ESCUELA PREPARATORIA OFICIAL 216 FISICA III

PRACTICAS DE LABORATORIO

TERCER GRADO QUINTO SEMESTRE.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 1. “SIMULACIÓN DE UN SONAR”

Propósito: analiza el funcionamiento del sonar.

La generación y la percepción de ultrasonidos generalmente requieren de dispositivos y

materiales que no son fáciles de conseguir. Utilizando un control remoto y un pequeño circuito

receptor que emplea un LED infrarrojo, simularemos el comportamiento de un sonar. Cabe

aclarar que aquí se emplearán señales infrarrojas –no ultrasonidos-, pero nos serán útiles para

ilustrar, a grandes rasgos el comportamiento del sonar.

Material:

Control remoto de cualquier tipo.

LED infrarrojo de tipo receptor o un fototransistor.

Tableta de experimentación electrónica (protoboard).

Par de caimanes dobles.

LED visibles (5mm) de cualquier color.

Resistor de 1 kilo ohmio.

Diferentes objetos (maderas, borradores, acrílico, vidrio, papel, etc.).

Procedimiento:

Arma el circuito mostrado en la figura 1.26. Coloca el control remoto en forma paralela al

circuito y, entre éstos, un obstáculo opaco –como madera- para impedir que el haz del

control remoto llegue directamente al LED.

FIGURA 1.26 (PENDIENTE)

1. A continuación coloca otro obstáculo en forma perpendicular al circuito, pulsa cualquier

botón del control remoto, de manera que la señal se refleje en dicho obstáculo. ¿Qué

sucede con el LED rojo?

2. Prueba con distintos obstáculos (acrílico, vidrio, papel, etc.). En cada uno de ellos

prueba a diferentes distancias (D). ¿Qué sucede con el LED rojo?

3. ¿Existe algún material que traspase la señal y que no la refleje hacia el receptor?

Investiga con varios materiales.

4. Para los materiales que reflejan la señal, prueba con diferentes inclinaciones de control

remoto y distintas distancias de separación. ¿Cómo es la intensidad luminosa que se

detecta en el LED? ¿A qué se debe?

5. Retira el obstáculo y dirige el circuito hacia una zona en donde no se refleje la señal

(cuida que la señal no rebote en un mueble o una pared). En este caso, ¿Se enciende el

LED rojo? ¿Por qué?

6. Ahora sitúa el circuito y el control remoto en forma perpendicular a una pared. Prueba a

diferentes distancias y encuentra el alcance máximo al que el posible activar el LED rojo

con el control remoto. Anótalo:

7. DMáx=______ cm

8. ¿Cuál es la distancia máxima a la que detectarías un objeto como el sonar que

construiste? ¿Podrías incrementar el alcance de éste? ¿Cómo? ¿Cuánto tiempo tarde

en llegar la señal emitida del control hasta el LED infrarrojo, sabiendo que la velocidad

de la luz es de 300 000 km/s? ¿Cuál sería ese tiempo si la señal –como en un sonar-

viajara en el agua a 1 460 m/s?

9. ¿Qué tipo de objetos no detectaría tu sonar, aunque se encontraran a una distancia

menor al alcance máximo? ¿Por qué?

10. ¿Cómo podrían detectarse los objetos transparentes en este sonar? Justifica tu

respuesta.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 2. “DETECTOR DE CARGA ELÉCTRICA DE DU FAY”

Propósito: Reconoce la existencia de la carga eléctrica.

Realizaremos un experimento similar al de Charles Francois de Fay, sólo que en lugar de

utilizar un hilo de seda se utilizará un hilo común y, para sustituir el trozo de lámina de oro que

él empleó, utilizaremos una esferita de unicel.

Material:

10cm de hilo de coser

Un vaso de unicel del n° 12

Un mondadientes o palillo dental

Una esferita de unicel de 3cm de diámetro

Un paño de lana

La carcaza de un bolígrafo

Una barra de acrílico

Una aguja de coser

Procedimiento:

1. Inserta el hilo en el ojo de la aguja. En el extremo del hilo haz un pequeño nudo. Perfora

la esferita de unicel con la aguja hasta que el nudo del hilo se atore contra su superficie.

Libera el hilo de la aguja y amárralo en el mondadientes.

2. Clava el mondadientes cerca de la parte superior del vaso del unicel colocado boca

abajo. La esferita de unicel debe quedar colgando del hilo sin tocar la superficie del

vaso.

3. Toma la carcasa de bolígrafo y frótala vigorosamente 15 o 20 veces contra el paño de

lana. Acerca la superficie frotada de la carcasa a la esferita de unicel.

a. ¿Qué observas?

b. ¿A qué se debe éste fenómeno? (Argumenta tu respuesta)

4. Ahora frota sobre el paño de lana la barra de acrílico. Enseguida aproxima la superficie

que frotaste de la barra a la esferita de unicel.

a. ¿Qué observas? ¿A qué se debe este fenómeno? (Argumenta tu respuesta)

b. ¿Existirá un caso en el cual, al acercar a la esferita un material electrizado, éste

rechace a la esferita? ¿Por qué? (Argumenta tu respuesta).

5. Escribe tus conclusiones respecto de esta actividad.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 3. “CARGAS ELÉCTRICAS”

Propósito: Carga eléctricamente a un objeto con los dos tipos de carga (positiva y negativa), y

observar los efectos de atracción y repulsión entre objetos cargados.

MATERIAL EMPLEADO

Un péndulo eléctrico

Un electroscopio

Una barra de vidrio

Una barra de plástico

Tela de lana

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD EXPERIMENTAL

1. Frota vigorosamente la barra de vidrio, o un tubo de ensayo, con la tela de lana; ya

electrizada la barra, acércala a la esfera de médula o saúco del péndulo eléctrico.

