceso: Construye un circuito en paralelo usando 4 lámparas y una fuente CC. Cierra el circuito y mide la corriente en las posiciones señaladas.

CONDUCTORES Y AISLANTES 8

CONDUCTORES Y AISLANTES

Materiales: Aluminio, borrador, clip, madera, una pila tamaño "D", una lamparita de 2,5 voltios y su zócalo y un cable eléctrico.

Proceso: Arma la experiencia como se muestra en la figura. Conecta los extremos libres con materiales que has recolectado y Observa.

EL AGUA PURA ¿CONDUCE ENERGÍA?

Materiales: Dos o tres pilas tipo "D", tres trozos de alambre, una lamparita de 2,5 volts y su zócalo y un vaso con agua.

Proceso: Arma tu circuito como se muestra en la Figura.

10 -

EL AGUA SALADA ¿CONDUCE ENERGÍA?

Proceso: En la experiencia anterior, agregar al vaso con agua, un poco de sal y observar lo que ocurre.

IMPORTANCIA DE LOS AISLANTES

Materiales: Una linterna de mano con pilas, cinta adhesiva, tijera.

Proceso: Comprobar que la linterna enciende. Luego sacar las pilas de la linterna y cubrir sus polos con cinta adhesiva. Las pilas encintadas introducirlas en la linterna y trata de encenderlas.

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Electricidad y Magnetismo GENERADORES DE CORRIENTE CONTINUA 12

Batería de limón

Materiales: Uno o más limones, un pedazo de zinc y de cobre, cables conectores y amperímetro.

Proceso: Insertar el pedazo de zinc y el pedazo de cobre en el limón. Conectamos un extremo de cable de cobre a cada terminal y los otros extremos al amperímetro. Observa lo que sucede.

Pila de papa

Materiales: Dos papas, cables conectores, clavos galvanizados, pedazo de cobre y amperímetro.

Proceso: Insertar clavo y pedazos de cobre alejados en cada una de las papas. Cerrar el circuito y conectarlo al amperímetro. Observa.

Reflexión: -

Explica que sucede en un circuito eléctrico. Menciona los elementos de circuito básico y sus funciones. En la experiencia 2 : o En el proceso A, ¿Por qué la bombilla no enciende cuando se conecta sólo un poste del portalámparas a la batería? o Compara el brillo de la lámpara en los procesos A y B. ¿En qué caso brilla más? ¿por qué? Analiza las experiencias 3 y 4 y responde: o ¿Cuándo quitaste una bombilla a cada circuito? ¿qué sucedió con el brillo de las lámparas en cada caso? o ¿En qué caso las bombillas enciendas más en serie o en paralelo? Menciona las diferencias que hay entre los Circuitos en Serie y en Paralelo. ¿Qué linternas iluminan más? ¿Las que tienen dos pilas conectadas en serie, o las que tienen tres pilas? ¿Qué efectos físicos produce la corriente eléctrica? ¿Cuál es la función de los conductores y de los aislantes? ¿Qué tienen en común los objetos conductores? ¿De qué materiales están hechos los objetos aislantes? ¿Por qué el agua pura no conduce energía y el agua con sal si lo puede hacer? ¿Por qué es necesaria la intervención del limón y la papa para la demostración de estos experimentos? ¿Y la intervención de los metales, también es necesaria? ¿Por qué? ¿Son capaces estas nuevas alternativas de suministrar electricidad para el funcionamiento de cualquier aparato electrodoméstico?

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Electricidad y Magnetismo Aplicación: -

¿En las instalaciones eléctricas de tu casa se evidencian conexiones en serie o en paralelo? Explica. ¿Las luces de árbol de navidad son un ejemplo de circuito en paralelo o en serie? En tu casa, en la noche realiza la experiencia nº1 y comenta su funcionamiento. ¿Para un electricista que ventaja tiene el hacer la medición de la Corriente antes de hacer un cambio de cable de alto voltaje? Investiga, qué aparatos aparte del Amperímetro sirven para medir las magnitudes eléctricas. Describir las condiciones de seguridad y precauciones que se deben tener en cuenta para la medición de magnitud de la Corriente eléctrica. ¿El cuerpo humano puede conducir energía? Explica. ¿Los trabajadores de la luz, tienen una indumentaria especial? ¿De qué material es? ¿Por qué? Anota las normas de seguridad en instalaciones eléctricas. ¿Qué propiedades tienen los materiales conductores y no conductores de electricidad? Si el agua salada es conductora, por que cuando estamos en el mar y metemos aparatos eléctricos, no nos electrocutamos. Averigua cuál es el máximo voltaje que tienen estas baterías de limón o de la papa. Las pilas que se usan en una linterna o en reloj, ¿Crees tú que puedas reemplazarlas por la que has realizado en la experiencia anterior? ¿Por qué? Investiga que tipo de pilas existen. Y ¿Cuál de ellas son las más comunes? ¿Por qué? Explica la generación y la distribución de la electricidad a un centro poblado.

Referencias: -

http://experimentoscaseros.net/2010/10/neon-casero-y-facil/ http://www.unesa.net/unesa/html/programaeducativo/actividadeselviaje/activid a4.htm http://www.crealotumismo.com/2008/05/02/hacer-un-simple-juego-electrico/ http://www.edenorchicos.com/edenorchicos/jsp/paginas/limon.jsp Pila de papa http://www.kidzworldespanol.com/articulo/1095-ciencia-detras-dela-papa#ixzz1ZChK5sg6 http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-11/PR11.htm Módulo de Electricidad y Magnetismo Ministerio de Educación

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Electricidad y Magnetismo TEMA 2: APRENDIENDO SOBRE ELECTROMAGNETISMO APRENDIZAJE ESPERADO: Identificar la relación entre fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas, así como las condiciones físicas para que interactúen. Aprender sobre las leyes de electricidad y magnetismo.

FOCALIZACIÓN: ¿Crees que haya relación entre los imanes y la corriente eléctrica? ¿Has escuchado sobre Oersted, Faraday o Lenz? ¿Cómo crees que se pueden relacionar con este tema?

HIPÓTESIS ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

EXPLORACIÓN: 1

MOTOR ELÉCTRICO 1 Materiales: batería de 1.5 voltios, 2 alfileres de gancho, cinta de pegar, un imán y alambre de cobre. Proceso: A los extremos de la pila pegar con cinta los alfileres de gancho, el rollo del alambre de cobre pasarlos por los agujeros de los alfileres. Ahora colocar el imán entre los alfileres y hacerlo girar.

MOTOR ELÉCTRICO 2

Material: Un tornillo de hierro, una pila, alambre de cobre y un imán.

