Circuitos Electricos

Circuitos Eléctricos Guía del Profesor

 

Ciencia y Tecnología para Niños Circuitos Eléctricos La unidad Circuitos Eléctricos fue desarrollada en Estados Unidos de Norteamérica por el Centro Nacional de Recursos Científicos (National Science Resources Center, NSRC), organización formada por la Academia Nacional de Ciencias (National Academy of Sciences) y el Instituto Smithsoniano (Smithsonian Institution). El NSRC es operado por el Instituto Smithsoniano y la Academia Nacional de Ciencias para mejorar la enseñanza de las ciencias. El NSRC reúne y difunde información respecto a recursos de enseñanza ejemplares, desarrolla y difunde materiales para la curricula y patrocina actividades de apoyo, en específico en áreas de desarrollo profesional y asesoría técnica para ayudar a desarrollar y mantener programas vivenciales de enseñanza de la ciencia. © 2002 National Academy of Sciences. Reservados todos los derechos ISBN 0-89278-955-7 El programa Ciencia y Tecnología para Niños en que se basa esta unidad, fue elaborado por el National Science Resources Center con el apoyo de la Beca No. ESI – 9252947 de la National Science Foundation (NSF). Todas las opiniones, descubrimientos, conclusiones y/o recomendaciones que se expresan en las unidades CTN (Science and Technology for Children, STC) pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente el punto de vista de la National Science Foundation. La primera traducción y adaptación para México se realizó por Innovación y Comunicación, S.A. de C.V. (ICSA) con el apoyo de la Secretaría de Educación Pública (SEP) y la entonces Academia de la Investigación Científica, actualmente Academia Mexicana de Ciencias (AMC). A esta versión se ha incorporado el trabajo de revisión de la traducción y adaptación de parte de Innovación en la Enseñanza de la Ciencia, A.C. (INNOVEC), dentro de convenios de colaboración con la SEP y los Gobiernos de varios Estados del país. Las Hojas de Actividad, las Figuras Recortables y las Lecturas Seleccionadas de la Guía del Profesor de Circuitos Eléctricos se pueden copiar por el profesor en cantidad suficiente para los estudiantes de su salón de clases, también para propósitos de uso solamente en el salón de clases, el profesor puede sacar copias en acetato para proyectar una página específica o un tema de la Guía del Profesor. Ninguna otra parte del contenido de esta guía se puede reproducir por medio mecánico, fotográfico, proceso electrónico, registro fonográfico, tampoco se puede almacenar en un sistema de recuperación de datos, transmitirse o copiarse para uso público o privado sin el permiso por escrito del Centro Nacional de Recursos Científicos (National Science Resources Center, NSRC) de los Estados Unidos de Norteamérica.

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Prólogo Desde 1988, el Centro Nacional de Recursos Científicos (NSRC) ha desarrollado los programas Ciencia y Tecnología para Niños (CTN) y Ciencia y Tecnología para Secundaria (CTN/S), programas de ciencia vivencial para niños desde preescolar hasta secundaria. En México el nombre genérico para el programa es el de Sistemas de Enseñanza Vivencial e Indagatoria (SEVIC). Las unidades se encuentran diseñadas para proveer a los estudiantes experiencias estimulantes en las ciencias físicas, de la vida, de la tierra y la tecnología, mientras que de manera simultánea, desarrollan su pensamiento crítico y sus habilidades para la solución de problemas. Las unidades proporcionan a los niños la oportunidad de aprender conceptos adecuados a su edad, así como el desarrollo de habilidades, la adquisición de actitudes científicas y de hábitos de pensamiento. En los primeros grados, los niños empiezan el estudio de la ciencia a través de la observación, medición e identificación de propiedades; después los niños se mueven a través de una progresión de experiencias que culminan en los últimos grados de educación básica con el diseño de experimentos controlados. El ciclo de aprendizaje Enfocar – Explorar - Reflexionar y Aplicar incorporado en las unidades SEVIC se basa en resultados aportados de investigaciones respecto al aprendizaje de los niños. Estos descubrimientos indican que el conocimiento se construye activamente por cada estudiante y que los niños aprenden la ciencia mejor en un ambiente donde ellos puedan trabajar los experimentos de manera vivencial y hacer sus propios descubrimientos. Las etapas del ciclo de aprendizaje son las siguientes: • Enfocar: Explora y aclara las ideas que los niños ya poseen acerca del tema a trabajar. • Explorar. Permite a los niños tomar parte en exploraciones vivenciales de los objetos, organismos y los fenómenos científicos que se van a investigar. • Reflexionar. Motivar a los niños para discutir sus observaciones y conciliar sus ideas. • Aplicar. Ayudar a los niños a discutir y aplicar sus ideas nuevas en situaciones nuevas.

El ciclo de aprendizaje en las unidades SEVIC da a los estudiantes la oportunidad para desarrollar un entendimiento creciente de importantes conceptos científicos y desarrollar actitudes positivas hacia la ciencia.

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Las unidades se han estructurado con un enfoque gradual, sistémico y lógico. Cada unidad persigue diferentes propósitos de formación para el estudiante, aunque su estructura y operación es esencialmente similar desde el punto de vista metodológico. En México al seleccionar las unidades a aplicar en el proyecto se han considerado también otros elementos, entre los cuales se pueden destacar los siguientes: • Apego a los planes y programas oficiales de estudio. Las Unidades responden a los objetivos de los planes y programas de la Secretaría de Educación Pública para la enseñanza de las Ciencias Naturales en las escuelas de educación básica de nuestro país y su diseño le permite al profesor profundizar en la enseñanza de un tema que forma parte de los contenidos organizados en alguno de los ejes temáticos que consideran el programa oficial: Los seres vivos; El cuerpo humano y la salud; El ambiente y su protección; Materia, energía y cambio y, Ciencia, tecnología y sociedad. Además, las actividades de las Unidades consideran correlaciones con las otras asignaturas de la educación primaria. • Interés que el tema puede despertar en el docente y en el niño. • Necesidad de reforzar algunos contenidos locales o regionales (por ejemplo protección al ambiente, nutrición, ahorro de energía, etc.). • Facilidad para abordar el tema por el docente. • Facilidad de adquirir los materiales y organismos en la localidad.

Secuencia de Desarrollo de Habilidades de Razonamiento Científico Primaria Habilidades de Razonamiento Científico Observación, Medición e Identificación de Propiedades Búsqueda de Evidencias, Reconocimiento de Patrones y Ciclos

Secundaria

1

2

3

Grados 4 5

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Identificar Causas y Efectos. Extensión de los Sentidos Diseño y Conducción de Experimentos Controlados

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1-3

Las unidades proporcionan a los profesores una variedad de estrategias para evaluar el aprendizaje de los estudiantes. Las unidades también ofrecen a los profesores la oportunidad de relacionar la enseñanza de la ciencia con el desarrollo de habilidades en matemáticas, lenguaje, artes y ciencias sociales, además cada unidad motiva el uso del aprendizaje cooperativo para ayudar a los estudiantes a desarrollar la habilidad valiosa de trabajo en equipo.