Observa cómo es atraída y después de estar en contacto con la barra de vidrio cómo es

rechazada.

Nota: Un péndulo puede ser construida con una esfera de unicel de 1 a dos centímetros de

diámetro; con una aguja atraviesa la esfera y coloca el hilo de seda, el cual se suspenderá de

un soporte.

2. Frota ahora la barra de plástico, o un regla del mismo material, con la tela de lana; ya

electrizada la barra acércala a la esfera, observa cómo es atraída y cómo es rechazada

después de estar en contacto con la barra de plástico.

3. Acerca a la esferilla del electroscopio la barra de vidrio previamente cargada y observa

qué sucede con las laminillas que tienen en la parte inferior.

4. Descarga el electroscopio tocándolo con la mano y repite la operación del punto 3, pero

ahora con la barra de plástico. Observa qué sucede con las laminillas.

5. Repite la operación del punto 3, pero después, sin descargar el electroscopio, acerca la

barra de plástico. ¿Qué sucede con las laminillas?

Nota: Un electroscopio se puede hacer con un frasco de vidrio con tapa de plástico; atraviesa la

tapa con un clavo grande y en su punta enreda papel aluminio o estaño, recorta de tal manera

que queden dos laminillas con flexibilidad suficiente.

CUESTIONARIO

INSTRUCCIONES. En tu cuaderno responde correctamente el siguiente cuestionario.

1. ¿Qué se observa al acercar la barra de vidrio cargada eléctricamente al péndulo

eléctrico? ¿Por qué después de estar en contacto es rechazada la esfera?

2. ¿Cómo explicas que la barra de plástico atrajo a la esfera rechazada por la barra de

vidrio?

3. ¿Qué significa que un objeto no tenga carga eléctrica?

4. ¿Qué tipo de carga eléctrica adquiere el vidrio y qué tipo el plástico al ser frotado?

5. Explica en qué consiste la carga eléctrica por frotamiento, contacto e inducción y di en

qué momento de tu experimento se cargó un objeto con cada una de estas formas.

6. ¿Qué le sucedió al electroscopio descargado cuando se acercó la barra de vidrio

previamente cargada?

7. ¿Por qué se descarga el electroscopio al tocarlo con la mano?

8. ¿Qué le sucede a las laminillas que estaban cargadas por la barra de vidrio al

acercarles la barra de plástico cargada?

9. Explica con tus propias palabras qué significa que un objeto tenga carga eléctrica

negativa y qué significa que tenga carga positiva

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 4. “ATRACCIÓN Y REPULSIÓN ENTRE OBJETOS

ELÉCTRICAMENTE CARGADOS”

Propósito: Reconoce la existencia de las cargas positivas y negativas mediante los efectos de

atracción y repulsión.

Con este experimento se comprobará la existencia de los dos tipos de carga que se manifiestan

en los cuerpos electrizados.

Material:

Una base de corcho o unicel.

Una aguja de cocer (3.5”)

Dos carcasas de bolígrafo

Un paño de lana

Una barra de acrílico

Procedimiento:

1. Con la aguja perfora el extremo cerrado del bolígrafo, de manera que ésta penetre

media pulgada (aproximadamente la longitud del ojal). Procura que el bolígrafo montado

sobre la aguja no quede muy rígido ni demasiado flojo.

2. Toma el bolígrafo de la base y frótalo vigorosamente –unas 20 o 25 veces- contra el

paño de lana (¡Ten cuidado de no pincharte con la aguja!). Al terminar, clava la aguja

sobre la base de corcho o unicel, cuidando que la superficie frotada quede hacia arriba.

3. A continuación frota el otro bolígrafo sobre el paño de lana unas 20 o 25 veces.

Enseguida acerca la superficie frotada a la carcasa del bolígrafo empotrado sobre la

aguja. ¿Qué sucede?

4. Ahora frota la barra de acrílico –por una de sus caras anchas- sobre el paño de lana un

número de veces similar al caso anterior. Aproxima la zona frotada del acrílico a la

carcasa del bolígrafo clavada en el corcho o unicel. ¿Qué sucede?

5. En términos de carga eléctrica, ¿Cómo son entre sí las cargas que adquieren las

carcasas de los bolígrafos? ¿Por qué? (Argumenta tu respuesta)

6. En términos de carga eléctrica, ¿Cómo son entre sí las cargas que adquieren la carcasa

del bolígrafo y la barra acrílica? ¿Por qué? (Argumenta tu respuesta).

7. ¿Qué pasaría con los objetos si no los hubieras frotado un gran número de veces sobre

un paño de lana?

8. ¿Por qué?

9. Imagina que al frotar los objetos han adquirido una cantidad considerable de carga

eléctrica. ¿Será apreciable el efecto de atracción (o de repulsión) entre ellos si las

separas una gran distancia?

10. ¿Por qué?

11. ¿Qué sucedería si la distancia es pequeña? ¿Por qué?

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 5. “ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO”

Propósito: Demuestra las tres formas básicas de electrización de la materia.

Material:

Foco de neón

Un pedazo de lana

Una carcasa de un bolígrafo de plástico

Procedimiento:

1. Frota vigorosamente, y muchas veces, la carcasa contra el pedazo de lana.

2. Toma el foco de neón por una de sus terminales.

3. Toca la terminal libre del foco de neón con la superficie frotada de la carcasa.

4. ¿Qué sucede al foco de neón?

5. ¿Cómo te explicas lo anterior?

6. Vuelve a frotar vigorosamente el pedazo de lana contra la carcasa del bolígrafo. Al

terminar, sujeta el foco de neón por una de sus terminales y acerca su terminal libre a la

superficie frotada de la tela.

a. ¿Qué ocurre en el foco de neón?

b. ¿Por qué?

