Una alarma en el salón

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

Material descargable

  • Sin materiales

Referencias didácticas

    Sin Referencias

Propósitos

 

Los estudiantes experimentarán con circuitos mixtos, formados al conectar componentes en serie y en paralelo.
Representarán este tipo de conexiones con la analogía del sistema hidráulico.


Descripción


En esta actividad se exploran las conexiones mixtas, es decir, conexiones de tipo serie y paralelo en un mismo circuito eléctrico.
La exploración parte de la revisión de la analogía con el sistema del tanque de agua en el que se introduce un componente adicional: el interruptor.
La experimentación tiene un ejercicio adicional en el que los estudiantes deben resolver un reto.
Este reto consiste en diseñar y construir un circuito eléctrico para un sistema de alarma en el salón de clase.
Este ejercicio permite vincular una idea de circuito mixto con una aplicación real, que incluso puede implementarse en el aula como actividad de extensión.
La actividad “Para explorar el entorno” continua la construcción de las relaciones entre los sistemas hidráulico y eléctrico de la casa a partir de la identificación de conexiones serie o
paralelo en cada uno.

Las siguientes orientaciones disciplinares están escritas para apoyar conceptualmente el trabajo del profesor o la profesora.
La descripción del trabajo con los estudiantes en el aula está descrita en la
siguiente sección: Orientaciones Didácticas.
 
Circuitos mixtos: serie y paralelo
En esta sesión se utilizan los dos tipos de conexiones vistos en las sesiones pasadas: serie y paralelo. Los circuitos armados de esta manera son llamados circuitos mixtos y se caracterizan porque la corriente y el voltaje varían en cada componente según el lugar en que se conecte.
Una configuración básica consiste en conectar dos bombillos en serie, y luego a uno de ellos, conectar otro bombillo en paralelo.
En este circuito hay un camino de corriente principal que se deriva en dos caminos de corriente para los bombillos en paralelo y luego vuelve a ser un solo camino que llega a la batería.
Se pueden armar otras configuraciones incluyendo el motor y el zumbador. Hay que tener en cuenta que cada componente consume una corriente diferente de
acuerdo a su resistencia eléctrica.

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

Orientaciones Didácticas

 

 

Esta actividad ocurre en cinco momentos:
-El primero para recordar la sesión anterior en el que los estudiantes hacen un recuento de las conexiones serie y paralelo.
-El segundo de exploración de ideas para identificar los referentes previos y construir relaciones con la analogía hidráulica.
-El tercero de experimentación en el que se arman circuitos mixtos.
-El cuarto de diseño y construcción en el que proponen la solución a un reto.
-Y el quinto de cierre y reflexión en el que se obtienen conclusiones acerca de los diferentes circuitos armados.
 
Recordar la sesión anterior
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 lo ocurrido en la sesión anterior, puede apoyarse de las siguientes preguntas:
 
·  ¿Qué diferencias encontramos entre las conexiones en serie y paralelo?
o ¿Cómo se comporta la corriente eléctrica en cada caso?
·  ¿Cómo se deben conectar las baterías para sumar los voltajes?
o ¿Qué precauciones se deben tener?
Y sobre la experiencia “para explorar el entorno”:
·  ¿Cómo es el recorrido que siguen la electricidad y el agua por la casa?
·  ¿Qué diferencias y que semejanzas hay en los dos recorridos?

 

Exploración de ideas
La exploración continua a través de la analogía del tanque de agua:
·  Piensa en el tanque lleno de agua de la sesión anterior, que tiene dos tubos para la salida de agua, uno grueso y otro delgado.
Ahora hemos colocado una llave antes de los tubos para controlar el paso de agua:
 
o ¿Qué pasa en cada salida cuando la llave se cierra o se abre?
o ¿Cómo es el camino de la corriente de agua cuando se abre la llave?
o ¿Con que componente eléctrico se puede representar la llave?
 
La experimentación
Para empezar cada equipo deberá reasignar los roles de sus integrantes y recordar las tareas que le corresponde a cada uno.
El profesor o la profesora puede sugerir algunas situaciones para que los estudiantes construyan hipótesis sobre lo que pasará en el momento de experimentación:
·  Piensa en un circuito con dos bombillos en serie. Luego a uno de los bombillos le colocamos otro bombillo en paralelo (Es importante dibujarlo en el tablero para que sea claro para todos)
 
o ¿Cómo sería el camino de corriente de este circuito?
o ¿Qué pasaría con la luz de los bombillos?
o ¿Qué pasaría si desconectamos el bombillo que está solo?
o ¿Qué pasaría si desconectamos uno de los bombillos que
está en paralelo?
o Si en lugar del bombillo colocamos un motor en paralelo,
¿qué pasaría con el camino de corriente?
 