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Las Unidades SEVIC que se aplican en nuestro país en educación básica son las siguientes: Grado

Ciencias de la Vida y de la Tierra

1

Organismos

El Clima

2

Ciclo de Vida de las Mariposas

Suelos

3

Crecimiento y Desarrollo de las Plantas

Física, Química y Tecnología

Primaria

Pruebas Químicas

4

Secundaria

Equilibrando y Pesando

Química de Alimentos

5

Micromundos

6

Ecosistemas

1-3

Sistemas del Cuerpo Humano I

Sonidos

Circuitos Eléctricos Midiendo el Tiempo Propiedades de la Materia I

Nota: Todas las unidades se pueden utilizar en un nivel superior o inferior de acuerdo con la tabla.

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Objetivos Los estudiantes en esta unidad ampliarán su comprensión de la electricidad a través de alambres, baterías, focos e interruptores. A partir de sus experiencias, aprenden los siguientes conceptos científicos y también desarrollan las siguientes habilidades y actitudes.

Conceptos ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Se requiere un circuito eléctrico completo para encender un foco Un circuito completo se puede construir en más de una forma usando los mismos materiales Diferentes tipos de circuitos eléctricos muestran diferentes características Un interruptor se puede utilizar para completar o cortar un circuito Los materiales que conducen la electricidad se llaman conductores Los materiales que no conducen la electricidad se llaman aislantes La electricidad puede producir luz y calor Un diodo conduce la electricidad en una sola dirección

Habilidades ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

Instalar circuitos eléctricos simples Predecir, observar, describir y registrar resultados de experimentos con la electricidad Elaborar conclusiones acerca de los circuitos como resultado de los experimentos Construir y utilizar un sencillo probador de circuitos Usar símbolos para representar las diferentes partes de un circuito eléctrico Construir un interruptor simple Aplicar estrategias de identificación y solución de problemas para completar un circuito eléctrico incompleto Aplicar información acerca de los circuitos eléctricos para diseñar y construir una linterna Aplicar información acerca de los circuitos eléctricos para diseñar e instalar el cableado de una casa Leer para aprender más acerca de la electricidad Comunicar resultados e ideas a través de la escritura, el dibujo y la discusión

Actitudes ƒ ƒ ƒ

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Apreciar la necesidad de reglas de seguridad cuando trabajen con la electricidad Desarrollar el interés en la electricidad Desarrollar confianza para ser capaz de analizar y resolver un problema

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Introducción El mundo moderno no sería posible sin la electricidad. La electricidad ilumina nuestras casas e industrias; mueve muchos de nuestros medios de transporte; hace posibles complejas vías de comunicación tales como teléfonos, televisiones, radios y computadoras; también nos proporciona un gran número de mecanismos para ahorrar esfuerzo, tanto en casa como en el trabajo. Más aún, el conocimiento de la electricidad ha dado a los científicos nuevos caminos para investigar otras disciplinas: química, física, biología y medicina. La gran mayoría de los niños se interesan y se maravillan con la electricidad. Muchos se preguntan, ¿Cómo funcionan los diferentes aparatos eléctricos que encuentran en su vida cotidiana? La unidad Circuitos Eléctricos ayudará a los niños a responder muchas de sus preguntas, abriéndoles la puerta al mundo de la electricidad. En esta unidad los alumnos trabajan con materiales eléctricos tales como alambres, focos, pilas, etc.… y realizan experimentos útiles y divertidos. Aunque la unidad fue diseñada y probada para alumnos de 5º grado de primaria, también se puede aplicar a los grados 4º y 6º. La unidad Circuitos Eléctricos se divide en tres partes. En la primera (lecciones 1 a 6), los estudiantes inician con el aprendizaje de las propiedades básicas de la electricidad, construyen y experimentan con circuitos eléctricos, aprendiendo las partes y el funcionamiento de los focos incandescentes. En la segunda parte (lecciones 7 a 10) aprenden sobre materiales conductores y aislantes, así como los símbolos utilizados en un diagrama para representar las partes de un circuito. En la última parte de la unidad, los estudiantes exploran diferentes tipos de circuitos, aprenden acerca de los interruptores, construyen una linterna y descubren las propiedades de los diodos. La unidad culmina con la instalación eléctrica de una casa de cartón. Los Anexos incluyen sugerencias para las evaluaciones post-unidad e información adicional. No es necesario que usted sea un experto en electricidad para enseñar esta unidad. Las secciones de antecedentes incluidas en cada una de las lecciones, le darán gran cantidad de información que podrá aprovechar durante el desarrollo de la lección; sin embargo, no se sorprenda si se encuentra a sí mismo aprendiendo junto con sus estudiantes, al enfrentarse a preguntas cuya respuesta desconocen. Aproveche estas oportunidades para imitar la manera de aprender de los científicos: defina la pregunta, y entonces comente: "¿Cómo podemos responderla?" Esto animará a sus estudiantes a investigar por sí mismos por medio de la experimentación y consultando diversas fuentes.

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Lista de Material A continuación se muestra la lista de materiales que se requieren para un grupo de 30 estudiantes para la unidad Circuitos Eléctricos. 15 Bolsas conteniendo cada una: 1 Clip 1 Broche de latón 1 Clavo de hierro 1 Clavo de aluminio 1 Canica 1 Gis 1 Lápiz de madera (sin goma) 1 Pedazo de popote 1 Pedazo de limpia pipa 1 Pedazo de alambre de cobre 1 Pedazo de alambre de aluminio 1 Rejilla de aluminio de 3 x 3 cm 1 Rejilla plástico de 2 x 2 cm 1 Taquete de madera 1 Tornillo de latón 45 Cajas de cartón pequeñas 2 Cajas de clips del No. 1 2 Cajas con 100 broches de latón del No. 3 30 Casquillos (sockets) para focos pequeños 200 Clips de presión 2 Desarmadores 15 Diodos 60 Focos pequeños (no. 48) 2 Focos de 60 watts 60 Pilas tamaño D 1 Pinza para pelar alambre 1 Pinza de punta 1 Rollo de alambre de cobre del No. 22 1 Rollo de alambre cromo-níquel del No. 32 8 Rollos de cinta adhesiva para cubrir (masking tape) 30 Soportes para pila 100 Tarjetas de papel de 8 x 12 cm

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Material adicional ƒ 30 etiquetas autoadheribles, color blanco, 2 x 5 cm ƒ Cuaderno de ciencias ƒ Hojas de papel para rotafolio • Lápiz adhesivo ƒ Proyector ƒ Marcadores ƒ Tijeras ƒ Lija suave ƒ Lápices ƒ Cajas grandes de cartón La cantidad de material que se indica puede variar dependiendo del número de niños. Revise con su distribuidor de material la lista correspondiente para esta unidad. Recuerde que existe material de uso común que usted necesita conseguir, por ejemplo lápiz adhesivo, tijeras, etc.