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 6. “ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO”

Material:

Dos soportes

Dos esferitas de unicel

Aguja de coser

Un pedazo de lana

10cm de hilo de coser

Procedimiento:

1. Inserta el hilo en el ojal de la aguja y luego atraviesa con ésta una esferita de unicel, de

manera que se quede suspendida. Amarra el extremo libre del hilo en el soporte. Repite

la operación en la otra esferita.

2. Frota varias veces con el pedazo de lana una de las esferitas de unicel.

3. Acerca la esferita frotada a la esferita eléctricamente neutra hasta que se toquen.

4. ¿Qué sucede una vez que entran en contacto las esferitas?

5. ¿Cómo explicas lo anterior?

6. Dibuja y representa, con esferitas, las cargas adquiridas por los cuerpos.

En esta forma de electrización el cuerpo cargado transfiere parte de su carga al cuerpo neutro.

Por lo tanto, los dos quedan cargados eléctricamente.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 7. “ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN”

Material:

Foco de neón

Un pedazo de lana

Vaso o charola de unicel

Procedimiento:

1. Frota con el pedazo de unicel la lana de la superficie del unicel durante un minuto.

2. Sujeta el foco de neón por una de sus terminales.

3. Acerca la terminal libre del foco de neón –sin tocar la superficie del vaso- a diferentes

puntos cercanos a la zona frotada del unicel.

4. ¿Qué sucede al foco de neón?

5. ¿Cómo explicarías lo anterior?

6. Dibuja y representa las cargas adquiridas por los diferentes materiales.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 8. “ESTIMACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA TRANSFERIDA

A UN CUERPO APLICANDO LA LEY DE COULOMB”

Propósito: Calcula la carga eléctrica transferida a un cuerpo usando la Ley de Coulomb.

Material:

Dos esferitas de unicel de igual masa (consigue las que se usan como nieve en los

adornos navideños)

Un pedazo de lana

Una carcasa de bolígrafo o una barra de ebonita

Una balanza de precisión

Un trozo de hilo delgado y resistente

Un transportador

Una regla o vernier

Procedimiento y análisis de resultados:

1. Con la balanza determina la masa de cada esfera de unicel.

m1 = _________ kg m2= _________ Kg.

Cuida que m1 y m2 no difieran en más de 5%. Si no es así, consigue otras esferitas y mide su

masa hasta que la diferencia de valores no exceda dicho margen.

2. Suspende las esferitas con un trozo de hilo y colócalas frente a frente. También

determina la longitud del hilo (procura que sea la misma del punto de suspensión al

extremo de cada esferita)

L= _________ cm

3. Frota varias veces la carcasa del bolígrafo contra el pedazo de lana.

4. Aproxima con cuidado la carcasa al punto donde casi se tocan las esferitas, para que

éstas adquieran carga eléctrica por inducción. En seguida retira la carcasa.

5. Mide los ángulos formados después de que, al quedar electrizadas las esferitas, se

repelen.

α = _________ ° β = _________°

Si α y β difieren en más de 5%, descarga las esferitas y vuelve a repetir los pasos anteriores

hasta que consigas que α = β con una precisión del 5%. Con lo anterior se garantiza que r1 = r2

con el mismo margen de precisión.

6. Al considerar que el sistema se encuentra en equilibrio traslacional, se puede escribir:

∑F = 0

Realizando el análisis las ecuaciones de equilibrio son:

∑FX = T cosy – F = 0

∑Fy = T seny – P = 0

Aquí T es la tensión de la cuerda, P es el peso de la esfera de unicel, y y es el ángulo

sustentado por la esfera con el eje horizontal (y = 90° - α). Recuerda que el peso (P) se obtiene

al multiplicar la masa (m) por la aceleración de la gravitación (g).

De la segunda ecuación despejamos la tensión (T):

𝑇 =𝑚𝑔

𝑠𝑒𝑛𝑦

Sustituyendo este valor en la primera ecuación y despejando F, resulta:

𝐹 = 𝑚𝑔𝑐𝑜𝑠𝑦

𝑠𝑒𝑛𝑦= 𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑡𝑦 = 𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛𝛼

Pues cot y = cot (90° - α) = tan α. Por otra parte, de acuerdo con la Ley de Coulomb, la fuerza

de repulsión entre las cargas es:

𝐹𝑒 =𝐾𝑞1𝑞2

𝑟2

En virtud de que el sistema se encuentra en equilibrio F = Fe. Al igualar las ecuaciones y

despejar el producto de las cargas, queda:

𝑞1 𝑞2 =𝐹𝑟2

𝐾=

(𝑚𝑔 𝑡𝑎𝑛𝛼)𝑟2

𝐾

Con los datos medidos calcula el valor de q1q2:

Q1 q2 = ___________________________ = _________ (coulomb)2

7. Ahora hagamos la siguiente suposición: si las dos esferitas quedaron con la misma

cantidad de carga, es decir, q1 = q2, entonces las cantidad de carga transferida a cada

una es:

𝑞 = [(𝑚1𝑔 𝑡𝑎𝑛𝛼)𝑟2/𝐾]12

Obtén el valor de la carga:

Q = _________ = _________ Coulomb

8. Recordando que q = ne, calcula el número de electrones transferido a cada esferita.

n = q/e = _________ / _________ = _____ electrones

9. Escribe tus conclusiones acerca del experimento y de la forma de estimar el valor de la

carga eléctrica.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 9. “LAS LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO”

Propósito: Observa las líneas de campo eléctrico que se forman para objetos con diferente

geometría.

Material:

Máquina de Wimshurst.

Dos esferitas de unicel y dos clavos de media pulgada.

Papel aluminio (30x40cm aproximadamente).

Un par de caimanes dobles de grueso calibre.