Proceso: Unir la cabeza del tornillo con el imán. Unir la punta del tornillo con el polo negativo de la pila. Apretar el lado pelado del cobre con el dedo sobre el polo positivo de la pila. Con la otra mano sujetar el cobre y tocar con el otro extremo el imán.

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MOTOR ELÉCTRICO 3

Materiales: Imán, pila, alambre de cobre.

Proceso: Unir el imán con el polo negativo de la pila. Con el alambre de cobre formar cualquier figura. Dejar los extremos del cobre abiertos para unirlos con el imán tal como se aprecia en la imagen.

PRUEBA DE oersted

Materiales: Una brújula, un hilo conductor, cables de conexión y una fuente CC.

Proceso: Poner el hilo conductor en la misma orientación y dirección que la brújula. Conectar a corriente eléctrica y ver lo que sucede.

ELECTROIMÁN CASERO

Materiales: Una pila, un clavo de hierro, un pedazo de alambre de cobre y un clip.

Proceso: Enrollamos el clavo con el pedazo de alambre, dejando extremos de cobre al aire. Esos extremos los unimos con cada polo de la pila. El montaje ya hecho lo acercamos al clip especialmente la parte del clavo. Y Vemos lo que sucede.

ELECTROIMÁN

Materiales: bloque de hierro en forma de U (yugo), trozo de hierro, bobina, cables de conexión y fuente CC.

Proceso: Introducir una parte del yugo en el solenoide. Colocar el hierro sobre el yugo. conectar con los cables de conexión él solenoide con la fuente y separa el trozo de hierro del núcleo.

Transformador

Materiales: bloque de hierro en forma de U (yugo), trozo de hierro, 2 bobina (1500 y 1100 espiras), cables de conexión y fuente CA.

Proceso: Introducir las dos bobinas en los entremos del yugo y colocar el bloque de hierro en la parte superior. Conectar a CA la bobina de 1500 espiras. Medir corriente en las dos bobinas unidas por el conjunto de hierro. Y observar.

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LEY DE FARADAY y LENZ

Materiales: un imán, galvanómetro, un solenoide.

Proceso: Instalar el galvanómetro con el solenoide. Introducir y alejar el polo norte y ver lo que sucede. Ahora introducir y alejar el polo sur del imán y observar.

Jaula de Faraday

Materiales: Receptor de radio, papel periódico y papel aluminio.

Proceso: Sintonizar una emisora. Envolver el receptor en el papel de periódico y observa lo que ocurre. Ahora envolver con el papel de aluminio.

Reflexión: -

En las experiencias de los motores ¿Por qué se produce el movimiento giratorio de los conductores? ¿Qué es un motor eléctrico? ¿Cómo es su funcionamiento? En la Experiencia de Oersted o ¿Por qué se movió la aguja? ¿Hacia dónde se orientó la brújula? o ¿Qué pasó cuando cambiamos la polaridad del circuito? ¿Por qué sucede esto? o ¿Cómo podríamos hacer que la aguja se orientara más rápidamente? ¿Qué es un electroimán? ¿Cuál es la diferencia entre un solenoide y una bobina? ¿ Qué relación guardan con el tema de electromagnetismo? ¿Por qué aumenta la intensidad del campo magnético en el interior de una bobina que trasporta corriente si le introducimos un trozo de hierro? ¿Qué es inducción magnética? En la experiencia de la Ley de Faraday y Lenz: o ¿Qué sucede cuando acercas y alejas el imán de la bobina? ¿A qué se debe esto? o ¿Qué sucede cuando el imán está detenido en el interior de la bobina? Explica. o ¿De qué otra manera puede haber una variación del flujo magnético? Después de observar las experiencias 6 y 7 y 8 explica la relación que existe ente magnetismo y electricidad. ¿Qué son las ondas electromagnéticas?

Aplicación: -

Averigua las biografías de Faraday, Lenz y Oersted y resalta sus aportes al electromagnetismo. Investiga la historia del electromagnetismo.

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Electricidad y Magnetismo -

¿Qué tienen en común las cargas eléctricas y los polos magnéticos? ¿Cuál es su principal diferencia entre los dos? ¿Cómo se aplican los electroimanes en nuestra vida? Investiga las aplicaciones de las corrientes inducidas. ¿Son importantes o no? ¿Qué es un dinamo, un alternador, un generador y un transformador? ¿Qué relación guarda cada uno con este tema de electromagnetismo? ¿En qué se parece un galvanómetro a un motor eléctrico sencillo? ¿Cuál es la diferencia fundamental entre dichos aparatos? ¿Qué función desempeña el campo magnético terrestre respecto a la radiación cósmica? ¿Cuáles son las causas posibles del campo magnético terrestre, según los geofísicos? Da un ejemplo donde se practique esta propiedad del aluminio de impedir el paso de las ondas electromagnéticas

Referencias:

http://forum.lawebdefisica.com/threads/17710-Motor-el%C3%A9ctrico-muyf%C3%A1cil http://www.supermagnete.de/spa/project1 http://www.youtube.com/watch?v=CIXof1QoCTo&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=RwphBcmfoqU&feature=player_embedded http://www.youtube.com/watch?v=1NG12ey50eI https://sites.google.com/site/danirocha51/home/videos-sobre-fenomenoselectricos-y-demostracion-de-diversas-leyes-electricas/el-experimento-deoersted http://www.youtube.com/watch?v=78DzsVhvs8c&feature=related

Módulo de Electricidad y Magnetismo

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Resultados de Laboratorio

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Tema 1: Aprendiendo sobre corriente eléctrica APRENDIZAJE ESPERADO: - Comprender y diseñar un circuito eléctrico con material casero y de laboratorio. - Aprender a medir la corriente eléctrica utilizando voltímetro y amperímetro.

- Discriminar entre sustancias conductoras y no conductoras de electricidad. - Comprender el funcionamiento de una fuente de corriente continua.

FOCALIZACIÓN: - ¿Qué entiendes por circuito eléctrico? Es un conductor unido por sus extremos, en el que existe al menos un generador que produce una corriente eléctrica. - ¿Para qué piensas que sirven los circuitos eléctricos? Para que todo aparato eléctrico funcione es necesario que tenga en su interior y en su instalación, un circuito eléctrico. Es decir, sirve para generar, transportar o modificar señales electrónicas. - ¿Sabes cómo se mide la Corriente Eléctrica? Con un amperímetro, para medirla tiene que conectarse el amperímetro en serie y cerrar el circuito. - ¿Qué entiendes por materiales aislantes y conductores? Los conductores conducen electricidad en cambio los aislantes no conducen electricidad. - ¿Qué diferencia hay entre los materiales conductores y los aislantes? Aislantes: son materiales que no dejan pasar a su través la corriente eléctrica (madera, plástico, vidrio, papel, goma, etc.) Conductores: son materiales que dejan pasar a su través la corriente eléctrica (plata, oro, cobre, hierro, aluminio, etc.)