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Estrategias de Enseñanza La siguiente información sobre la estructura de la unidad, las estrategias de enseñanza, materiales y evaluación, le ayudarán a dar a sus estudiantes la orientación necesaria para llevar a cabo los experimentos de esta unidad.

Estructura de la Unidad Las Lecciones en la Guía del Profesor están organizadas de la siguiente manera: Cada lección en la Guía del Profesor de Circuitos Eléctricos proporciona una breve introducción, los objetivos de la lección, antecedentes con información clave sobre el tema, instrucciones de preparación, procedimiento paso a paso y consejos útiles para la realización de las actividades. Muchas de las lecciones incluyen directrices recomendadas para la evaluación. Las lecciones frecuentemente señalan las oportunidades para la integración curricular. Todas las hojas de actividad, las hojas formato, las instrucciones y las lecturas seleccionadas se deben copiar para emplearse durante la enseñanza de esta unidad. Usted puede hacer una transparencia de alguna página específica de la guía para propósitos de uso solamente en el salón de clase.

Estrategias de Enseñanza Discusión en clase: Las discusiones en la clase guiadas con efectividad por el Profesor, son importantes vehículos para el aprendizaje de la ciencia. La investigación demuestra que la forma en que se plantean las preguntas así como el tiempo permitido para las respuestas, pueden contribuir a la calidad de la discusión. Cuando formule las preguntas, piense acerca de lo que desea logar con la subsiguiente discusión, por ejemplo, las preguntas abiertas, para las cuales no hay solamente una respuesta, animarán a los estudiantes a dar respuestas creativas y meditadas. Es posible utilizar otros tipos de preguntas para incentivar a los estudiantes a buscar relaciones específicas, compararlas o ayudarlos a resumir y elaborar sus conclusiones. Es buena práctica combinar estas preguntas, también es una buena práctica dar siempre a los estudiantes “tiempo de espera” suficiente antes de contar con sus respuestas, esto ampliará la participación y la emisión de respuestas mejor pensadas. Usted puede monitorear las respuestas, buscando situaciones adicionales que inviten a los estudiantes a formular hipótesis, hacer generalizaciones y explicar cómo llegaron a esas conclusiones. Lluvias de ideas: La lluvia de ideas es un ejercicio desarrollado por todo el grupo, en el que los estudiantes contribuyen con sus pensamientos acerca de una idea o problema particular. Cuando se utiliza la lluvia de ideas para introducir un tema científico nuevo, puede ser un ejercicio estimulante y productivo, también es una forma útil y eficiente para que el profesor averigüe lo que los estudiantes saben y piensan acerca de un tema. Los estudiantes serán cada vez más expertos en su participación en la medida en que se vayan familiarizando con la dinámica y las reglas de la lluvia de ideas.

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Antes de iniciar una sesión de lluvia de ideas, delimite para sus estudiantes los temas acerca de los cuáles ellos compartirán sus ideas. Explique las reglas de la lluvia de ideas a sus estudiantes: ƒ Aceptar todas las ideas sin juzgarlas ƒ No criticar o hacer comentarios innecesarios sobre las contribuciones de sus compañeros ƒ Intentar relacionar las ideas propias con las de sus compañeros Grupos de Aprendizaje en Cooperación: Una de las mejores maneras de enseñar la ciencia a través de las actividades vivenciales es organizar a los estudiantes en equipos pequeños. Los materiales y los procedimientos de la unidad Circuitos Eléctricos se basan en equipos de dos y cuatro estudiantes. Esta forma de organización ofrece varias ventajas, proporciona un foro pequeño en el cual los estudiantes pueden expresar sus ideas y obtener retroalimentación, también ofrece a los estudiantes la oportunidad de aprender de otros al compartir las ideas, los descubrimientos y las habilidades. Con orientación, los estudiantes pueden desarrollar habilidades interpersonales que les servirán en todos los aspectos de su vida. Mientras están trabajando en equipo, los estudiantes encontrarán productivo hablar acerca de que lo que están haciendo, resultando la conversación en un constante murmullo. Si usted está acostumbrado a una clase silenciosa, deberá modificar esta dinámica y permitir la conversación de los estudiantes. Será importante, por supuesto, establecer algunos criterios para mantener el bullicio y la actividad bajo control. Centros de Aprendizaje: Usted puede proporcionar materiales científicos complementarios colocándolos en un lugar permanente dentro del salón de clase y designar a este espacio como un centro de aprendizaje. Los estudiantes pueden usar este centro de manera diversa: como un puesto de observación, como un centro de proyectos “por su cuenta”, como un rincón de lectura, o como un simple lugar para pasar el tiempo libre cuando se concluyan los trabajos. Para mantener el interés en el centro de aprendizaje, cámbielo de lugar o incorpore con frecuencia nuevos materiales.

Materiales Seguridad: Un objetivo de esta unidad es enseñar a los estudiantes las medidas de seguridad en relación a la electricidad, también aprenderán cómo llevar a cabo, en forma segura, algunos experimentos con electricidad. A continuación encontrará algunas sugerencias específicas: ƒ Enfatice a sus estudiantes no experimentar con aparatos eléctricos ni en la escuela ni en su casa. El alto voltaje de estos aparatos puede provocar accidentes fatales. ƒ Las pilas usadas en esta unidad no provocan ningún daño por descarga. Aún al conectar dos docenas de estas pilas en serie, sólo se percibe un ligero hormigueo. La electricidad de la toma de corriente casera, por otra parte, puede provocar daños letales. ƒ No debe utilizar pilas recargables, ya que se han presentado reportes de cables muy calientes cuando estas pilas hacen corto circuito. ƒ Si un foco se llegará a romper, habrá pedazos de vidrio en el piso. En este caso, se deberán tomar las precauciones necesarias para evitar cortaduras. ƒ Limpie inmediatamente los vidrios. ƒ Pida a los estudiantes que le hagan saber inmediatamente cuando un foco se llegue a romper.