Una cuba hidroneumática o un recipiente de plástico con unos 5cm de profundidad.

Aceite comestible.

Un sobre de té de manzanilla.

Procedimiento (Las líneas de campo para las cargas opuestas):

1. Vierte en la cuba o en el recipiente de plástico una pequeña cantidad de aceite de

cocina, para que se distribuya uniformemente sobre la superficie.

2. Forra con el papel aluminio las esferas de unicel y luego insértales un clavo, de manera

que la mayor parte de éste quede fuera de la esfera.

3. Con los caimanes une cada esfera a uno de los electrodos de la máquina de Wimshurst.

4. Separa las esferas para que estén alineadas lo más posible.

5. Corta el sobre de té y esparce la manzanilla de manera uniforme, para que no se

aglutine en algún sitio.

6. Gira la manivela de la máquina de Wimshurst. Observa que sucede con la manzanilla.

Dibuja el patrón obtenido.

7. Describe las líneas de campo eléctrico entre los objetos esféricos con cargas diferentes.

8. Descarga la máquina haciendo que los electrodos se toquen. Repite los pasos

anteriores, colocando ahora los objetos rectangulares. Si es necesario, redistribuye la

manzanilla en el aceite.

9. Ahora une, por medio de los caimanes, las esferas de unicel a uno solo de los

electrodos de la máquina. Dibuja el patrón obtenido en el espacio.

10. Dale vuelta a la manivela de la máquina y observa lo que sucede.

11. Describe las líneas de campo eléctrico entre los objetos esféricos con cargas iguales.

12. Escribe las conclusiones acerca de las líneas de campo eléctrico entre los objetos

cargados.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 10. “LEY OHM”

Propósito: Demuestra experimentalmente la Ley de Ohm al medir diferentes voltajes e

intensidades de corriente para una misma resistencia eléctrica.

Consideraciones Teóricas

Un circuito eléctrico es un sistema a través del cual la corriente fluye por un alambre conductor

en una trayectoria completa a una diferencia de potencial o voltaje. Un foco conectado a una

pila por medio de un alambre conductor es un ejemplo de circuito básico. En cualquier circuito

básico por donde se desplacen los electrones en una trayectoria cerrada existen los siguientes

elementos fundamentales: voltaje, corriente y resistencia. Un circuito está cerrado cuando la

corriente eléctrica circula en todo el sistema y está abierto cuando no circule por él. Para abrir o

cerrar el circuito se utiliza un interruptor. Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en

serie, paralelo o en forma mixta. Cuando un circuito se conecta en serie, todos los elementos

conductores se unen uno a continuación del otro, debido a esto la corriente eléctrica circula por

cada uno de los elementos, de tal manera que si abre el circuito en cualquier parte se

interrumpe totalmente la corriente. Al conectar un circuito en paralelo los elementos conductores

se encuentran separados en varios ramales y la corriente eléctrica se divide en forma paralela

en cada uno de éstos; así, al abrir el circuito en cualquier parte, la corriente no será

interrumpida en los demás.

El físico alemán George S. Ohm demostró, mediante sus experimentos el siguiente: Si aumenta

la diferencia de potencial o voltaje en un circuito, mayor es la intensidad de corriente. También

comprobó que al aumentar la resistencia del conductor disminuye la intensidad de la corriente.

Enunció la ley que lleva su nombre: La intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un

conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado a sus

extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

La Ley de Ohm presenta algunas limitaciones:

a) Se puede aplicar a los metales, mismos que reciben el nombre de conductores óhmicos

pero no a algunas combinaciones de semiconductores como las usadas en diodos o

transistores, mismos que se llaman conductores no óhmicos.

b) En virtud de que la resistencia cambia con la temperatura, debe cuidarse este fenómeno

al aplicar la ley.

c) Algunas aleaciones conducen mejor las cargas eléctricas en una dirección que en otras.

Material Empleado

1m de conductor eléctrico de tipo AWG 16-18

5 focos de 30w

5 sockets

1 interruptor

1 contacto

1 clavija

1 cinta para aislar

1 cúter

1 pinza de electricista

1 multímetro

Desarrollo de la Actividad

1. Monta un circuito eléctrico como el mostrado en la figura.

2. Haz la lectura del voltaje que será suministrado al circuito.

3. Haz la lectura de cada una de las resistencias (foco A, foco B, foco C, foco D y foco E)

que conforman el circuito.

4. Cierra el circuito. ¿Qué sucede?

5. ¿Por qué crees que la intensidad lumínica en las resistencias A y B es mayor que en las

resistencias C, D y E?

6. Este circuito muestra una conexión mixta. ¿Por qué?

7. Abre el circuito. Observa que el interruptor está conectado en serie. ¿Qué sucedería si lo

conectaras en paralelo?

8. También observa que el contacto está conectado en paralelo. ¿Qué sucedería si lo

conectaras en serie?

9. Cierra nuevamente el circuito. Haz la lectura del voltaje real suministrado en cada

resistencia (contacto, foco A, foco B, foco C, foco D y foco E).

10. Calcula el voltaje total o equivalente del circuito.

11. Calcula la resistencia total o equivalente del circuito.

12. Calcula la intensidad total o equivalente del circuito.

13. Abre el circuito retirando el foco A. Observa qué sucede. Verifica si el voltaje recibido en

el foco B varió.

14. Retira ahora el foco C. ¿Qué sucede?

15. Ahora, apóyate de tus compañeros de otro equipo y conecten un circuito a otro a través

del contacto. Observen y describan lo que sucede con la intensidad lumínica de ambos

circuitos.

16. Traza en un diagrama eléctrico el circuito mixto. Utiliza la simbología correcta.

CONCLUSIONES:

17. ¿Cuáles son las ventajas de utilizar un circuito mixto?