HIPÓTESIS - Bajo la acción de las cargas libres en un medio conductor generará corriente eléctrica. - Si realizo correctamente las conexiones eléctricas construiré circuitos en serie y en paralelo.

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Reflexión: -

Explica que sucede en un circuito eléctrico. Los elementos unidos entre sí permiten el paso de una corriente eléctrica.

Menciona los elementos de circuito básico y sus funciones. Conductores: son los hilos y cables que conectan el generador con el receptor (cobre) Generadores: producen e impulsan la energía eléctrica por el circuito (pueden ser pilas, baterías, alternadores). Receptores: reciben la energía eléctrica y la transforman en otro tipo de energía (bombilla, timbre, motores). Elemento de Maniobra: sirve para conectar y desconectar partes del circuito eléctrico (interruptores, cumuladores, pulsadores).

En la experiencia 2 :

En el proceso A, ¿Por qué la bombilla no enciende cuando se conecta sólo un poste del portalámparas a la batería? Porque no es un circuito cerrado, los conductores tienen que estar a los extremos del generador para que encienda.

Compara el brillo de la lámpara en los procesos A y B. ¿En qué caso brilla más? ¿por qué? Brilla más en el segundo caso porque el generador tiene mayor cantidad de voltios y eso genera más potencia de luz.

Analiza las experiencias 3 y 4 y responde: o ¿Cuándo quitaste una bombilla a cada circuito? ¿qué sucedió con el brillo de las lámparas en cada caso? Serie: circuito en serie tiene un solo camino por lo tanto cuando quitamos una bombilla se apagaron todas debido a que ya no era un circuito cerrado había una interrupción. Paralelo: se quita una bombilla y las demás bombillas siguen funcionando debido a que cada receptor es atravesado por una corriente independiente. o ¿En qué caso las bombillas enciendas más en serie o en paralelo? En paralelo debido a que cada receptor es atravesado por una corriente independiente y su intensidad total suministrada por la pila se reparte por las diferentes ramas, todas las bombillas están a la misma tensión.

- Menciona las diferencias que hay entre los Circuitos en Serie y en Paralelo.

SERIE: - Los receptores se conectan uno a continuación del otro (salida con entrada) - Si se funde o se quita una bombilla las demás no lucen. - La intensidad que circula por cada bombilla es la misma. - Cada vez que aumentamos las bombillas conectadas en serie, lucirán menos.

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Electricidad y Magnetismo - La tensión total se reparte entre los diferentes receptores. PARALELO: - Cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto, cada una tiene su propia línea. - Si se funde o si se quita una bombilla las demás siguen funcionando - La intensidad total suministrada por la pila se reparte por las diferentes ramas - Todas las bombillas están a la misma tensión - Aunque aumentemos el número de bombillas en paralelo, siguen encendiendo igual (cada una en función de su potencia) - ¿Qué linternas iluminan más? ¿Las que tienen dos pilas conectadas en serie, o

las que tienen tres pilas? La de tres pilas, ya que la bombilla así tendrá más voltaje. -

¿Qué efectos físicos produce la corriente eléctrica? Efecto calorífico: Los hilos conductores se calientan al pasar por ellos la corriente eléctrica. Efecto químico: La corriente eléctrica puede inducir cambios químicos en las sustancias. Efecto luminoso: El paso de corriente produce luz. Efecto magnético (electromagnetismo): Una corriente eléctrica tiene efectos magnéticos (es capaz de atraer o repeler un imán).

¿Cuál es la función de los conductores y de los aislantes? La de los conductores son los que dejan traspasar a través de ellos la electricidad y aislantes no permiten el paso de la corriente eléctrica.

¿Qué tienen en común los objetos conductores? En el caso de los conductores. Hay una banda (de valencia) llena de electrones, y hay una banda (de conducción) vacía, adyacente, con niveles de energía disponibles para los electrones del material. Por eso, cuando se aplica un pequeño campo eléctrico (como el debido al voltaje de una pila conectada sobre un alambre metálico), los electrones libres del metal se aceleran pasando a un nivel de energía inmediatamente superior (disponible), produciéndose una corriente eléctrica.

¿De qué materiales están hechos los objetos aislantes? Madera, plástico, vidrio, papel, goma, etc.

¿Por qué el agua pura no conduce energía y el agua con sal si lo puede hacer? El agua pura, prácticamente no conduce la corriente, sin embargo el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones cargados positiva y negativamente son los que conducen la corriente, y la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.

¿Por qué es necesaria la intervención del limón y la papa para la demostración de estos experimentos? ¿Y la intervención de los metales, también es necesaria? ¿Por qué?

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Electricidad y Magnetismo Los limones y las papas son utilizados en el experimento para dar a conocer que son generadores de electricidad y que junto con la intervención de los metales, conducirán la energía al receptor. -

¿Son capaces estas nuevas alternativas de suministrar electricidad para el funcionamiento de cualquier aparato electrodoméstico? Sí, siempre y cuando se instale una gran cantidad de estos, ya que requiere de mucho potencial de voltaje para el funcionamiento de un aparto eléctrico.

Aplicación: - ¿En las instalaciones eléctricas de tu casa se evidencian conexiones en serie o en paralelo? Explica. En paralelo porque cuando se quema una bombilla las demás siguen encendidas ya que cada bombilla es atravesado por una corriente independiente. - ¿Las luces de árbol de navidad son un ejemplo de circuito en paralelo o en serie? En serie porque tiene un solo camino por lo tanto se funde una bombilla y las demás dejan de funcionar, ya que el circuito ya no es cerrado. - En tu casa, en la noche realiza la experiencia nº1 y comenta su funcionamiento. Los electrones se mueven de polo negativo de la pila y tras recorrer el circuito regresan a ella, entrando por el polo positivo, vemos que la luz se adecua de acuerdo al recipiente que lo contiene en este caso la silicona y observamos que la luz no sale en línea recta. - ¿Para un electricista que ventaja tiene el hacer la medición de la Corriente antes de hacer un cambio de cable de alto voltaje? Para saber la medida de voltios con la que va a trabajar y es una forma de precaución por parte del electricista. - Investiga, qué aparatos aparte del Amperímetro sirven para medir las magnitudes eléctricas. Galvanómetro, Miliamperímetro, Mili voltímetro, Ley de Amper, Solenoide, Voltímetro, Ohmetro, Wattmetro, Miliamperímetro, Cosimetro, Varmetro. - ¿El cuerpo humano puede conducir energía? Explica. Sí, por todos los compuestos químicos de los cuales estamos compuestos, incluyendo el agua, la sangre y los minerales dentro de ella. Además de las siempre constantes pulsos eléctricos de nuestro sistema neurológico que está presente en todo nuestro cuerpo. - ¿Los trabajadores de la luz, tienen una indumentaria especial? ¿De qué material es? ¿Por qué? Si, sus materiales de trabajo, son de plástico que sirve como aislante de electricidad para evitar riesgos.