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Organización de los materiales: Para ayudar a asegurar la progresión ordenada del desarrollo de la unidad, es necesario establecer un sistema de almacenamiento y distribución de materiales. Estar preparado es la clave del éxito. Aquí hay algunas sugerencias: ƒ Lea la Lista de Materiales de la unidad e inicie la búsqueda y obtención del material que va a emplear para toda la unidad. ƒ Existen materiales y proyectos que se deben guardar de lección en lección. Un buen sistema para almacenar y distribuir materiales, ahorrará tiempo y disgustos, para tal propósito, las cajas pequeñas de cartón son muy útiles, ya que son resistentes y de fácil manejo. Cada uno de los estudiantes puede etiquetar su caja con su nombre. ƒ Involucre a sus estudiantes en la distribución y devolución de los materiales o en caso de contar con un asistente deje que él se haga cargo de realizar estas tareas dentro del salón de clase. ƒ Organice un centro de distribución e instruya a sus estudiantes para que recojan o devuelvan los materiales en ésta área. Un centro de distribución como si fuera una cafetería de autoservicio resulta muy útil cuando hay muchos materiales que distribuir. ƒ Revise cuidadosamente cada lección, ya que algunas de ellas contienen sugerencias específicas para manejar los materiales que se usarán en el día planeado para su aplicación. ƒ Cuando utilice las pinzas de corte, deberá quitar dos centímetros del recubrimiento del cable en cada extremo para que lo pueda utilizar para instalar un circuito. ƒ Es común que durante el trabajo en las lecciones las provisiones extra de material de la caja del profesor se tengan que distribuir. Los estudiantes necesitarán pilas o focos de reemplazo y cable extra, como lo señala la unidad. El Profesor deberá mantener un contacto constante con las actividades que realicen sus estudiantes para controlar la caja de suministros. En ocasiones, la distribución de material extra puede distraer al Profesor de la orientación e interacción que debe establecer con sus estudiantes, por lo que el apoyo de otro adulto o del asistente puede ser muy útil para sustituirlo en la distribución de material extra. Otra alternativa sería el contar con el apoyo de sus estudiantes, que de manera rotativa asuman esta responsabilidad, como suelen asumir las tareas domésticas. ƒ Simplifique la limpieza colocando en sitios accesibles dentro del salón de clases dos cajas o botes para basura y suficientes toallas de papel. Los estudiantes pueden limpiar sus mesas de trabajo al final de cada lección y desechar materiales dentro de los botes. ƒ Consulte los consejos de manejo que se proporcionan a lo largo de la unidad. Evaluación Filosofía: La evaluación en el programa es un proceso continuo y parte integral de la enseñanza. Los estudiantes son evaluados de la misma manera en que se les enseña, debido a que la evaluación surge de manera natural de las actividades en las lecciones, por ejemplo, los estudiantes pueden realizar experimentos, registrar sus observaciones o hacer presentaciones que se pueden considerar como productos o evaluaciones que permiten examinar los procesos, resaltando lo que saben o pueden hacer. Los objetivos de aprendizaje de las unidades incluyen muchos conceptos científicos, habilidades y actitudes diferentes. Para ayudarle a evaluar y documentar el progreso de sus estudiantes en el logro de esos objetivos, la unidad le proporciona varias estrategias. Estas estrategias le ayudarán a elaborar los reportes para los familiares de los niños y para valorar su propia enseñanza. Asimismo, las evaluaciones le permitirán a sus estudiantes ver su propio progreso, reflexionar sobre su aprendizaje y formular preguntas que den origen a investigaciones posteriores.

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La Tabla E-1 resume los objetivos y las estrategias de evaluación para esta unidad. La columna de la izquierda lista los objetivos individuales de Circuitos Eléctricos y las lecciones en las que se tratan. La columna de la derecha identifica las lecciones que contienen secciones de evaluación que usted puede consultar para estrategias de evaluación específicas. Estrategias de Evaluación: Las estrategias de evaluación se dividen en tres categorías: pre y post evaluaciones, evaluaciones parciales y evaluaciones finales. La primera lección de cada unidad es una evaluación Pre-Unidad, diseñada para proporcionarle información de lo que los estudiantes ya saben acerca del tema de la unidad y de lo que desean saber, tanto el grupo en general como los estudiantes individualmente, a menudo incluye una sesión de lluvia o intercambio de ideas, durante la cual los niños comparten sus pensamientos sobre el tema, explorando una o dos preguntas básicas. En la evaluación PostUnidad que sigue a la última lección, el grupo repasa las preguntas de la evaluación Pre-Unidad, lo que le da a usted dos juegos de datos comparables que le indican el progreso de los estudiantes en sus conocimientos y habilidades. En cada unidad, las evaluaciones están incluidas dentro de las lecciones, estas evaluaciones intermedias o parciales son actividades que tienen lugar en forma natural dentro del contexto, tanto de la lección individual como de la Unidad entera; a menudo no se distinguen de las actividades de instrucción. Las evaluaciones intermedias contribuyen a tener un perfil detallado y progresivo del adelanto de los estudiantes al proporcionar actividades y directrices estructuradas para evaluar el progreso y el pensamiento de los mismos. En las unidades la última lección es una evaluación que desafía a los estudiantes a sintetizar y aplicar conceptos o habilidades de la unidad. Las evaluaciones finales se pueden utilizar para determinar la comprensión del estudiante después de que se ha completado la unidad. En estas evaluaciones, los estudiantes pueden trabajar con materiales para resolver problemas, llevar a cabo experimentos o interpretar y organizar datos. Del tercer al sexto grado, los estudiantes pueden también completar autoevaluaciones o pruebas escritas. Cuando usted seleccione las evaluaciones finales, tenga en cuenta usar más de una evaluación para dar oportunidades adicionales a los estudiantes con diferentes estilos de aprendizaje, de expresar sus conocimientos y habilidades. Documentación del desempeño de los estudiantes. En las unidades la evaluación se basa en las observaciones que usted haya registrado, en los productos del trabajo de los estudiantes y en la comunicación oral. Todos estos métodos de documentación se combinan para dar a usted un panorama completo del avance de cada alumno. Las observaciones y notas anecdóticas del Profesor a menudo proporcionan información muy útil sobre el progreso de los estudiantes, especialmente en los primeros grados, cuando algunos estudiantes no escriben todavía sus ideas con fluidez. Es importante documentar las observaciones que se usan para evaluación, los Profesores frecuentemente guardan tarjetas de notas, diarios, tablas de registro o listas. Muchas lecciones incluyen lineamientos para ayudarle a enfocar sus observaciones. La hoja formato del Anexo B, proporciona una forma de registro que usted puede usar o adaptar para registrar sus observaciones. Los Productos del trabajo, que incluyen tanto lo que escriben los estudiantes como lo que hacen, indican el avance de los estudiantes hacia los objetivos de la unidad. Los niños producen gran variedad de material escrito durante cada unidad. Las hojas de actividad, que incluyen observaciones escritas, dibujos, gráficas, tablas y cartas, son una parte importante de todas las unidades y proporcionan evidencia de la habilidad de cada estudiante para recabar, registrar y procesar información. Los cuadernos o diarios de ciencia de los estudiantes son otro tipo de producto del trabajo.