18. ¿Cuáles son las ventajas de utilizar un circuito con conexión en serie?

19. ¿Cuáles son las ventajas de utilizar un circuito con conexión en paralelo?

20. Describe 3 ejemplos de dónde y cómo utilizarías una conexión en serie, una en paralelo

y una mixta.

NOTA: Toma evidencias fotográficas del experimento. No se te olvide registrar los datos

obtenidos.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 11. “INTERACCIÓN ENTRE IMANES Y CORRIENTES

ELÉCTRICAS”

Propósito: Observa la interacción entre los campos eléctricos y los magnéticos a través de un

alambre por el que circula corriente eléctrica cuando éste se encuentra en las inmediaciones de

una brújula.

Material:

30cm de alambre de cobre estañado calibre 20 AWG.

Una brújula.

Un par de caimanes dobles.

Una batería de 9 voltios o bien, una fuente de poder o un eliminador de batería de 3, 4.5,

6, 9 o 12 voltios (si utilizas la fuente o el eliminador verifica que su corriente máxima de

salida no supere los 200 mA).

Un imán de barra con los polos norte y sur perfectamente delimitados.

Procedimiento (Primera Parte):

1. Emplaza la brújula sobre una superficie plana. Si es necesario muévela para que el

extremo imantado apunte correctamente hacia el norte.

2. Acerca el polo norte del imán a unos centímetros de la brújula.

a. ¿Qué observas?

b. ¿En qué dirección (Oeste o Este) se desvía la aguja? (Dibuja hacia donde se

desvía la aguja)

3. Ahora aproxima el polo sur del imán, y en el mismo lugar del caso anterior, a unos

centímetros de la brújula.

a. ¿Qué observas?

b. ¿En qué dirección (Oeste o Este) se desvía la aguja? Dibuja hacia dónde se

desvía la aguja)

4. A partir de los resultados anteriores completa las siguientes frases:

a. Cuando el polo ______________ de un imán se acerca a la aguja imantada de

una brújula orientada hacia el norte, aquella se desvía en dirección

______________.

b. Cuando el polo ______________ de un imán se acerca a la aguja imantada de

una brújula orientada hacia el sur, aquella se desvía en dirección

______________.

Procedimiento (Segunda Parte):

1. Coloca la brújula en una superficie plana y verifica que el extremo imantado se oriente

correctamente hacia el norte.

2. Con los caimanes conecta la batería, la fuente de poder o el eliminador a los extremos

del alambre de cobre. Fíjate en la polaridad que adquiere cada extremo del alambre. De

ser necesario utiliza el voltímetro para comprobar dicha polaridad.

3. Acerca el alambre polarizado por encima de la brújula.

a. ¿Qué le sucede a la aguja imantada?

b. ¿En qué dirección se desvía?

4. Invierte la polaridad de la batería y vuelve a aproximar el alambre polarizado por encima

de la brújula.

a. ¿Qué le sucede a la aguja imantada?

b. ¿En qué dirección se desvía?

5. Se sabe que el sentido real del movimiento de la carga eléctrica en una batería se da de

la terminal negativa a la terminal positiva cuando éstas se conecta con un conductor.

Dibuja e indica con una flecha la dirección de la corriente eléctrica y muestra hacia

donde se desvió la aguja imantada de la brújula.

6. Compara las situaciones en las que la aguja se desvía en presencia de imanes y cuando

lo hace en presencia de una corriente eléctrica. Con base en esto completa los asertos

dados a continuación:

a. Cuando la corriente eléctrica circula de sur a _________ en las cercanías de una

brújula orientada hacia el norte, la aguja imantada de ésta se desvía en dirección

__________, de la manera similar a cuando el polo __________ del imán se

aproxima a la brújula. En este caso se manifiesta una fuerza de

__________como entre polos __________ de un imán.

b. Cuando la corriente eléctrica circula de norte a _________ en las cercanías de

una brújula orientada hacia el norte, la aguja imantada de ésta se desvía en

dirección __________, de la manera similar a cuando el polo __________ del

imán se aproxima a la brújula. En este caso se manifiesta una fuerza de

__________como entre polos __________ de un imán.

7. Contesta las siguientes preguntas:

a. ¿Existe alguna relación entre el campo eléctrico (generado por una batería a

través del alambre) y el campo magnético (presente en los imanes)?

b. ¿Por qué?

c. ¿Qué debe formarse alrededor del alambre por el cual circula corriente eléctrica

capaz de desviar la aguja imantada?

d. ¿Por qué?

e. ¿Alrededor de todo conductor por el que circule la corriente eléctrica se formará

un campo magnético? ¿Por qué? (Argumenta tu respuesta)

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 12. “ELECTROMAGNETISMO”

Propósito: Observa experimentalmente algunos fenómenos que resultan de las acciones

mutuas entre las corrientes eléctricas y el magnetismo.

Material:

Una brújula.

Un interruptor.

Un alambre conductor aislado.

Un clavo grande de hierro.

Una pila de 1.5 voltios.

Unos clips o alfileres.

Una bobina.

Un imán de barra.

Un micro amperímetro.

Procedimiento:

1. Monta un circuito eléctrico básico. Coloca la brújula en posición paralela con el alambre

conductor.

2. Cierra el circuito mediante el interruptor y observa qué le sucede a la brújula.

3. Abre el circuito y observa qué le sucede a la brújula.

4. Construye un pequeño electroimán, enrollando el alambre aislado alrededor de un clavo

grande de hierro.

5. Conecta los extremos del alambre a la pila de 1.5 voltios.

6. Acerca cualquier extremo del clavo a clips o alfileres. ¿Qué observas?

7. Monta un dispositivo como el mostrado en la figura, toma en cuenta que la bobina debe

estar fija. Introduce varias veces y con diferente rapidez, el polo norte del imán en el

centro de la bobina. Observa la aguja indicadora del micro amperímetro.