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Electricidad y Magnetismo - Anota las normas de seguridad en instalaciones eléctricas. A.- CON APLICACIÓN DE ENERGIA Se recomienda no realizar servicio con aplicación de energía en el punto de trabajo, pero si se tuviera que hacer porque no hay otra posibilidad, tenga en cuenta las siguientes recomendaciones: 1.- No utilice ropa húmeda y especialmente zapatos mojados. El cuerpo debe estar también seco. 2.- Coloque entre el punto de trabajo y el piso un material aislante y pise sobre él. 3.- Trabaje línea por línea. Cuando trabaje una línea, la otra, así como los contactos adyacentes deben estar aislados. 4.- Trabaje con herramientas en buen estado, aisladas y limpias. 5.- Terminado el trabajo en un punto determinado, aíslelo adecuadamente. Terminado todo el trabajo, esconda los conductores y cubra o tape estos conductores. 6.- En el supuesto de que, por cualquier razón, no pueda terminar en el punto de trabajo no deje los conductores sin aislamiento. 7.- Use una escalera. No haga pirámides con tablas, sillas, mesas o cualquier otro objeto. Cuando use una escalera simple, tenga en cuenta que se puede resbalar con cualquier movimiento. 8.- Si no está seguro que, en el punto por trabajar, existe o no tensión, tome las precauciones como si existiera tensión. B.- SIN APLICACIÓN DE ENERGIA 1.- Antes de trabajar un punto determinado, saque de servicio dicho punto, manipulando su respectiva llave en el tablero de distribución. 2.- No pase por los ductos mayor cantidad de conductores que lo permitido por los planos y las tablas respectivas. 3.- Al pasar alambres, una persona debe jalar la huincha guía y la otra persona debe guiar el ingreso de los conductores para que el aislamiento no se deteriore. 4.- Realice las uniones y empalmes de acuerdo a las indicaciones que se dan en las clases teóricas, así como los encintados de acuerdo a lo requerido. Así evitará posibles cortos circuitos por deficiencias en el trabajo de uniones, empalmes y protección inadecuada de estos trabajos. -

¿Qué propiedades tienen los materiales conductores y no conductores de electricidad? Conductores: En los conductores sólidos la corriente eléctrica es transportada por el movimiento de los electrones; y en disoluciones y gases, lo hace por los iones. Aislantes: Presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre.

- Si el agua salada es conductora, por que cuando estamos en el mar y metemos aparatos eléctricos, no nos electrocutamos. Porque el voltaje o fuerza electromotriz es mínima comparada con las gran masa de agua del mar, ye so hacer que no nos podamos electrocutar.

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Electricidad y Magnetismo - Averigua cuál es el máximo voltaje que tienen estas baterías de limón o de la papa. La corriente producida (aproximadamente 240 µA con zinc y cerca de 400 µA con magnesio) y también aumenta levemente el voltaje (0.97 V con zinc y 1.6 V con magnesio). Estos números por supuesto dependen de los limones. - Las pilas que se usan en una linterna o en reloj, ¿Crees tú que puedas reemplazarlas por la que has realizado en la experiencia anterior? ¿Por qué? Claro, si se hacen las respectivas conexiones y se abastece con gran cantidad de material entonces es posible sustituirlas por las pilas normales - Investiga que tipo de pilas existen. Y ¿Cuál de ellas son las más comunes? ¿Por qué? Ácidas, alcalinas, de mercurio, solares, atómicas y de hidrógeno. Las más comunes son las ácidas, que se usan en coches y equipos electrónicos portátiles. - Explica la generación y la distribución de la electricidad a un centro poblado. Para poder disfrutar de la electricidad en nuestro hogar, oficina o empresa realiza un complejo recorrido desde los lugares donde se produce pasando por diferentes etapas hasta llegar finalmente a nuestras manos, en forma de luz, sonido, agua caliente o fría, etc. Todo este recorrido desde su generación hasta su entrega final, se realiza en lo que se denomina el sistema de potencia. El sistema de potencia se encuentra dividido en 4 partes fundamentales como lo son: Generación Transmisión Subtransmisión Distribución

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Electricidad y Magnetismo TEMA 2: APRENDIENDO SOBRE ELECTROMAGNETISMO APRENDIZAJE ESPERADO: -

Identificar la relación entre fuerzas eléctricas y fuerzas magnéticas, así como las condiciones físicas para que interactúen. Aprender sobre las leyes de electricidad y magnetismo.

FOCALIZACIÓN: -

¿Crees que haya relación entre los imanes y la corriente eléctrica? Estudios anteriormente hechos explican que efectivamente hay una relación entre estos dos grandes fenómenos. Esto lo comprobaremos al realizar los experimentos de Electromagnetismo.

¿Has escuchado sobre Oersted, Faraday o Lenz? ¿Cómo crees que se pueden relacionar con este tema? Sí anteriormente, he escuchado sobre ellos, aunque no podría explicar su exactitud su intervención en este tema.

HIPÓTESIS - Un campo magnético variable cerca de un conductor generará carga eléctrica o viceversa.

Reflexión: -

En las experiencias de los motores ¿Por qué se produce el movimiento giratorio de los conductores? Porque la corriente eléctrica en contacto con un campo magnético produce ese movimiento, por la misma interacción de estos dos campos.

¿Qué es un motor eléctrico? ¿Cómo es su funcionamiento? Un motor eléctrico es un dispositivo rotativo que transforma energía eléctrica en energía mecánica. Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que 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

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Electricidad y Magnetismo 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. -

En la Experiencia de Oersted o

¿Por qué se movió la aguja? ¿Hacia dónde se orientó la brújula? Porque alrededor de ella, en el conductor recto, se creó un campo magnético por acción de la corriente eléctrica. Se orientó perpendicularmente al conductor.

¿Qué pasó cuando cambiamos la polaridad del circuito? ¿Por qué sucede esto? La aguja se orienta en sentido contrario, porque al cambiar el sentido de la corriente eléctrica, cambiamos también el sentido del campo magnético que se va a generar, y esto se pone en manifiesto en el cambio de dirección de la aguja.