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En primero y segundo grados, se sugieren escritos en los cuadernos o diarios, como actividades de extensión en muchas lecciones. Los escritos en los cuadernos, revelan los pensamientos de los estudiantes, sus ideas y preguntas sobre el tema y ofrecen una fuente rica de información para la evaluación. Los productos del trabajo escrito de los estudiantes se deben guardar juntos en fólderes, para documentar el aprendizaje en el curso de la unidad. Cuando los estudiantes repasan su trabajo de las lecciones previas, pueden reflexionar en su aprendizaje. En algunos casos los estudiantes no escriben o dibujan lo suficientemente bien para que sus productos de trabajo sean usados con propósitos de evaluación, pero sus experiencias contribuyen para el desarrollo en su capacidad de leer y escribir acerca de cuestiones científicas. Comunicación oral. Lo que los estudiantes dicen formal e informalmente en grupo y en sesiones individuales con usted, es una forma particularmente útil para saber lo que los estudiantes han aprendido. Esta Unidad proporciona a sus estudiantes muchas oportunidades de compartir y discutir sus propias ideas, observaciones y opiniones. Algunos niños pueden estar experimentando dichas actividades por primera vez, motívelos a participar en discusiones y haga énfasis en que no hay respuestas correctas o incorrectas. El crear un ambiente en donde los estudiantes sientan seguridad al expresar sus propias ideas, puede estimular discusiones ricas y diversas. Las exposiciones individuales y en equipo pueden dar a usted idea sobre el significado que sus estudiantes han asignado a los procedimientos y conceptos y sobre la confianza en su aprendizaje. De hecho, la descripción verbal por parte de un estudiante de una tabla de datos, de un experimento o de una gráfica, con frecuencia es más útil para la evaluación, que el producto o los resultados. Las preguntas que hacen otros estudiantes durante las exposiciones, proporcionan otra oportunidad para que usted recabe información. Los registros de discusiones y exposiciones deben ser parte de su documentación del aprendizaje de los estudiantes. Glosario El glosario de términos para esta unidad se proporciona como un recurso adicional para los estudiantes y el profesor. Las definiciones no son exclusivas de esta unidad sino para la aplicación del currículum de Ciencia y Tecnología para Niños. Las definiciones se incluyen para facilitar la discusión y contribuyen a enriquecer las actividades de otras unidades. Bajo ninguna circunstancia los estudiantes deberán memorizar los términos o definiciones que se presentan en el glosario.

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Tabla E-1

Circuitos Eléctricos: Objetivos y Estrategias de Evaluación Conceptos Objetivos

Estrategias de Evaluación

Se requiere un circuito eléctrico completo para encender un foco Lecciones 1-5, 7-14 y 16

Un circuito completo se puede construir en más de una forma usando los mismos materiales Lecciones 1-5, 11-13 y 16

Diferentes tipos de circuitos eléctricos presentan diferentes características Lecciones 11 y 13-16

Un interruptor se puede utilizar para completar o cortar un circuito Lecciones 1, 12-14 y 16

Los materiales que conducen la electricidad se llaman conductores Lecciones 7-8, 12-14 y 16

Lecciones 1, 9, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Hojas de actividad ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 1-2, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 11 y 13-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 1, 12-14 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 7-8, 12-14 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Circuitos Eléctricos

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Conceptos (continuación) Objetivos

Estrategias de Evaluación

Los materiales que no conducen la electricidad se llaman aislantes Lecciones 7-8, 12-14 y 16

La electricidad puede producir luz y calor

Lecciones 1-2, 8, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Lecciones 2-11, 13-14 y 16

Un diodo conduce la electricidad en una sola dirección Lección 14

xvi

Lecciones 7-8, 12-14 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Hojas de actividad ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Lección 14 y Evaluación 2 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor

Circuitos Eléctricos

Habilidades Objetivos

Estrategias de Evaluación

Instalar circuitos eléctricos simples

Lecciones 2 y 5-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Lecciones 2 y 5-16

Predecir, observar, describir y registrar resultados de experimentos con la electricidad Lecciones 2-9 y 11-16

Elaborar conclusiones acerca de los circuitos como resultado de los experimentos Lecciones 2-3, 5-7, 9 y 11-14

Construir y usar un probador simple de circuitos Lecciones 6-9 y 14

Usar símbolos para representar las diferentes partes de un circuito eléctrico Lecciones 10-16

Construir un interruptor simple Lecciones 12-13 y 15-16

Lecciones 2-9, 11-16 y Evaluación 4 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 2-3, 5-7, 9 y 11-14 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor Lecciones 6-9, 14 y Evaluación 4 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor Lecciones 10, 12 y 15 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 12, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

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Habilidades (continuación) Objetivos

Estrategias de Evaluación

Aplicar estrategias de identificación y resolución de problemas para completar un circuito eléctrico incompleto Lecciones 2 y 5-16

Aplicar información acerca de los circuitos eléctricos para diseñar y construir una linterna Lecciones 9-13

Aplicar información acerca de los circuitos eléctricos para diseñar e instalar el cableado de una casa Lecciones 15-16 Leer para aprender más acerca de la electricidad Lecciones 4, 8 y 14 Comunicar resultados e ideas a través de la escritura, el dibujo y la discusión Lecciones 1-16

xviii

Lecciones 2 y 5-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa Lecciones 9, 13 y 15-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor Lecciones 15-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor Evaluaciones 2 y 3 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Observaciones del profesor ƒ Observaciones de lecturas libres de materiales Lecciones 1, 8, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones del grupo ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuadernos de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Circuitos Eléctricos

Actitudes Objetivos

Estrategias de Evaluación

Reconocer la necesidad de reglas de seguridad cuando trabajen con la electricidad Lecciones 1-16

Desarrollar el interés en la electricidad

Lecciones 1-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuaderno de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Lecciones 1-16

Desarrollar confianza para ser capaz de analizar y resolver un problema Lecciones 1-16

Lecciones 1, 8, 13 y 16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuaderno de Ciencia ƒ Observaciones del profesor ƒ Construcción de una linterna ƒ Instalar el cableado de una casa

Lecciones 1-16 ƒ Evaluaciones Pre- y Post-Unidad ƒ Discusiones en clase ƒ Investigaciones de los estudiantes ƒ Cuaderno de Ciencia ƒ Observaciones del profesor