8. Repite la operación anterior, pero ahora con el polo sur del imán de barra.

CUESTIONAMIENTOS

1. ¿Qué observas en la brújula al cerrar el circuito eléctrico y al abrirlo? Explica cuál es la

razón del comportamiento de la brújula.

2. ¿Qué sucedió al acercar cualquiera de los extremos del clavo a clips o alfileres?

3. ¿Qué uso práctico tienen los electroimanes? Señala un mínimo de dos usos.

4. ¿Qué se observa en la aguja indicadora del micro amperímetro al introducir el imán y al

sacarlo? Explica la razón de dicho comportamiento.

5. ¿Qué se observa en la aguja indicadora del micro amperímetro al incrementar la rapidez

con que se mueve el imán? Explica la razón de dicho comportamiento.

6. ¿Qué se observa en la aguja indicadora del micro amperímetro al introducir el polo sur

del imán de barra en la bobina? Descríbelo.

7. ¿Qué sucede cuando el imán y la bobina permanecen inmóviles?

8. Define con tus propias palabras que son las corrientes inducidas.

9. Define con tus propias palabras el fenómeno de la inducción electromagnética.

10. Enuncia la Ley del electromagnetismo o Ley de inducción propuesta por Faraday.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 13. “ATRACCIÓN Y REPULSIÓN ENTRE LAS CORRIENTES

ELÉCTRICAS”

Propósito: Observa la fuerza de atracción y repulsión entre dos bobinas desmagnetizadoras.

Material:

Dos bobinas desmagnetizadoras.

Dos soportes universales con pinzas de sujeción.

Procedimiento:

1. Conecta las bobinas desmagnetizadoras al tomacorriente.

2. Sujeta en cada mano una de las bobinas y acércalas a una distancia aproximada de 10

cm.

3. Accione de manera simultánea, el interruptor de ambas bobinas. ¿qué sucede con las

cocinas?

4. Invierte una de las bobinas dejando la otra sin cambio. Acciona simultáneamente los

interruptores de las bobinas.

a. ¿Qué sucede con las bobinas?

b. ¿Existe una diferencia entre este caso y el anterior?

c. Si es así, ¿Cuál es la diferencia?

5. Dibuja el sentido de las corrientes eléctricas en ambos casos, las líneas de campo

magnético alrededor de las bobinas, la dirección de éste y la correspondiente a la fuerza

magnética.

6. Completa las siguientes frases:

a. Cuando la corriente eléctrica entre dos conductores tiene el __________ sentido,

se manifiesta una fuerza de __________ entre ellos.

b. Si la corriente eléctrica entre dos conductores tiene __________ sentido, se

manifiesta una fuerza de __________ entre ellos.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 14. “IMANES Y FILAMENTOS DE FOCOS”

Propósito: Observa la influencia de los imanes en la corriente directa y en la alterna.

Material:

Dos imanes de bocina mediana potencia (6cm de radio mayor).

Un foco tipo flama transparente, pequeño, para voltaje de red (127 volts AC), de

preferencia montado en una base.

Un foco tipo flama, transparente, de 9, 12 o 20 volts DC, si es posible montado en una

base.

Una fuente de voltaje directo (o batería) para el foco anterior.

Gafas oscuras.

Procedimiento (Primera Parte):

1. Conecta a la toma corriente el foco tipo flama de 127 volts. Une los dos imanes y

colócate las gafas oscuras. Acerca no de los polos del imán al filamento del foco.

a. ¿Qué sucede al filamento cuando le acercas un polo del imán?

b. Ahora acerca al filamento el polo contrario del imán. ¿Qué sucede?

c. ¿Cómo explicas los comportamientos anteriores?

Procedimiento (Segunda Parte):

2. Conecta a la fuente de voltaje directo el foco de tipo flama de 9, 12 o 20 volts. Une los

dos imanes y colócate las gafas oscuras. Acerca uno de los polos del imán al filamento

del foco.

a. ¿Qué sucede al filamento cuando acercas el imán?

b. ¿A qué se debe el comportamiento anterior?

c. ¿Cómo se explica el hecho de que en un caso el filamento solamente se desvíe

en una dirección y en el otro oscile?

d. Explica los comportamientos observados sabiendo que en un caso el voltaje

aplicado sobre el foco es directo y en el otro es alterno.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 15. “LA EXPERIENCIA DE FARADAY”

Propósito: Verifica que un imán en movimiento a través de un conductor es capaz de inducir

corriente eléctrica.

Material:

Dos bobinas con un número de espiras diferente (al menos de 30 a 50 vueltas de

alambre de cobre). Una de las bobinas puede ser la bobina desmagnetizadora.

Un micro amperímetro (de preferencia analógica y con el cero en el centro de la escala).

Un imán de barra, de herradura o de bocina.

Una navaja.

Un par de caimanes dobles.

Procedimiento:

1. Si utilizas una bobina para bocina, con la navaja retira de los extremos la capa del

aislante, cuidando de no dañar el alambre de cobre. Conecta el amperímetro a las

terminales de la bobina con menor número de espiras mediante los caimanes.

2. Toma el imán y muévelo rápidamente a través del espacio vacío de bobina.

3. Anota el valor máximo de la corriente eléctrica –y el signo de ésta- que registre el

amperímetro.

In = ______________ µA

4. Repite el paso anterior, pero ahora retira el imán de la bobina. Registra el valor máximo

de la corriente eléctrica.

