Conectando en Serie

Nivel: Primaria (11-12 años) | Autor(es): Material traducido de La main à la pâte | País: Francia | Fecha de publicación: 21/01/2013

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Referencias didácticas

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Propósitos

 

Los estudiantes identificarán los elementos comunes entre un sistema eléctrico y un sistema hidráulico.
Identificarán cómo cambian la corriente eléctrica y el voltaje cuando se agregan o se retiran componentes del circuito en serie.


Descripción

En esta actividad se recoge la experiencia de las sesiones anteriores para empezar la exploración de circuitos eléctricos en diferentes configuraciones.
La primera configuración son los circuitos conectados en serie, donde hay un único camino de corriente que atraviesa todos los componentes del circuito.
Los estudiantes exploran el comportamiento del voltaje y la corriente eléctrica al quitar o colocar componentes en el circuito o al conectar otra batería en serie.
Hay diferentes niveles de profundización en la experimentación, de manera que el profesor o la profesora puede avanzar en la actividad de acuerdo a las características del grupo.
La exploración se apoya en la construcción de una analogía entre los sistemas eléctricos e hidráulicos, tanto dentro como fuera del aula.
Esta analogía se seguirá trabajando en las próximas sesiones, incorporando más componentes y construyendo otras relaciones entre los sistemas.
Por esta razón sigue siendo importante retomar el trabajo de la actividad para explorar el entorno al comienzo de la siguiente sesión.

 

Conceptos claves
Recordemos algunos conceptos claves sobre la electricidad.
El voltaje es una medida de la cantidad de fuerza eléctrica que posee una fuente de energía (una batería, una hidroeléctrica o el rayo de una descarga eléctrica).
Esta medida está relacionada con la diferencia de potencial entre los dos polos de la batería, es decir, la diferencia de cargas acumuladas, positivas y negativas.
El voltaje se mide en voltios (V).
La corriente eléctrica es el flujo de electrones a través de un material determinado, debido a la fuerza eléctrica o el voltaje entre sus extremos.
La corriente eléctrica es directamente proporcional al voltaje, y se mide en amperios (I).
Los materiales por donde circula una corriente eléctrica tienen una resistencia eléctrica determinada. Esta resistencia define la capacidad del material para permitir el paso de electrones cuando se ha aplicado un voltaje.
La resistencia eléctrica de mide en ohmios (W)
 
Circuitos conectados en serie
En esta sesión se construyen circuitos con componentes conectados en serie, es decir, en secuencia uno detrás de otro.
La principal característica de este tipo de circuitos es que tienen un único camino de corriente que atraviesa todos los componentes, por lo cual el valor de la corriente disminuye a medida que se conectan más componentes al circuito serie.
El valor de voltaje de la batería se reparte entre los componentes conectados, de acuerdo a su resistencia y según determina la ley de Ohm:
La ventaja de las conexiones en serie tiene que ver con el control del paso de corriente (interruptores y sensores) y la suma de voltaje de las baterías conectadas en serie (teniendo en cuenta la polaridad).

 

A continuación se resumen las configuraciones en conexión serie utilizadas en esta actividad:
 
 

 

Es deseable un espacio de trabajo amplio, bien iluminado y con mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de 4 estudiantes.
Las actividades de inicio y de cierre se realizan con todo el grupo. Es importante contar con un espacio abierto, organizado en círculo o similar para que todos los participantes puedan verse.

Sugerencias Didácticas

 

La actividad ocurre en cuatro momentos:
 
El primero para recordar las sesiones anteriores en el que los estudiantes
hacen un recuento de lo que han aprendido hasta el momento.
El segundo de exploración de ideas para identificar referentes previos.
El tercero de experimentación en el que los estudiantes prueban
conectando componentes eléctricos en serie.
Y el cuarto de cierre y reflexión en el que obtienen conclusiones acerca
de los diferentes circuitos armados.

 

 

Recordar las sesiones anteriores
El profesor o la profesora organizará equipos de 4 estudiantes y dará las indicaciones generales para esta actividad.
La actividad empieza con un recuento de los temas vistos hasta el momento.
Puede hacerse a manera de diálogo mientras el profesor o la profesora registra en el tablero. A continuación se proponen algunos elementos para guiar el diálogo:
 
·  Los circuitos eléctricos y el camino de corriente.
·  La polaridad de las baterías y la dirección de la corriente.
·  Los materiales conductores y los materiales aislantes: seguridad eléctrica.
·  Los interruptores para abrir y cerrar circuitos.
·  Otros componentes eléctricos: motores, bombillos, zumbadores.
Es importante incluir las experiencias de los ejercicios “para explorar el entorno” y hacer evidentes las conclusiones que se lograron en cada actividad.
 
La exploración de ideas
El profesor o la profesora puede iniciar la exploración de ideas previas proponiendo la siguiente analogía. Es importante construir las relaciones con todo el grupo.
·  Piensa en la siguiente situación:
Un tanque lleno de agua esta a cierta altura del suelo y tiene conectado en la
parte inferior un tubo para la salida del agua.
 
o ¿Qué pasa si el tubo por el que sale el agua es más grueso o más delgado?
o ¿Qué pasa si el tubo no es todo del mismo grosor, sino que tiene un
segmento más delgado que el resto del tubo?
 
·  Relacionemos conceptos:
 
o ¿En que se parecen la corriente eléctrica con la corriente de agua?, ¿De qué dependen? o ¿Con que podemos comparar el tubo cuando cambiamos el grosor?
o ¿Con que podemos comparar el voltaje o la “fuerza eléctrica” de la batería que empuja los electrones?
 
El profesor o la profesora puede sugerir algunas situaciones para que los
estudiantes construyan hipótesis sobre lo que pasará en el momento de
experimentación.
·  ¿Recuerdan cómo era el camino de corriente en un circuito
Batería-Bombillo? (Ayudaría dibujarlo en el tablero)
·  ¿Qué pasaría si a ese circuito le colocamos otro bombillo en
serie?
o ¿Cómo sería el camino de corriente?
o ¿Qué crees que pasaría con la luz de los bombillos?
·  ¿Y si colocamos otro bombillo más?
o ¿Por dónde iría la corriente?
o ¿Qué pasaría ahora con la luz de los bombillos?
·  ¿Qué pasaría si saco uno de los bombillos de la roseta?
Los estudiantes pueden discutir sus hipótesis en el equipo y luego el
vocero participa en la charla. Es importante que el profesor o la
profesora incentive a los estudiantes para que defiendan sus
opiniones con argumentos claros.
Luego de la discusión anterior el profesor o la profesora recordará las
normas de seguridad de la caja Discovery Energía y Electricidad.
El encargado de los materiales deberá llevar a su mesa 1 batería, 3
bombillos, 3 rosetas, 1 motor, 1 zumbador y 5 caimanes.
El profesor o la profesora pedirá a los equipos armar un circuito simple:
batería y bombillo. Luego pedirá que conecten otro bombillo en serie
(entre la batería y el bombillo anterior) y luego otro bombillo más.
 

Materiales de trabajo

  • 1 Batería
  • 5 Caimanes
  • 3 Rosetas
  • 3 Bombillos
  • 1 Motor
  • 1 Zumbador