¿Cómo podríamos hacer que la aguja se orientara más rápidamente? Para que la aguja se oriente más rápido, tendremos que aumentar la intensidad de la corriente, y por ende el voltaje que se le suministra al circuito.

¿Qué es un electroimán? Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente. El electroimán más sencillo es una barra de hierro que al envolverlo con un cable de corriente y suministrarle corriente, la barra se magnetiza y todos los hierros quedan pegados y al cortar la corriente, se despegan.

¿Cuál es la diferencia entre un solenoide y una bobina? ¿ Qué relación guardan con el tema de electromagnetismo? No hay gran diferencia entre estos dos instrumentos de generación de electricidad. Aunque usualmente se llama solenoide al enrollado uniforme de un conductor y bobina al enrollado uniforme de un conductor pero en un núcleo hueco aislante. Mayormente las bobinas tienen más enrolladlo de conductor que un solenoide.

¿Por qué aumenta la intensidad del campo magnético en el interior de una bobina que trasporta corriente si le introducimos un trozo de hierro? Porque el hierro al igual que otro material ferro magnéticos poseen dominios magnéticos, que son aéreas magnéticas que poseen en su interior, pero estas regiones magnéticas están desordenadas, al suministrar corriente eléctrica al circuito, estos dominios magnéticos se alinean y hacen que el campo magnético sea mucho más intenso.

¿Qué es inducción magnética? Es la creación de un campo o flujo magnético pero por acción de la circulación de corriente a través de un conductor.

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En la experiencia de la Ley de Faraday y Lenz: o

¿Qué sucede cuando acercas y alejas el imán de la bobina? ¿A qué se debe esto? La aguja del amperímetro se desvía hacia la derecha luego hacia la izquierda. Esto sucede porque cuando acercamos y alejamos el imán estamos haciendo variar el flujo magnético en el interior de la bobina, esta variación va a permitir que se cree una corriente inducida, la cual es registrada por el amperímetro.

¿Qué sucede cuando el imán está detenido en el interior de la bobina? Explica. La aguja queda detenida, ya que no hay una variación de un flujo magnético, por lo tanto no se inducirá ninguna corriente la bobina, y no será registrada en el amperímetro.

¿De qué otra manera puede haber una variación del flujo magnético? Podemos también variar un flujo magnético cuando movemos el conductor que lo atraviesa en este caso la bobina.

Después de observar las experiencias 6 y 7 y 8 explica la relación que existe ente magnetismo y electricidad. La electricidad y el magnetismo guardan mucha relación. Pues cuando una corriente eléctrica fluye por un conductor, alrededor de este se genera un campo magnético, así es como funciona un electroimán, pero también se relacionan cuando un campo magnético variable cerca de un conductor, crea una corriente inducida, este último fenómeno lo podemos ver en los dinamos y alternadores.

¿Qué son las ondas electromagnéticas? Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse. Algunos ejemplos de ondas electromagnéticas son la luz y las ondas de radio.

Aplicación: -

Averigua las biografías de Faraday, Lenz y Oersted y resalta sus aportes al electromagnetismo.

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Michel Faraday Faraday, hijo de una familia pobre, nació el 22 de septiembre de 1791, en la localidad de Newington Butts, situada cerca de Londres. A muy temprana edad tuvo que empezar a trabajar. En sus ratos libres aprovechaba y leía los libros que le llevaban a encuadernar, interesándose especialmente por libros dedicados a la física y la química. Su primer impulso lo recibió en el año 1812, cuando un cliente le regaló entradas para asistir a las 4 últimas conferencias que el químico Sir Humphry Davy ofrecía en la Royal lnstitution. Faraday encuadernó todas las notas que había tomado a lo largo de las sesiones y se las presentó a Davy solicitándole un puesto de trabajo en su laboratorio. Davy lo contrató como asistente en 1813. Los resultados de sus estudios en electricidad y magnetismo lo hacen ser reconocido como padre de la electroquímica y además, abrió paso a la teoría electromagnética de James Clerk Maxwell. En 1934 Faraday enunció leyes sobre la electrólisis, tras observar el fenómeno de la descomposición de sustancias químicas por la acción de una corriente eléctrica. En 1831 intentó reproducir los trabajos de Ampére y Oersted pero en sentido inverso, es decir, produciendo una corriente eléctrica a partir del movimiento de imanes y conductores, descubriendo el principio de la inducción electromagnética. En 1845 descubrió la existencia del diamagnetismo y la desviación del plano de polarización de la luz como resultado de un campo magnético, al atravesar un material transparente como el vidrio. Se trataba del primer caso conocido de interacción entre el magnetismo y la luz. Escribió Manipulación química (1827), Investigaciones experimentales en electricidad (1844-1855) e Investigaciones experimentales en física y química (1859). Michael Faraday falleció el 25 de agosto de 1867; fue sepultado en el Highgate Cementery de Londres.

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Hans Christian Oersted (Rudkobing, Dinamarca, 1777-Copenhague, 1851) Físico y químico danés. Fue consejero de Estado (1828), director del Politécnico de Copenhague (1829) y miembro de la Academia de Ciencias de París. Bajo la influencia de la filosofía romántica de la naturaleza, uno de cuyos principios fundamentales era la unidad de todas las fuerzas físicas, buscó las conexiones entre el magnetismo y la electricidad. Oersted consiguió demostrar tal relación, de un modo muy intuitivo, en 1820: su experimento puso de manifiesto la producción de campos magnéticos por parte de los conductores al ser atravesados por una corriente. Las consecuencias de tal descubrimiento, que evidenciaba además la existencia de una fuerza completamente distinta del tipo de las que estaban en la base de la gravitación newtoniana, serían desarrolladas más adelante por André-Marie Ampère. Oersted fue también el primero en aislar el elemento químico aluminio (1825).