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Contenido

Lección

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Página Prólogo Objetivos Introducción Lista de Material Estrategias de Enseñanza

iii vi vii viii x

Pensando en la Electricidad y sus Propiedades Lo que puede hacer la Electricidad Un vistazo más Cercano a los Circuitos ¿Qué hay Dentro de un Foco? Construyendo un Circuito Localizando Fallas en Circuitos Conductores y Aislantes Haciendo un Filamento Circuitos Ocultos Descifrando un Lenguaje Secreto Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo ¿Cómo Funciona un Interruptor? Construyendo una Linterna Trabajando con un Diodo Planeando la Instalación Eléctrica de una Casa de Cartón Realizando la Instalación eléctrica de la Casa de Cartón

1 5 15 21 27 35 43 49 53 61 67 73 79 83 87 91

Anexo A Anexo B Anexo C Anexo D

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Evaluaciones Post-Unidad Hojas de Registro del Desempeño de los Estudiantes Antecedentes para la Lección 11: Circuitos en Serie y en Paralelo Glosario

Circuitos Eléctricos

95 103 107 111

Lección 1 Pensando en la Electricidad y sus Propiedades

Lección 1

Pensando en la Electricidad y sus Propiedades

Introducción

En esta lección los estudiantes reflexionan acerca de lo que saben de la electricidad y lo que les gustaría aprender de este tema. A medida que se desarrolla la discusión, probablemente se sorprenderán de lo mucho que ya saben acerca de los usos de la electricidad. Al final de la lección tendrán una mejor idea de aquello que les gustaría saber acerca de la electricidad.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Practicarán la técnica de lluvia de ideas. ƒ Discutirán lo que saben de la electricidad y lo que les gustaría aprender. ƒ Conocerán importantes reglas de seguridad para el uso de la electricidad.

Antecedentes

Hace apenas 200 años la electricidad aún no se descubría, la vida era muy diferente en ese entonces, la gente iluminaba sus casas con velas o con aceite de ballena. Los mensajes en aquella época eran de viva voz o por cartas que se transportaban a pie, por medio de caballos o por barco. En 1752, Benjamín Franklin abrió el camino para el entendimiento de la electricidad con sus famosos experimentos, reveló que los rayos eran electricidad. A principios del siglo XIX (1800), Michael Faraday incrementó estos conocimientos con su descubrimiento de la relación entre el magnetismo y la electricidad. A mediados del siglo XIX, Joseph Henry reveló la naturaleza de la inducción electromagnética, esto condujo a una serie de inventos, desde el foco de Tomás Alva Edison hasta el telégrafo de Samuel Morse. Actualmente, se continúan agregando inventos a la lista de los que funcionan gracias a la electricidad. En esta lección se desarrolla una sesión de lluvia de ideas, que es una técnica muy estimulante y productiva cuando se introduce un tema científico nuevo. A medida que los estudiantes se vayan familiarizando con está técnica durante las sesiones, su participación será más dinámica y enriquecedora.

Materiales

Para cada estudiante 1 lápiz 1 cuaderno de notas Para el grupo Para registrar las contribuciones de los estudiantes, utilice alguno de los siguientes apoyos: Pizarrón y gises Hojas de papel para rotafolio y marcadores Hojas de acetato para proyector y marcadores

Circuitos Eléctricos Eléctricos Circuitos

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Lección 1 Pensando en la Electricidad y sus Propiedades

Procedimiento

1.

Diga a sus estudiantes que durante esta lección tendrán la oportunidad de hablar de lo que saben acerca de la electricidad y de aquello que les gustaría aprender. Indique que van a iniciar la unidad con un ejercicio de lluvia de ideas y hágales saber que todas las contribuciones serán bienvenidas y que nadie criticará las ideas de los demás. Vea las Estrategias de Enseñanza y Consejos para Impartir las Lecciones en la introducción si desea más información de la técnica de lluvia de ideas. He aquí un posible escenario: ƒ Pregunte a sus estudiantes: "¿Qué saben acerca de la electricidad?" Escriba sus respuestas en el pizarrón o en una hoja de papel para rotafolio. Cuando una respuesta se repita, ponga una marca al lado de la misma, para indicar que alguien más ha tenido la misma idea. Lleve un registro de las respuestas para usarlas como parte de la evaluación de la unidad. ƒ Después de 10 minutos de iniciar la lluvia de ideas, mientras los estudiantes aún están interesados, cierre la sesión mencionando que ahora les va a hacer otra pregunta. ƒ Realice esta pregunta: "Ahora que hemos hablado acerca de lo que saben de la electricidad, vamos a pensar en lo siguiente: ¿Qué preguntas tienen acerca de la electricidad?, ¿Qué les gustaría saber?". Registre las respuestas de los estudiantes en una hoja de papel para rotafolio. Nota Conforme vaya avanzando en las próximas 15 lecciones, es recomendable que agregue información a la lista de lo que sus estudiantes saben acerca de la electricidad.

2.

3.

2

Una vez que haya concluido la discusión sobre la electricidad, diga a sus estudiantes que hay otra cosa de la cual quiere hablarles, trabajar en equipo. Mencione que de vez en cuando platicarán de cómo se puede trabajar mejor en equipo, enfatice que es un reto el aprender a trabajar en cooperación con otras personas y que en ocasiones trabajarán solos, otras veces en parejas, en equipos de cuatro, y algunas veces con todo el grupo. Antes de avanzar más en la unidad, discuta con el grupo las dificultades que pueden encontrar al ir aprendiendo nuevas habilidades, mencióneles que usted quiere que disfruten el aprender cosas nuevas, sin embargo deben tener en cuenta que cuando uno aprende algo nuevo es probable que al principio no quedemos satisfechos. Recuerde a los estudiantes que siempre que tengan un problema le pueden pedir ayuda, también indíqueles que cuando ayuden a un compañero, piensen respecto al tipo de ayuda que sea más útil; dar la respuesta no siempre es lo que más ayuda, muchas veces es mejor dar ánimos y sugerencias. La mayoría de las personas aprenden mejor y disfrutan más descubriendo las cosas por sí mismas.

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Lección 1 Pensando en la Electricidad y sus Propiedades

4.

Mencione las medidas de seguridad que se incluyen a continuación: ƒ No experimentar con la electricidad en los enchufes de la pared, ni en la escuela ni en la casa, esto puede provocar que se electrocuten y no se deben utilizar nunca para hacer experimentos. ƒ Recuerde que los aparatos eléctricos caseros: grabaoras, equipos de sonido, televisores, horno de microondas, licuadoras, planchas, etc., pueden producir descargas eléctricas ("toques") y otro tipo de daños, por lo que tampoco se debe experimentar con ellos. ƒ Evitar entrar en contacto con líneas de electricidad en la calle o en subestaciones eléctricas, ya que pueden provocar daños graves. Nota Las pilas que se utilizan en esta unidad no provocan ningún daño aún cuando se conectaran dos docenas de ellas en serie, su voltaje combinado alcanzaría aproximadamente 36 volts, con este voltaje una persona sólo siente un ligero hormigueo.

