APLICACIONES ELECTROMAGNÉTICAS:
EL MOTOR ELÉCTRICO
CN.F.5.1.55. Explicar el funcionamiento del motor eléctrico por medio de la acción de fuerzas magnéticas sobre un objeto que lleva corriente ubicada en el interior de un campo magnético uniforme.
- Vida cotidiana: Si usas una licuadora, un ventilador o una lavadora, puedes entender cómo la energía eléctrica se transforma en movimiento para hacer funcionar el aparato.
- Contexto social / académico: En ingeniería, electrónica o automatización, el motor eléctrico permite analizar cómo la corriente y el magnetismo producen movimiento en máquinas y sistemas reales.
Observa con atención la imagen de portada, en la que se aprecian bobinas, A partir de lo que ves, analiza cómo crees que interactúan la corriente eléctrica, el alambre enrollado y el campo magnético en este tipo de montajes.
Luego, responde las siguientes preguntas:
- Si los alambres de una bobina están tan juntos entre sí, por qué crees que no se produce un cortocircuito?
- ¿Qué crees que ocurre alrededor de una bobina cuando por ella circula corriente eléctrica?
- ¿Por qué piensas que los alambres se enrollan en forma de espiral o bobina y no se dejan rectos?
- ¿Qué relación imaginas que puede existir entre la corriente eléctrica y la generación de campos magnéticos en aparatos como motores o transformadores?
10 minutos para desarrollar la etapa
En 10 minutos, observa los siguientes videos sobre bobinas, anota las ideas principales.
Durante los próximos 10 minutos, presta atención a la explicación de tu educador sobre el campo magnético en una bobina. Aprovecha este momento para aclarar dudas, profundizar en las ideas que leíste y escucha con atención y participa si tienes preguntas o comentarios.
En 10 minutos elabora un formulario que incluyan las fórmulas necesarias para calcular campos magnéticos en bobinas.
Guarda este formulario en una carpeta ya que a lo largo de este ciclo escolar lo utilizaremos para diversas actividades.
Un transformador es un elemento que permite modificar el voltaje de la corriente alterna, reduciéndolo o elevándolo según el tipo de dispositivo, consiste en una bobina envuelta alrededor de un núcleo de hierro.
Formen grupo de 4 personas, y obtengan los siguientes materiales.
- 1 transformador con tap central
- 1 multímetro (uno por curso)
- Enchufe con cable
- Pinza o alicate
- Destornilladores
- Taipe
Con ayuda del educador, conectarán de forma segura la entrada del transformador a un enchufe con cable previamente preparado, utilizando borneras y aislamiento adecuado. Luego, usando el multímetro en voltaje AC, medirán los valores de voltaje entre los distintos terminales de salida del transformador.
En tu libreta digital, anota los valores de cada salida del transformador.
El principio de funcionamiento de un motor eléctrico se basa en la interacción entre una corriente eléctrica y un campo magnético. Cuando la corriente circula por una bobina ubicada dentro de un campo magnético, aparece una fuerza que puede producir movimiento.
En los mismos grupos de 4, construiremos un motor sencillo, para lo que necesitaran:
- Alambre barnizado
- 1 pila
- 2 llaves
- 1 iman
- Taipe
- Estilete.
Realicen una bobina con el alambre barnizado, rapsando los extremos:
Las llaves se colocarán como soportes conductores a los lados de la pila, la bobina quedará suspendida entre ellas y el imán se ubicará cerca de la pila y de la bobina. Una vez armado el sistema correctamente, observarán cómo la bobina comienza a girar.
Pueden tomar de referencia el siguiente tutorial:
Tú educador seleccionará 3 ejercicios, de este banco de ejercicios de campo magnético en una bobina.
Luego, con ayuda de una herramienta de inteligencia artificial, deberán analizar cada ejercicio, obtener su resolución y, sobre todo, comprender el procedimiento paso a paso.
Apóyate en este prompt:
“Resuélveme este ejercicio paso a paso, como si fueras un profesor de Física. Explícame de forma clara y sencilla qué datos se usan, qué fórmula debo aplicar, por qué se utiliza esa fórmula, cómo se reemplazan los valores y cuál es la respuesta final. Quiero entender el procedimiento, no solo obtener el resultado.”
Ingresa al siguiente simulador, sobre motor eléctrico
Utiliza el simulador del motor eléctrico manteniendo constantes todos los parámetros indicados en la hoja guía, excepto el número de espiras, el ángulo inicial y el campo magnético. Para cada caso, observa el comportamiento del motor, registra el sentido de giro y calcula el flujo magnético correspondiente. Luego, compara los resultados obtenidos para analizar cómo influyen estas variables en el funcionamiento del sistema. Anota todos los datos, cálculos y observaciones en la hoja guía.
200 minutos para desarrollar la etapa
Has sido invitado a una convención de Física en Kruger School Cuenca, en la que participarás como expositor con un breve texto académico para explicar uno de los principios más importantes de la tecnología moderna: el funcionamiento del motor eléctrico.
Para esta presentación, redacta un ensayo de máximo una hoja en Word en el que expliques el funcionamiento del motor eléctrico, tomando como base la acción de las fuerzas magnéticas:
En tu ensayo deberás desarrollar, de manera clara y ordenada, cómo interactúan la corriente y el campo magnético, por qué esa interacción puede producir movimiento y cómo este principio permite el funcionamiento de un motor eléctrico. Puedes apoyar tu explicación en ejemplos, esquemas sencillos o referencias a montajes experimentales trabajados en clase.
IMPORTANTE:
No se evaluará solamente la presentación escrita del ensayo, sino principalmente tu capacidad para explicar con claridad cómo actúan las fuerzas magnéticas sobre un conductor con corriente dentro de un campo magnético uniforme y cómo este fenómeno da origen al funcionamiento del motor eléctrico.
15 minutos para desarrollar la etapa
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.