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. Debe hacer énfasis en la conexión de las baterías en serie o en paralelo y a los riesgos de corto circuito. El encargado de los materiales deberá ir por 1 batería, 3 bombillos, 3 rosetas, 1 motor, 1 zumbador y 6 caimanes y llevarlos a su mesa. El profesor o la profesora pedirá a los equipos armar un circuito serie con dos bombillos. Luego pedirá que conecten otro bombillo en paralelo a uno de los dos bombillos.

 

El profesor o la profesora deberá insistir en que los estudiantes comparen los resultados obtenidos en este circuito mixto con los obtenidos en las conexiones serie y paralelo.
Además se puede aprovechar este momento para hacer algunas preguntas muy precisas, mientras los equipos siguen experimentado. El vocero del equipo sigue siendo el encargado de responder después de que el grupo ha discutido las preguntas:
 
·  ¿Cuántos caminos de corriente hay en el circuito?
·  ¿Qué ocurre si desconectamos el bombillo que está solo?
·  ¿Qué ocurre si desconectamos uno de los bombillos que están en paralelo?
 
A continuación el profesor o la profesora le indicará a los equipos que prueben cambiando la configuración del circuito mixto:
 
1. Un bombillo en serie con el paralelo de un bombillo y un motor (pueden probar frenando el motor).
2. Un bombillo en serie con el paralelo de un bombillo y un zumbador.
3. Otras configuraciones que ellos deseen probar.
Es muy importante que el secretario de cada equipo continúe registrando los esquemas y las conclusiones obtenidas. El profesor o la profesora dará fin a la experimentación cuando todos los equipos hayan terminado y cerrará preguntando al vocero por los resultados:
 
·  ¿Qué ocurre con el circuito del motor y los dos bombillos?,
¿por qué sin frenar el motor se enciende el bombillo que está en serie?
·  ¿Qué ocurre en este caso cuando se frena el motor?, ¿cambia la intensidad de luz de los bombillos?
·  ¿Qué ocurre con el circuito del zumbador y los dos bombillos?

 

Diseño y construcción
El profesor o la profesora presentará el reto para el grupo. Deberán diseñar y construir una alarma que se encienda cuando se abra la puerta o la ventana del salón de clase.
El líder del grupo debe verificar que la alarma cumpla con estas características y que se realice el diseño del circuito antes de hacer las conexiones. El secretario debe registrar el diseño en el cuaderno de apuntes:
 
·  La alarma tiene un interruptor de encendido y apagado.
·  Ocurre una acción cuando se activa: se ilumina un bombillo, suena un zumbador, se mueve un banderín. El equipo lo elige.
·  Se activa con cualquier evento: si se abre la puerta o si se abre la ventana.
 
Cada equipo contará con los mismos materiales que tiene en la mesa más los que necesite para construir los interruptores: clips, tabla, alfileres, etc.
El encargado del material debe llevar estos materiales a la mesa.
Mientras los estudiantes están realizando el diseño es importante que el profesor o la profesora se acerque a las mesas haciendo preguntas orientadoras como:
 
·  ¿Cuál es el camino que debe seguir la corriente para encender la alarma?
·  ¿Cómo se detecta que se abre la ventana o la puerta?
 
Esta actividad ya se había propuesto en la sección “Para explorar el entorno” de la actividad “¡No tocar!”. Aunque es posible que ya se hayan diseñado o construido circuitos similares, es importante que en esta actividad se identifiquen en dónde está y qué función cumple cada tipo de conexión: serie y paralelo.
El esquema eléctrico de la derecha es una posible conexión para solucionar el reto.
Hay un interruptor en serie con el zumbador, la batería y un arreglo en paralelo de dos interruptores que representan el estado de la ventana y la puerta.
Cuando todos los equipos hayan terminado la conexión y las pruebas, el profesor o la profesora debe indicarles que cambien de mesa para que observen y prueben el circuito de otro equipo.
 
·  ¿Cumple con las reglas que se dieron al comienzo?
·  ¿El circuito que se diseño y el que se construyó es el mismo?
 

Materiales de trabajo

  • 1 bateria
  • 5 caimanes
  • 3 rosetas
  • 3 bombillos
  • 1 motor
  • 1 zumbador
  • Alfileres
  • Clips
  • 1 tabla de madera