5.

Actividades Finales

Extensiones

Evaluación

Indique a sus estudiantes que a lo largo de la unidad deberán anotar en sus cuadernos todas sus preguntas y observaciones.

Finalice la lección revisando las preguntas de los estudiantes, mencione que descubrirán las respuestas por sí mismos a medida que vayan realizando los experimentos de la unidad. 1.

Pida a los estudiantes que hagan una lista o dibujos mostrando todas las maneras en que utilizan la electricidad en su casa. Comparta las respuestas con todo el grupo por medio de un periódico mural o de exposiciones orales.

2.

Pida a los estudiantes que traten de imaginar cómo sería la vida sin electricidad, ¿Qué harían para iluminar sus casas, lavar y planchar la ropa?, ¿De qué otra manera sería diferente la vida?

La sesión de lluvia de ideas le proporcionará alguna información acerca de las ideas que tienen los estudiantes sobre la electricidad, esto le dará una base para evaluar el progreso de los niños a medida que trabajen en la unidad.

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Lección 2

Lo Que Puede Hacer la Electricidad

Introducción

Los focos son una parte tan común de la vida diaria, que la mayoría de la gente no puede imaginar la vida sin ellos; sin embargo, se tiende a pensar en los focos como algo muy conocido, y no nos preguntamos acerca de la manera en que trabajan. Los focos son un ingenioso aparato eléctrico. En esta lección los estudiantes aprenderán la forma de encender un foco pequeño usando una pila y un pedazo de alambre, se emocionarán al ver que pueden encender el foco y se interesarán por encontrar diferentes maneras de conseguirlo.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Descubrirán cómo encender un foco pequeño utilizando una pila y un pedazo de alambre. ƒ Anotarán sus observaciones en sus cuadernos de notas.

Antecedentes

La electricidad circula por un camino llamado circuito, para crear un circuito se necesita una batería, un alambre, y cualquier otra cosa que se quiera incluir en el circuito, por ejemplo un foco. La electricidad se debe mover de un extremo a otro de la batería para crear un circuito completo. Al igual que muchas cosas en la naturaleza, la electricidad es invisible, pero nosotros podemos ver y medir sus efectos. ¿Qué hace que la electricidad circule a través del circuito? La batería, o fuente de energía, da a la electricidad su "empuje" a través del circuito, este empuje o voltaje es como presión eléctrica, de manera similar a la presión del agua. La presión eléctrica se mide en voltios. El transporte de electricidad a través de un circuito es análogo al fluido del agua a través de una tubería. El flujo de corriente eléctrica se mide en amperes. Las baterías tienen diferentes tamaños y formas. Las baterías de alto voltaje se componen de varias celdas, pero las baterías más simples tienen sólo una celda y se conocen como pilas. Las pilas más comunes son las de tamaño AAA, AA, C y D, todas se pueden encontrar en cualquier tienda, aunque todas estas pilas difieren en tamaño y en la cantidad de corriente que generan, todas ellas producen aproximadamente 1.5 voltios.

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En esta unidad, los estudiantes trabajarán con una pila tamaño D. La pila D, como todas las baterías, tiene dos extremos, uno marcado + (positivo) y uno marcado (negativo). El extremo positivo tiene un botón pequeño; el extremo negativo es plano (vea la Figura 2-1), por otra parte, los materiales se pueden dividir en dos grupos: Conductores, que son aquellos que pueden transportar la corriente eléctrica y los Aislantes, los cuales impiden que circule la electricidad. Ejemplos de conductores de electricidad son el aluminio, cobre y acero; los materiales aislantes incluyen hule, madera y la mayoría de los plásticos.

Figura 2-1 Pilas tamaño D, alambre de cobre y cable de instalación casera

En esta lección los estudiantes trabajarán con alambres de cobre del número 22, los cuales se emplean para armar circuitos eléctricos sencillos. El alambre conductor permite el transporte de electricidad de un extremo a otro de la pila. En otros casos, como en las instalaciones caseras, cada cable está formado realmente por dos alambres, constituidos a su vez por innumerables hilos. Los dos alambres son necesarios para cerrar el circuito, comenzando en la planta de energía (que tiene la función de la batería), viajando a través de uno de los alambres hacia cada una de las casas y regresando a la planta de energía a través del otro alambre, para prevenir descargas los alambres se encuentran cubiertos con una capa de plástico que actúa como aislante. Los focos que se utilizan en esta unidad son muy similares a los focos comunes de las instalaciones domésticas, excepto en que son mucho más pequeños. En la Figura 2-2 se muestra un foco típico, especificando cada una de sus partes. El filamento es la parte del foco que se calienta y produce luz.

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Figura 2-2 Esquema de un foco

Todos estos componentes, la pila, el alambre y el foco, se pueden utilizar para hacer un circuito. El circuito queda establecido cuando hay un camino continuo para que la electricidad viaje de un extremo de la pila y regrese al otro extremo, tal como se muestra en la Figura 2-3.

Figura 2-3 Encendiendo un foco

Existen por lo menos cuatro formas diferentes de encender un foco utilizando un alambre y una pila, estas cuatro opciones se muestran en la Figura 2-4.

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Figura 2-4 Cuatro formas de encender un foco

En algunos casos, los estudiantes conectarán sin darse cuenta el alambre directamente de un extremo de la pila al otro sin pasar por el foco, cuando esto ocurre se crea un corto circuito, como se ilustra en la Figura 2-5. Un corto circuito ocurre cuando se suministra un camino conductor desde un extremo de la pila al otro sin pasar por el foco.

Figura 2-5 Un corto circuito

Un corto circuito en una casa o en un automóvil puede producir chispazos dramáticos y suficiente calor para fundir metales e iniciar un incendio. Los cortos circuitos con las pilas tamaño D no son peligrosos, pero pueden agotar rápidamente la energía de la pila, en caso de dejarlos conectados por varios minutos el alambre y la pila se calentarán.

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Conforme los estudiantes trabajan, inevitablemente producirán cortos circuitos. Los cortos circuitos no siempre son fáciles de reconocer, porque con frecuencia ocurren en medio de un enredo de dedos y alambres, dos ejemplos típicos de la forma en que los cortos circuitos ocurren se muestran en la Figura 2-6. Se puede sospechar que ocurre un corto circuito cuando un estudiante no comprende ni se imagina por qué el foco no enciende.