I+ n = _____________ µA

a. ¿Existe alguna diferencia entre las corriente In = I+ n?

b. Si es así, ¿A qué se debe?

c. ¿Por qué se detecta una corriente eléctrica cuando movemos el imán a través de

la bobina?

d. Ahora coloca el imán en el interior de la bobina, pero sin moverlo. ¿Se detecta

corriente eléctrica en el micro amperímetro?

e. ¿Por qué?

5. Repite los pasos 3 y 4, pero usando ahora la bobina con mayor número de espiras. En

cada caso mueve los imanes aproximadamente con la misma velocidad de la vez

anterior.

a. Registra los valores de las corriente eléctricas para los casos mostrados,

respectivamente.

In = ______________ µA

I+ n = _____________ µA

b. Compara los valores absolutos de las corrientes eléctricas In = I+ n, registrados

con la bobina de mayor número de espiras, con los valores absolutos de las

corrientes eléctricas - In = I+ n- obtenidas con la bobina de manos espiras.

c. ¿Cuáles son los valores absolutos de las corrientes eléctricas de a bobina con

mayor número de espiras y las de menor número?

d. ¿A qué se debe lo anterior?

e. ¿Influye el número de espiras en el valor de la corriente eléctrica leído en el

amperímetro? ¿Por qué?

ACTIVIDAD EXPERIEMENTAL 16. “CONSTRUCCIÓN DE UN MOTOR ELÉCTRICO (EL

MOTOR DE BEAKMAN?

Propósito: Elabora un motor eléctrico con una batería, una espira y un imán.

Material:

Una batería alcalina tamaño D o un alimentador de batería de 1.5, 4.5, 6, 9 o 12 volts,

con una corriente máxima de 200 mA.

Dos clipes grandes.

Una base de unicel de unos 5 centímetros de alto.

Dos imanes de bocina de 3 cm de radio.

Caimanes dobles o alambre de conexión.

Un cilindro de cualquier material con un diámetro de 3 o 4 cm.

25 cm de alambre magneto de 0.5 mm de diámetro.

Una lija suave.

Unas pinzas de punta.

Procedimiento (Primera parte: Construcción de una bobina):

1. Toma unos 7 cm de alambre de magneto y comienza a enrollar el resto alrededor del

cilindro. Forma 7 espiras. Cuida que éstas queden lo más derechos posibles, es decir,

que no sufran distorsiones al momento de enredar el alambre sobre el cilindro.

2. Enrolla cada extremo del alambre magneto alrededor del cilindro para mantener unidas

las espiras. Trata de que el enrollamiento no deje muy tensa la bobina y después no

pueda girar. También fíjate en no torcer los extremos de la bobina. Con la lija retira el

aislante de los brazos horizontales del alambre.

Procedimiento (Segunda Parte: Disposición de la bobina para construir el motor):

3. Con las pinzas de punta dobla los clips como se muestra en la figura:

4. Inserta los clips sobre la base de unicel, de manera que se encuentren separadas unos

12cm. Procura que ambos mantengan la misma alineación.

5. A continuación coloca los brazos de la bobina sobre los extremos de los clips que

terminan en forma de gancho.

De los extremos de los clips clavados en el unicel, prepara las conexiones para las terminales

negativa y positiva del eliminador o de la batería.

6. Una vez que suministres energía al circuito, junta los dos imanes de bocina y acerca una

de sus caras en forma paralela a la bobina. Probablemente debas golpear un poco la

parte circular de la bobina para que ésta empiece a girar u mover, acercar o alejar un

poco el imán para optimizar la rotación de la bobina.

Si la bobina se mueve un poco, mas no gira, desconecta la energía y vuelve a lijar los extremos

rectos del alambre. También mueve la bobina un poco a la derecha o a la izquierda hasta que

encuentres la posición en la cual, con un simple golpe en la parte circular de la bobina, ésta

comience a rotar sin mucha dificultad.

7. Salvadas las dificultades anteriores, vuelve a suministrar energía a la bobina.

a. ¿Qué sucede cuando acercas una de las caras del imán a la bobina?

b. ¿En qué sentido lo hace?

c. ¿Por qué?

8. Ahora voltea el imán y acerca a la bobina el polo opuesto. ¿Qué le sucede a la bobina?

a. ¿En qué sentido lo hace?

b. ¿Por qué?

c. ¿De dónde proviene la energía que aprovecha la bobina para moverse?

Argumenta tu respuesta.

d. ¿Qué le ocurre a esta bobina para que la bobina se mueva?

e. ¿Cuál es la función del imán en presencia de la bobina energizada?

f. Explica el movimiento de la bobina en términos de los campos eléctricos y

magnéticos presentes en el dispositivo.

g. Completa el siguiente aserto:

En un ______________eléctrico la energía _______________ suministrada por la bobina o

fuente de voltaje se transforma en energía _______________, debido a que sobre las espira se

crea un campo _______________ que interacciona con ______________________________.

ACTIVIDAD EXPERIMENTAL 17. “CONSTRUCCIÓN DE UN GENERADOR ELÉCTRICO”

Propósito: Elaborar un motor eléctrico con una batería, una espira y un imán.

Material:

Un voltímetro con escala de mili volts (de preferencia analógico).

Un motor eléctrico de juguete de 1.5, 3 o 4.5 volts.

Dos clips grandes.

Una base de unicel de unos 5cm de alto.

Dos imanes de bocina de 3cm de radio.

Caimanes dobles o alambre de conexión.

Un cilindro de cualquier material con un diámetro de 3 o 4 cm.

50 cm de alambre magneto de 0.5mm de diámetro.

Una lija suave.

Unas pinzas de punta.

Un par de caimanes.

Procedimiento (Primera Parte):

1. Construye al menos tres bobinas con 7, 14 y 21 espiras, con el procedimiento descrito

en la actividad experimental anterior, y coloca la de menor número de espiras sobre los

extremos de los clips.