Lenz, Heinrich Lenz, Heinrich Christianovich (1804 1865), físico e ingeniero eléctrico ruso, académico Petersburgo AN (1830). En 1820 entró en Dorpat (hoy Tartu) Universidad. En 1823, sin terminar el curso, se llevó a cabo en la física de la balandra "Enterprise", que recorrió el viaje por el mundo (1823 1826) bajo el mando de O. Kotzebue, que se celebró la investigación oceanográfica, para lo cual en 1828 fue elegido profesor asistente en la Academia de San Petersburgo de la Ciencia. En 1830 fue elegido académico extraordinario en 1834 lo común. En 1836 dirigió el departamento de la física y la geografía física en la Universidad de San Petersburgo, desde 1863 rector de la universidad. En 1833 estableció la llamada la Ley de Lenz para determinar la dirección de las corrientes inducidas. En colaboración con "BS Jacobi Leyes de electroimanes (parte 1 a 2, 1838 1844) dio a métodos de cálculo de los electroimanes (utilizado para los 80. 19. Cuando las leyes estaban abiertas circuito magnético); estableció la reversibilidad de las máquinas eléctricas. El fenómeno de la "reacción de anclaje y para reducir su uso de la transferencia propuesta de las máquinas de cepillo. En 1842, sin embargo los experimentos, la ley de acción de la corriente eléctrica térmica, descubierto en 1841 por J. Joule. Inventado dispositivo para estudiar la forma de la curva de CA. Autor de obras sobre el establecimiento de la resistencia de los metales de la temperatura, sobre los cimientos de la ley de Ohm, la creación de un método balístico para medir el flujo magnético (en colaboración con la norma BS Jacobi)

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Investiga la historia del electromagnetismo.

Historia del Electromagnetismo Desde la antigua Grecia se conocían los fenómenos magnéticos y eléctricos pero no es hasta inicios del siglo XVII donde se comienza a realizar experimentos y a llegar a conclusiones científicas de estos fenómenos.[1] Durante estos dos siglos, XVII y XVIII, grandes hombres de ciencia como William Gilbert, Otto von Guericke, Stephen Gray, Benjamin Franklin, Alessandro Volta entre otros estuvieron investigando estos dos fenómenos de manera separada y llegando a conclusiones coherentes con sus experimentos. A principios del siglo XIX Hans Christian Ørsted encontró evidencia empírica de que los fenómenos magnéticos y eléctricos estaban relacionados. De ahí es que los trabajos de físicos como André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg Simon Ohm, Michael Faraday en ese siglo, son unificados por James Clerk Maxwell en 1861 con un conjunto de ecuaciones que describían ambos fenómenos como uno solo, como un fenómeno electromagnético.[1] Las ahora llamadas ecuaciones de Maxwell demostraban que los campos eléctricos y los campos magnéticos eran manifestaciones de un solo campo electromagnético. Además describía la naturaleza ondulatoria de la luz, mostrándola como una onda electromagnética.[2] Con una sola teoría consistente que describía estos dos fenómenos antes separados, los físicos pudieron realizar varios experimentos prodigiosos e inventos muy útiles como la bombilla eléctrica por Thomas Alva Edison o el generador de corriente alterna por Nikola Tesla. El éxito predicitivo de la teoría de Maxwell y la búsqueda de una interpretación coherente de sus implicaciones, fue lo que llevó a Albert Einstein a formular su teoría de la relatividad que se apoyaba en algunos resultados previos de Hendrik Antoon Lorentz y Henri Poincaré. En la primera mitad del siglo XX, con el advenimiento de la mecánica cuántica, el electromagnetismo tenía que mejorar su formulación con el objetivo de que fuera coherente con la nueva teoría. Esto se logró en la década de 1940 cuando se completó una teoría cuántica electromagnética o mejor conocida como electrodinámica cuántica.

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¿Qué tienen en común las cargas eléctricas y los polos magnéticos? ¿Cuál es su principal diferencia entre los dos? Los imanes ejercen fuerzas unos sobre otros. Se parecen a las cargas eléctricas, pues pueden ejercer sin tocarse fuerzas de atracción y repulsión según sean los extremos de los imanes que se aproximen. Además al igual que las cargas eléctricas, la intensidad de sus interacciones depende de la distancia que los separa. Las cargas eléctricas producen fuerzas eléctricas y las regiones llamados polos magnéticos producen fuerzas magnéticas. El comportamiento de los polos magnéticos se parecen al de las cargas eléctricas en algunos aspectos, pero existe una diferencia de suma importancia. Podemos tener cargas eléctricas aisladas mas no polos magnéticos aislados. Los electrones y protones son entidades por sí mismos. Un cúmulo de electrones no precisa estar acompañado de un cúmulo de protones o viceversa. Sin embargo un polo norte magnético no puede existir sin un polo sur, o viceversa. El polo norte y sur de un imán son como las caras de una misma moneda.

¿Cómo se aplican los electroimanes en nuestra vida? Los electroimanes son los componentes esenciales de muchos interruptores, siendo usados en los frenos y embragues electromagnéticos de los automóviles. En algunos tranvías, los frenos electromagnéticos se adhieren directamente a los raíles. Se usan electroimanes muy potentes en grúas para levantar pesados bloques de hierro y acero, y para separar magnéticamente metales en chatarrerías y centros de reciclaje. Los trenes de levitación magnética usan poderosos electroimanes para flotar sin tocar la pista. Algunos trenes usan fuerzas atractivas, mientras otros emplean fuerzas repulsivas. Los electroimanes se usan en los motores eléctricos rotatorios para producir un campo magnético rotatorio y en los motores lineales para producir un campo magnético itinerante que impulse la armadura. Aunque la plata es el mejor conductor de la electricidad, el cobre es el usado más a menudo debido a su bajo costo, y a veces se emplea aluminio para reducir el peso.

Investiga las aplicaciones de las corrientes inducidas. ¿Son importantes o no? Una de las aplicaciones más importantes de la corriente inducida es el generador electromagnético. Un generador electromagnético consiste en una armadura metálica en la que hay gran cantidad de solenoides. En el interior de esta armadura se coloca un imán muy potente, que se hace girar a mucha velocidad. Debido al movimiento del imán, en los solenoides se produce una corriente eléctrica inducida que se puede transmitir a cualquier hilo conductor externo. En las centrales hidráulicas, el imán del generador electromagnético se mueve gracias al empuje del agua; en las centrales térmicas, el imán se mueve gracias al empuje del vapor.

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¿Qué es un dinamo, un alternador, un generador y un transformador? ¿Qué relación guarda cada uno con este tema de electromagnetismo?

Dinamo

Alternador

Generador

Transformador

Es un generador eléctrico destinado a la transformación de energía mecánica en eléctrica mediante el fenómeno de la inducción electromagnética.

Un alternador es el que transforma la energía mecánica en eléctrica generando así una corriente alterna que es aquella en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente.

Es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica.

Un transformador es un aparato con el que se puede convertir una tensión alterna en otra más alta o más baja, y consta de dos bobinas acopladas magnéticamente.

