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Campo magnético
producido por un conductor recto
URL Imagen: http://www.physics.upenn.edu/~pcn/Gifs/oersted150.jpg
Docente del curso: Prof. Dr. Gustavo Klein
Visita N°5 Didáctica III Francesca Accinelli
Profesorado en Física
Instituto de Profesores “Artigas” Montevideo 2015
Fecha: Martes 15/08/2015
Liceo: Nº 63. Grupo: 4°3.
RESUMEN
Horario: 8:10-8:55.
Hasta ahora se ha tomado el modelo ondulatorio de la luz como válido
para explicar fenómenos lumínicos que el modelo corpuscular no pudo
(interferencia, difracción). Al retomar la clasificación de ondas, se
entiende la luz como una onda electromagnética que es parte del
espectro electromagnético. Se explicó previamente la modelización de
la onda electromagnética, así como lo que entendemos por campo
magnético y campo eléctrico. Sin embargo, aún no se han vinculado
ambos. En esta clase se da paso a mostrar el primer experimento que
vinculó la electricidad con el magnetismo: el efecto Oersted.
Lugar: Salón de Clases Salón 10 (2do piso)
LAB
ESCALERA
CLASE PREVIA: Corriente eléctrica.
CLASE SIGUIENTE: Actividad experimental. Campo producido por un
solenoide.
RAMPA
10
Uso del salón: Sillas dispuestas en forma tradicional. Lugares acordados
según coordinación.-ver anexoFUNDAMENTACIÓN
Esta primera vinculación a nivel de la práctica docente de la corriente y el
magnetismo, coincide cronológicamente con la primera vinculación
histórica experimentada por Oersted. La clase se desarrollará sobre la base
de lo aprendido previamente acerca del campo magnético: En directa
analogía con las líneas de campo y campo generado por un imán, se buscará
que el estudiante afirme y extrapole estas propiedades, aplicándolas esta
vez, a la situación de una segunda fotografía con limaduras de hierro, que
muestra las generadas por un conductor. Se pasará a explicar la vinculación
con la corriente, en base a la regla de la mano derecha. Se planteará lo
sucedido en la primera muestra de Oersted al público en su época (sus
dificultades en la primera exposición por no contar con el campo magnético
terrestre). Como extensión y forma de evaluación se preguntará como
podría ser el campo de una espira.
OBJETIVOS CONCEPTUALES
Comprender que la electricidad y el magnetismo están relacionados
Predecir cualitativamente el campo magnético producido por un
conductor recto al circular corriente por él.
Predecir cualitativamente el campo magnético resultante del
producido por el conductor y por la Tierra.
OBJETIVOS PROCEDIMENTALES
Comprender la regla de la mano derecha
Conocer la orientación del conductor respecto del campo magnético
terrestre necesaria para poder apreciar un cambio en la aguja
magnética.
OBJETIVOS ACTITUDINALES
Escuchar activamente y participar en clase
MATERIALES
Fotografías de líneas de campo producidas por imán recto y de líneas
de campo producidas por conductor recto.
Láminas de acetato
Pizarrón
Marcadores
INICIO 5 min
Se hace un pequeño resumen de lo dado en la segunda unidad, y se menciona que el concepto de electromagnetismo implica que el campo eléctrico y el
magnético están conectados: No sólo los materiales magnéticos generan un campo en sus inmediaciones, y que el electromagnetismo surge cuando
Oersted (1820) visualiza el cambio que experimenta la posición de una brújula cuando se encuentra cerca de un conductor por el que circula corriente
eléctrica.
DESARROLLO
PARTE A 20 min Se presenta la fotografía 1A en el pizarrón, pidiendo a los estudiantes que identifiquen qué está representado allí. Se solicitará a un
estudiante que represente sobre la misma (acetato) las líneas de campo en dicha fotografía (será necesario marcar polos en el imán) y el Campo
magnético en una zona determinada de las inmediaciones del imán (1B). Se presenta entonces la fotografía 2A, pidiendo a otro estudiante que pase a
representar líneas y campo pero esta vez sobre la imagen del conductor. Surgirán dudas sobre el sentido del vector campo en un punto determinado, y
para esto se mostrará la regla de la mano derecha (imagen 5) vinculando el sentido de la corriente con el sentido del campo. Se representa esto sobre la
fotografía 2A(acetato). (Ver imagen 1B y 2B). Como la perspectiva de la imagen 2 puede confundir al estudiante, se pasará a la representación en un
plano, identificando cruz como cola de flecha y punto como punta de flecha para dar sentido a la corriente. (Ver imagen 3 y 4). Se establecerá que el
campo es proporcional a la intensidad de corriente e inversamente proporcional a la distancia al conductor, sin entrar aún en la expresión matemática
que involucra a la constante magnética.
PARTE B 10 min Se menciona que según diversos historiadores (entre ellos video de Universo Mecánico que se compartió previamente en Facebook)
Oersted no tuvo éxito en su primera exposición al público de su experimento, dado que la brújula no se movió en absoluto cuando conectó el conductor
a la corriente batería. Se pregunta por qué puede haber pasado esto. Los estudiantes responderán diferentes opciones, finalmente se concluye que tiene
que ver con la posición del conductor respecto del campo magnético terrestre: Si el conductor se coloca en forma perpendicular a la brújula inicialmente
en reposo, la misma no sufrirá cambios, dado que los vectores tierra y inducido serán colineales. Se dice que luego de que el público se retirara, el
ayudante de Oersted modificó la configuración logrando que sí hubiera cambios. (Ver figura de portada). Se pedirá un ejemplo de una configuración de
forma que los campos no sean colineales. Estas situaciones se analizarán nuevamente en una siguiente clase experimental.
CIERRE 10 min
Como forma de evaluación de lo aprendido se plantea la situación para dos conductores, dando inicio al estudio del campo de un solenoide. Se pide que
un estudiante pase a dibujar el campo en una zona del espacio entre dos conductores cuyas corrientes están orientadas en forma asimétrica (uno hacia
arriba y el otro hacia abajo). Deberá dibujar el campo resultante. A continuación se presentará una última imagen (figura 6A) de un solenoide y se pedirá
que se represente sobre ella (acetato) el campo magnético en su interior (figura 6B) dejándolo eventualmente como una tarea domiciliaria.
Anexo:
Fotografías, representación y pizarrones
1A
2A
1B
2B
3
4
5
6A
6B
Campo magnético producido por un conductor recto
Detalle de proceso de figura 2:
Bibliografía
Egaña, E., Berruti, M., & González, A. (2014). Interacciones. Montevideo : Contexto.
PSSC. (1971). Física. Massachusetts: Education Development Center.
Reitz, Milford, & Christy. (1979). Fundamentos de la teoría electromagnética. Massachussets: Addison-Wesley Publishing Company.
Suárez, A., Vachetta, M., & Bonda, E. (2010). Electromagnetismo cuántica y relatividad. Montevideo: El mendrugo.
https://www.youtube.com/watch?v=YlwXUgh8_68
https://www.youtube.com/watch?v=lMnPJa679lk