Para concluir esta unidad vamos a reproducir —en equipos de trabajo— el experimento que utilizó Michael Faraday para comprobar la generación de ener gía eléctrica por inducción magnética, que se conoce como Dínamo de Faraday. Para ello, seguiremos los pasos del proyecto técnico que acabas de estudiar.
1. Identificación de una necesidad. Producir electricidad por inducción magnética.
2. Delimitación del problema. Utilizar el dínamo de Faraday.
3. Búsqueda de información. En Internet recaba información relacionada con el dínamo de Faraday, su funcionamiento, las partes que lo integran, su construcción, los principios físicos que utiliza.
Resumen de apoyo
Esencialmente consta de un disco metálico (cobre o aluminio) que gira dentro del campo magnético producido por los polos contrarios de un imán per manente. Cuando los extremos de un alambre con duc tor se apoyan sobre el eje y la periferia del disco, una corriente continua fluye a través del alambre, llega al dispositivo eléctrico (foco, led o multímetro) y lo hace funcionar. La parte que se apoya sobre la periferia del disco se conoce como cepillo y de pre ferencia debe ser del mismo material que el disco para que la potencia eléctrica sea constante. Al invertir el sentido de la rotación, la corriente gene rada también cambia su sentido; lo mismo ocurre cuando se invierte la polaridad del imán.
4. Alternativas de solución. La máquina consiste, pues, en un disco de metal que gira entre los polos de un imán accionado por una manivela, como se muestra en el esquema.
Como alternativa al disco de metal, puedes utilizar un disco de unicel forrado de papel aluminio. También puedes construir el eje y la manivela con trozos cilíndricos de madera; los soportes y la estructura general, con cartón. En caso de no contar con un imán en forma de herradura, puedes utilizar dos imanes rectangulares o
circulares, sólo debes asegurarte de que los polos que quedan frente a frente sean contrarios: uno positivo y otro negativo. Como dispositivo de iluminación puedes utilizar un led de bajo voltaje o el multímetro del taller, el objetivo es comprobar que se está generando corriente eléctrica.
5. Planeación. ¿Qué se va a hacer? Reproducir el dínamo de Faraday para generar electricidad por inducción magnética.
¿Cómo se va a hacer? Construir una máquina simple, donde un disco de metal gire dentro del campo magnético del imán por acción de una manivela. Tanto el disco como el imán deben sostenerse sólidamente en sus respectivos soportes. El cepillo debe estar en contacto permanente con el disco para que la corriente fluya. El cable conductor parte del cepillo, llega al dispositivo eléctrico y cierra el circuito en el eje del disco.
¿Qué recursos se necesitan? Un disco de metal, una manivela, imanes, soportes para el disco y los imanes, cables conductores, un cepillo y un dispositivo eléctrico. ¿Dónde se obtendrán los recursos? Ubica los proveedores de los recursos mencionados en el punto anterior dentro de tu comunidad.
¿Quién es responsable de cada tarea? Como se trata de un trabajo en equipo, las tareas deben repartirse equitativamente.
¿Cuánto tiempo tomará cada tarea? Calculen en equipo el tiempo que tomará cada tarea y pongan un límite razonable de acuerdo con su calendario escolar.
6. Preparación. Una vez terminada la planificación, deben recopilar los mate riales determinados.
7. Producción. Cada miembro del equipo realiza la actividad que le corres ponde.
8. Ejecución. En esta etapa se unen las actividades realizadas por cada miem bro del equipo y se arma la máquina planeada.
9. Evaluación. Realicen la estimación del resultado: ¿la máquina produce ener gía eléctrica? ¿Cuánta energía produce? ¿Puede mejorar su funcionamiento? ¿Qué mejoras propone cada miembro del equipo? Compartan sus experien cias y conclusiones con el grupo.
Átomo Está integrado por dos partes fundamentales: un núcleo, circundado por una nube de electrones que trazan órbitas muy precisas alrededor del primero. Electrones Protones Neutrones Cargas electrostáticas Los protones tiene carga positiva (+), los electrones carga negativa (-).
Atracción y repulsión entre cargas eléctricas
Cargas iguales se repelen y cargas contrarias se atraen. Magnetismo La capacidad de ciertos materiales para ejercer fuerzas de atracción o repulsión sobre otros. Campo electromagnético La fuerza que ejercen entre sí las cargas positivas y negativas de un cuerpo crea un campo de fuerza electromagnético a su alrededor. Culombio Conjunto de aproximadamente 6.28 trillones de electrones.
Ley de Culombo La fuerza de atracción o repulsión entre dos cuerpos con cargas electrostáticas es proporcional a la intensidad de la carga presente en cada uno de ellos, dividida por el cuadrado de la distancia que los separa. Banda de conducción Última órbita del átomo que contiene los electrones libres, aquellos que pueden desplazarse de un átomo a otro dentro del cuerpo que los contiene y generan la corriente eléctrica. Corriente eléctrica Es generada por el movimiento de los electrones libres dentro de un cuerpo cuando saltan de la banda de conducción de un átomo a otro al aplicarles energía (calor, luz o electricidad). Amperio (A) Unidad de medida de la corriente eléctrica, equivalente de un culombio que pasa por un punto fijo cada segundo (1C/s = 1A). Circuito eléctrico Es el recorrido que hace la electricidad desde su punto de origen en la fuente de energía hasta su regreso al mismo.
Diferencia de potencial o tensión Energía necesaria para poner en movimiento a los electrones y crear así una corriente eléctrica. Voltios (V) Unidad de medida de la tensión. Se requiere 1 voltio para mover 1 culombio a través del circuito, lo cual representa 1 joule de trabajo. Voltaje El conjunto de voltios que se aplica a un circuito dado. También se le conoce como fuerza electromotriz porque es la fuerza que se requiere para mover cierta cantidad de electrones. Watts (W) Son voltios medidos en el tiempo y se expresan con la fórmula: 1 watt = 1J/s, porque un joule es el trabajo que requiere de un voltio para mover un culombio. Inducción magnética Es la técnica de generación de electricidad por magnetismo con ayuda de la energía mecánica. Cuando un material conductor rota dentro del campo de fuerza magnético de un imán permanente, los electrones libres del metal comienzan a moverse, creando una corriente eléctrica.
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BLOQUE
Contenido
2. meDios Técnicos
2.1 Herramientas, máquinas e instrumentos como extensión de las capacidades humanas.
2.2 Herramientas, máquinas e instrumentos: sus funciones y su mantenimiento.
2.3 Las acciones técnicas en los procesos artesanales. 2.4 Conocimiento, uso y manejo de las herramientas,
máquinas e instrumentos en los procesos artesanales. 2.5 Aplicaciones de las herramientas y máquinas en nuevos
procesos según el contexto.
2.6 Herramientas, máquinas e instrumentos en la resolución de problemas técnicos y el trabajo por proyectos en los procesos productivos.