¿En qué se parece un galvanómetro a un motor eléctrico sencillo? ¿Cuál es la diferencia fundamental entre dichos aparatos? El galvanómetro y el motor se parecen en que ambos funcionan a base de bobinas colocadas en campo magnético. Cuando pasa una corriente por las bobinas las fuerzas que se ejercen sobre el alambre las hacen girar. La diferencia Fundamental es que el giro máximo de la bobina del galvanómetro es media vuelta, mientras que la bobina (armadura) del motor puede efectuar muchas revoluciones seguidas. La corriente en la armadura de un motor se invierte cada vez que la armadura da media vuelta.

¿Qué función desempeña el campo magnético terrestre respecto a la radiación cósmica? Los campos magnéticos pueden desviar partículas cargadas. Y esto es muy bueno ya que el campo magnético terrestre desvía partículas cargadas provenientes del espacio exterior. De no ser así, la intensidad de los nocivos rayos cósmicos que bombardean la superficie de la Tierra sería mucho mayor.

¿Cuáles son las causas posibles del campo magnético terrestre, según los geofísicos? La mayoría de los estudiosos de las ciencias de la Tierra piensan que el campo magnético terrestre se debe al movimiento de partículas cargadas que giran en el interior del planeta. Dado el gran tamaño de la Tierra, la rapidez de las partículas cargadas tendría que ser menor que un milímetro por segundo para producir el campo. Otra posible explicación del campo magnético terrestre son las corrientes de convección que se originan debido al calor del núcleo. El calor de la Tierra se debe a la energía nuclear que se libera en el proceso del decaimiento radioactivo. Tal vez el campo magnético de la Tierra sea producto de la combinación de las corrientes de convección con los efectos de rotación terrestre.

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Da un ejemplo donde se practique esta propiedad del aluminio de impedir el paso de las ondas electromagnéticas. Cuando hay rayos eléctricos el coche sirve para cubrirse de ellos, La estructura de un coche es metálica. Si nos metemos en el interior del coche, lo que hacemos es meternos en una jaula de Faraday. Si nos metemos en una jaula de Faraday, es como si nos metiéramos en el interior de un conductor, y el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio es nulo. Esto quiere decir que el coche al ser conductor de la electricidad, aunque reciba la energía del campo eléctrico generada por un rayo, dentro el campo electromagnético se anula completamente. Esto sucede porque todo el coche queda al mismo potencial (el que sea) y como nosotros estamos dentro, no tenemos diferencia de potencial, que es lo necesario para que se produzca una corriente eléctrica. El coche se ha convertido en una coraza electromagnética. Aun y así, tiene puntos débiles a evitar por la posibilidad de encontrarnos con una desagradable diferencia de potencial: las ventanas y las tomas de aire.

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Laboratorio Virtual

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Abre los siguientes enlaces y experimenta virtualmente. Así conocerás y aprenderás mucho más sobre la Electricidad y el Magnetismo.

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Electricidad y Magnetismo LABORATORIO VIRTUAL: CIRCUITOS ELĂ&#x2030;CTRICOS

http://atenex2.educarex.es/ficheros_atenex/bancorecursos/19255/contenido/index.html

LABORATORIO VIRTUAL: CONDUCTORES Y AISLANTES http://www.ucm.es/info/diciex/programas/quimica/pelis/conductores.swf

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LABORATORIO VIRTUAL: LEY DE FARADAY http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/elecmagnet/faraday/fem/induccion.swf

LABORATORIO VIRTUAL: LEY DE LENZ http://www.fisica.uh.cu/Biblioteca/animaciones/interactivas2/lenz.swf

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LABORATORIO VIRTUAL: ELECTROMAGNETISMO http://rabfis15.uco.es/proyecto/simulaciones.aspx

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Curiosidades y Juegos

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Lee estos pequeĂąos artĂculos interesantes sobre el Mundo de la Electricidad y el Magnetismo.

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LA ELECTRICIDAD: CURIOSIDADES HISTÓRICAS La corriente eléctrica se descubrió por casualidad por Luigi Galvani. En 1786 mientras diseccionaba una rana, un ayudante produjo una chispa con una máquina electrostática situada en la misma habitación; la chispa causó una corriente eléctrica que conectó con Galvani y, a través de su escalpelo metálico, paso a la rana muerta, que contrajo sus músculos. Estudiando el fenómeno, Galvani llamó electricidad animal a lo que después se llamó corriente eléctrica. Este descubrimiento probablemente inspiró la legendaria criatura llevada a la vida por doctor Frankenstein a través del poder eléctrico de un rayo (probado por Franklin en 1751), novela escrita en esa época por Mary Shelley.

POR QUÉ LAS PLANCHAS ELÉCTRICAS SE CALIENTAN TANTO Todos sabemos bien que el frotamiento produce calor. Basta recordar lo que nos sucede al bajar por un tobogán o cuando frotamos fuertemente un objeto con un trapo. De la misma manera la corriente eléctrica produce calor al frotar contra el conductor por el cual viaja. Se comprende que cuanto mayor sea la resistencia del conductor, mayor será el frotamiento y, en consecuencia, la cantidad de calor que produce. Basta realizar la siguiente experiencia: tocando los conductores una vez abierto el circuito, observaremos que mientras los conductores gruesos permanecen fríos, el conductor delgado se calienta mucho y puede llegar hasta fundirse. Esto es lo que se aplica en los aparatos eléctricos destinados a producir calor. En las planchas, el alambre interior es largo, por eso se coloca en zigzag, delgado y hecho de una sustancia que sea mala conductora; en general, aleaciones especiales. Por eso la plancha se calienta tanto.

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BIOMAGNETISMO Hay algunos seres vivos que tienen imanes en su interior que funcionan a modo de brújulas. Es el llamado biomagnetismo. Parece ser que a este fenómeno se debe la capacidad de orientarse de las aves migratorias. Algunas bacterias sintetizan de forma natural granos de magnetita (óxido de hierro, de fórmula Fe3O4) con un solo dominio, que se alinean y dan lugar a brújulas microscópicas, lo que les permite orientarse. Se han encontrado cristales de magnetita dentro del cráneo de la paloma, conectados a gran cantidad de nervios. Gracias a ello, las palomas saben orientarse longitudinalmente al campo magnético, es decir norte-sur y este-oeste, y también según la latitud, es decir, según la inclinación de dicho campo. También se han hallado sustancias magnéticas en otros organismos como las abejas, mariposas monarca, los topos, las tortugas marinas e incluso en el tejido cerebral humano.

TARJETAS DE CRÉDITO Una de las muchísimas aplicaciones de los campos magnéticos son las bandas magnéticas de las tarjetas de crédito, de teléfono Éstas guardan la información a través de diminutos dominios magnéticos. El lector consta de una pequeña bobina en la que se induce una corriente eléctrica al paso de la tarjeta. Por ello, suele estropearse la tarjeta cuando ésta se acerca a intensos campos magnéticos.