2. Mediante los caimanes conecta los extremos de clips, clavados sobre el unicel, a los

bornes correspondientes del voltímetro, el cual debe encontrarse en su escala más baja.

Toma una de las puntas de la bobina con los dedos índice y pulgar. Enseguida

comienza a girar la bobina lo más rápido que puedas y observa el voltímetro.

a. ¿Qué sucede?

b. Anota el valor del voltaje máximo que puede leerse en el voltímetro.

V1 = __________ mili voltios

3. Coloca la bobina de 14 espiras y luego la de 21 espiras, determinando el cada caso el

voltaje máximo que puedes obtener al girar la bobina.

V2 = __________ mili voltios

V3 = __________ mili voltios

a. ¿Existe una diferencia entre los voltajes V1, V2 y V3?

b. ¿Cuál es? ¿A qué se debe?

c. ¿De qué manera influye el número de espiras en el voltaje o diferencia de

potencial que se lee en el voltímetro?

Procedimiento (Segunda Parte):

4. Conecta las terminales del motor eléctrico de juguete a los bornes correspondientes del

voltímetro (ahora en la escala más alta). Toma el vástago del motor y hazlo girar en

sentido horario.

a. ¿Qué ocurre en el voltímetro?

5. Registra el valor del voltaje obtenido al girarlo en sentido horario.

V horario = __________ mili voltios

6. Ahora gira el vástago en sentido contra horario y anota el valor del voltaje.

V contra horario = __________ mili voltios

a. ¿Qué diferencias observas entre los dos valores anteriores?

b. ¿De qué manera influye el sentido del giro sobre el signo del voltaje obtenido?

c. ¿Cómo explicas lo anterior’

d. ¿Se puede afirmar que un generador eléctrico es un motor eléctrico funcionando

de manera inversa? ¿Por qué? Argumenta tu respuesta.

e. Explica el funcionamiento del generador eléctrico que acabas de construir.

f. ¿Qué modificaciones deben realizarse en la bobina del generador para obtener

una mayor diferencia de potencial en el voltímetro? ¿Por qué?

7. Completa el siguiente aserto:

En un __________ eléctrico la energía __________ suministrada por la batería o fuente de

voltaje se transforma en energía _______________, debido a que en el generador se crea un

campo ______________ que induce una ______________.

DEL INFORME

CONTENIDO

1. Cubierta de plástico transparente.

2. Hoja blanca.

3. Portada: la portada debe contener nombre de la escuela, nombre de la materia, título del

trabajo, nombre de los integrantes de equipo, nombre del asesor y fecha de entrega.

4. Presentación: resumen breve del trabajo que están presentando.

5. Marco Teórico: argumentos teóricos que sustentan la presentación de su trabajo.

6. Desarrollo de la práctica:

a. Materiales empleados.

b. Descripción de la actividad acompañada de evidencias fotográficas.

c. Resultados obtenidos (cuestión 2 a la 16).

d. Conclusiones (cuestión 17 a la 20).

7. Recomendaciones: Son sugerencias con respecto a los cuidados que se deben tener al

realizar la instalación de un circuito eléctrico y cuándo se recomienda utilizar una conexión

de circuito en serie y una conexión de circuito en paralelo.

8. Observaciones: Si hubo o no un aprendizaje significativo con esta actividad. Cuál fue el

aprendizaje significativo.

9. Hoja blanca.

10. Cubierta de plástico color negro.

FORMATO

1. Hoja blanca con margen superior e inferior de 2 cm; del lado izquierdo y derecho de 2.5

cm.

2. Utiliza letra Arial 12 en mayúsculas, negrita y con estilo de párrafo centrado solo para los

títulos.

3. Utiliza letra Arial 11 puntos alternando mayúsculas y minúsculas con estilo de párrafo

justificado para el desarrollo.

4. Utiliza el interlineado sencillo de 1.3 líneas, y agrega el espacio antes y después del

párrafo de 6 puntos.

5. Utiliza una sangría de 1cm para la primera línea de cada párrafo.

6. Enumera los títulos de manera consecutiva.

7. Utiliza las viñetas o numeración para enlistar o numerar.

8. Evita los dedazos, errores de ortografía y de gramática.

9. Utiliza un solo tamaño para todas las imágenes o gráficos y cuida su formato.

10. Coloca pie de imagen a cada una de las imágenes insertadas.

11. Cada título deberá ser desarrollado en una hoja por separado. Evita el amontonamiento

de la información en solo una hoja.

12. Enumera las páginas.

ACOTACIONES

1. El trabajo debe ser impreso en color en hojas blancas.

2. Cualquier duda o aclaración dirigirse con el Profesor de Asignatura para evitar malos

entendidos o supuestos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN (BORRADOR)

CRITERIOS DE OBSERVACIÓN Sí cumple No cumple

1. Entrega en tiempo y en forma el informe.

2. El documento está engargolado con anillo metálico y

cubiertas de plástico transparentes o blancas.

3. El documento se imprime en color y en hojas blancas.

4. Anexa estas dos hojas para su evaluación.

5. Acata al pie de la letra sin objeción alguna todas las

indicaciones señaladas en el formato del documento.

6. Enlista 10 recomendaciones interesantes, novedosas y

creativas.

7. Enuncia correctamente cuáles son las ventajas de

utilizar un circuito eléctrico de conexión mixta, de

conexión en serie y de conexión en paralelo.

8. Calcula correctamente el voltaje total, la resistencia total

y la intensidad total en el circuito.

9. Analiza y responde correctamente las cuestiones

planteadas en el experimento.

10. El circuito se construyó correctamente de acuerdo a las

indicaciones dadas.

TOTAL

ELABORÓ:

PROFESOR GERARDO GARCÍA TERVIÑO