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RESONANCIA MAGNÉTICA Las resonancias magnéticas son un análisis seguro e indoloro en el cual se utiliza un campo magnético y ondas de radio para obtener imágenes detalladas de los órganos y las estructuras del cuerpo. El equipo de resonancia magnética está conformado por un gran imán con forma de anillo que suele tener un túnel en el centro. Los pacientes se ubican en una camilla que se desliza hacia el interior del túnel. Durante el examen, las ondas de radio manipulan la posición magnética de los átomos del organismo, lo cual es detectado por una gran antena y es enviado a una computadora. La computadora realiza millones de cálculos que crean imágenes claras y en blanco y negro de cortes transversales del organismo. Estas imágenes se pueden convertir en fotos tridimensionales (3D) de la zona analizada. Esto ayuda a detectar problemas en el organismo. Las resonancias magnéticas se utilizan para detectar una variedad de afecciones, entre las que se encuentran los problemas cerebrales, de la médula espinal, el esqueleto, el tórax, los pulmones, el abdomen, la pelvis, las muñecas, las manos, los tobillos y los pies. En algunos casos, proporciona imágenes claras de partes del cuerpo que no se pueden ver con tanta claridad con las radiografías, las tomografías computadas o las ecografías.

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J E R I U Y G Y G M S G N M N U G S M Ñ S

K T L K U H R H H W W F R U O V V H G H Ñ

G O L E L A R A P T Ñ R H F R H V S D R M

I U K K C O N T I N U A H H T S K D Z M V

S L G K K T Y D T D T T U S E D K F T F R

P E X D W Y R D S O I R E P M A Ñ S R Z Q

C I R C U I T O E L E C T R I C O Y O Q G

O P W I O D T D D P T S O I T L O V T Z R

W I G X E Z T S U I Ñ R M T L N Y Ñ C Ñ G

R L U K S D K N X D N V R A O Y G R U Q Z

R Z Z U P A N R E T L A O R V K Ñ Z D L T

W K D O R T E M I R E P M A V R W Q N D D

P I D S W E X T T L T P T I N K I D O H D

P Y C O R R I E N T E E L E C T R I C A A

P K L L Y R L Ñ K P P K Y G I A Y T H Ñ Y

PREGUNTAS:

§ § § § § §

§ § § §

Es la parte de la física que estudia los fenómenos eléctricos relacionados con las cargas eléctricas: ___________________. Es el movimiento de cargas eléctricas de un punto a otro: ______________________. Es un conjunto de elementos que permiten el paso de electrones, manteniendo así una corriente eléctrica: __________________. Material que permite el paso y la conducción de corriente eléctrica: __________________. Cuando la corriente tiene un solo camino para su conducción, se dice que es un circuito en: _________________________. Cuando la corriente tiene unos varios e independientes caminos para su conducción, se dice que es un circuito en: _________________________________. La corriente eléctrica se mide en: __________ con: ________________. El voltaje se mide en:_________________con: ___________________. En una linterna, presenciamos corriente: ________________________. En las subestaciones presenciamos corriente: _____________________.

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La cantidad de voltaje que llega a las casas del Perú es: a) b) c) d)

225 250 220 320

V V V V

¿Cuál no es un elemento de un circuito? a)

Generador

Conductor

Elementos de maniobra

Solidificador

En qué forma de un conductor el campo magnético se concentra más: a) b) c) d)

Conductor recto Conductor en espira Conductor embobinado. Conductor estirado

¿Quién descubrió el fenómeno de la inducción electromagnética? a)

Lenz

Faraday

Oersted

Ampere

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MATERIALES §

El cartón donde está el juego.

4 piezas (botones, chapitas, tapitas, etc.).

Una hoja en blanco para desarrollar el problema.

Un lapicero.

Un dado

2 jugadores es lo mínimo y lo máximo son 4.

Un árbitro.

REGLAS DEL JUEGO 1.- Cada jugador tiene un turno, avanza según el número que salga en el dado. 2.- Se necesitan de 2 jugadores. 3.- Si la pieza del jugador se encuentra de tras de la de su contrincante y el dado sale el numero 1 automáticamente la pieza del contrincante tiene que regresar al primera pregunta y volverlo a desarrollar. 4.-Cada jugador puede empezar siempre y cuando desarrolle correctamente el problema. 5.- Ganará el jugador que logre llevar sus 4 piezas hacia el triangulo de su color correspondiente. 7.- El ejercicio que les corresponde es depende al color que está en su contorno.per 6.-Esta terminantemente prohibido hacer cualquier trampa.

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Para mayor informaci贸n, observa y aprende de estos videos.

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Electricidad y Magnetismo Historia de la electricidad http://www.youtube.com/watch?v=ySYeSiAEpiY

Circuitos elĂŠctricos http://www.youtube.com/watch?v=bMxJ6efYNH4

La Electricidad http://www.youtube.com/watch?v=bMxJ6efYNH4

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Electromagnetismo 1 http://www.youtube.com/watch?v=nePqOzswtfQ

Electromagnetismo 2 http://www.youtube.com/watch?v=KCTyvDuDdD8

Bibliografía Heros, R y Mendoza, J (2008). Ciencia, Tecnología y Ambiente. Perú. Santillana S.A Alfaro, E (2008). Física, Geometría y Trigonometría. Perú. Emdecosege S.A Manual de Teoría de Electricidad y Magnetismo. Ministerio de Educación Manual de Experimentos de Electricidad y Magnetismo. Ministerio de Educación http://experimentoscaseros.net/2010/10/neon-casero-y-facil/ http://www.unesa.net/unesa/html/programaeducativo/actividadeselviaje/activi da4.htm http://www.crealotumismo.com/2008/05/02/hacer-un-simple-juego-electrico/ http://www.edenorchicos.com/edenorchicos/jsp/paginas/limon.jsp Pila de papa http://www.kidzworldespanol.com/articulo/1095-ciencia-detrasde-la-papa#ixzz1ZChK5sg6 http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-11/PR11.htm http://forum.lawebdefisica.com/threads/17710-Motor-el%C3%A9ctricomuy-f%C3%A1cil http://www.supermagnete.de/spa/project1 http://www.youtube.com/watch?v=CIXof1QoCTo&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=RwphBcmfoqU&feature=player_embe dded http://www.youtube.com/watch?v=1NG12ey50eI

https://sites.google.com/site/danirocha51/home/videos-sobrefenomenos-electricos-y-demostracion-de-diversas-leyes-electricas/elexperimento-de-oersted http://www.youtube.com/watch?v=78DzsVhvs8c&feature=related