Figura 2-6 Dos ejemplos típicos de un corto circuito

Si ocurre un corto circuito pero se desconecta el material de inmediato, la pila se puede seguir utilizando después en caso de que siga encendiendo un foco, sin embargo si ya no enciende un foco la pila se debe dejar de utilizar. Revise el material y si la pila aún tiene carga guárdela para utilizarla en la Lección 6. Es necesario aclarar que en los cortos circuitos que se producen con este material no hay riesgo y que no es posible que ocurra algún daño para los estudiantes. No haga que sus estudiantes piensen que dichos cortos circuitos son "errores". Estos antecedentes se le dan a conocer para que usted pueda sortear los pequeños obstáculos a los que se puede enfrentar. Materiales

Para cada estudiante 1 caja de cartón para guardar sus materiales 1 pila tamaño D 1 foco pequeño del no. 48 1 pedazo de alambre de cobre no. 22, 15 cm de longitud 1 etiqueta 1 cuaderno de notas Para el grupo 30 pilas tamaño D de reserva 30 focos pequeños de reserva (Los focos y las pilas son material de reserva para toda la unidad)

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Preparación

Procedimiento

1.

Antes de la clase, prepare los alambres (vea las instrucciones en el punto 2), las pilas y los focos, y arme las cajas de cartón en donde los estudiantes guardarán sus materiales. Los alambres necesitan prepararse antes de iniciar la lección.

2.

Instrucciones para preparar los pedazos de alambre: ƒ Corte un pedazo de alambre de 15 cm de longitud, para hacer esto utilice unas pinzas de corte o cualquier herramienta similar (vea las instrucciones que se encuentran al final de esta lección). ƒ A continuación utilice las mismas pinzas de corte para quitar aproximadamente 1 cm del plástico aislante de cada extremo del alambre, esto es necesario para que los estudiantes puedan utilizar el alambre para conectar sus circuitos.

3.

Organice todo para que los estudiantes formen su propio juego de materiales: ƒ Elija un lugar en el salón de clases que sea de fácil acceso para los estudiantes y en donde usted pueda colocar los materiales, para que los estudiantes puedan recogerlos al estilo autoservicio. ƒ Cada estudiante deberá recoger una caja de cartón, un pedazo de alambre de 15 cm de longitud con los dos extremos pelados, una pila tamaño D y un foco pequeño.

4.

Cuando tenga listo todo el material y antes de aplicar la lección con los estudiantes, practique y arme un circuito para encender el foco, también revise la Hoja de Actividad 1 que se encuentra al final de la Lección 3, la Hoja de Actividad 1 no se utilizará en la lección 2 pero le ayudará a entender las diferentes formas de encender el foco.

1.

Indique a los estudiantes que deben utilizar sus cuadernos, recuérdeles que en sus cuadernos deben llevar un registro de sus descubrimientos y preguntas durante el desarrollo de la unidad. Los registros contendrán notas y dibujos. Ahora pida a sus estudiantes abrir sus cuadernos en la primera página y que escriban la fecha, después solicite que dibujen un foco. Dígales que guarden este dibujo, lo volverán a ver más adelante en la unidad.

2.

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Los estudiantes deberán pasar al centro de distribución a recoger sus materiales: una caja, un alambre, una pila y un foco. Entregue también una etiqueta a cada estudiante.

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3.

Solicite a los estudiantes que cada uno escriba su nombre en su etiqueta y que la pegue en su caja de cartón. Explique que estas cajas las utilizarán para guardar sus materiales durante el desarrollo de las lecciones.

4.

Pida a los estudiantes que con el alambre, el foco y la pila tamaño D hagan que el foco encienda. Tan pronto como los estudiantes empiecen a trabajar, algunos dirán: "¡No puedo hacer esto!" "¿Me podría ayudar?" "¡Esto es muy complicado!" En este momento anímelos y asegúreles que sí se puede hacer, si necesitan ayuda, pregúnteles: ¿Cómo podrías conectar el alambre, la pila y el foco para hacer que el foco encienda?, ¿De cuántas maneras diferentes podrías hacerlo? El primer estudiante que consigue encender el foco, generalmente se emociona y exclama algo, esa emoción inicial anima a los otros estudiantes a intentar resolver rápidamente el problema.

5.

Solicite a los estudiantes que dibujen en su cuaderno las diferentes maneras en que el foco enciende, y las maneras en que no enciende.

6.

Tome en cuenta que algunos estudiantes harán corto circuito conectando el alambre de un extremo de la pila al otro sin hacer que la electricidad pase a través del foco. Recuerde que en las Figuras 2-5 y 2-6 se muestran ejemplos de un corto circuito. Cuando la pila o el alambre se calienten, lo más probable es que exista un corto circuito que se debe localizar.

7.

El entusiasmo resultante de haber logrado su objetivo lleva a los estudiantes a desear ver su foco encendido continuamente, es muy probable que busquen lugares obscuros en el salón o cerca de sus mesas para alumbrarlos con su foco. Déles a los niños tiempo suficiente para hacer estas pruebas.

8.

Aproximadamente 10 minutos antes de finalizar, pida a los estudiantes que limpien y guarden sus materiales, esto dejará tiempo para una discusión final. Pida a los estudiantes que guarden los materiales en sus cajas y se aseguren de que únicamente guardan su pila, su alambre y su foco.

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Actividades Finales

Pida al grupo que examinen sus dibujos, las maneras en que enciende y no enciende el foco, anímelos a que expliquen algo de lo que han aprendido acerca de la electricidad.

Extensiones

Evaluación

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Resulta de mucha utilidad en este punto de la unidad poner una mesa con una caja que contenga los materiales empleados en esta lección, esto dará a los estudiantes la oportunidad de experimentar con los circuitos en su tiempo libre. Muchos estudiantes se beneficiarán con este tiempo extra para trabajar con los materiales.

1.

Los dibujos de los focos serán un útil contraste con los dibujos que los estudiantes realizarán más adelante en la unidad, estos dibujos proveerán un tipo de pre- y post-evaluación que se puede utilizar para registrar el progreso de los estudiantes a lo largo de la unidad.

2.

En forma similar, los dibujos que los estudiantes hagan de las diferentes formas en que el foco enciende muestran su habilidad para observar los detalles de un dispositivo y sus conocimientos acerca de la electricidad, también pueden proporcionar la base para comparar con dibujos posteriores.

3.

Las observaciones que usted haga del proceso de solución del problema por parte de cada estudiante, le proporcionarán información útil. Algunos estudiantes probarán sistemáticamente todas las posibilidades, mientras que otros aprenderán de sus compañeros; en cambio otros se darán por vencidos, estos estudiantes necesitarán de una motivación especial.

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Instrucciones para preparar los pedazos de alambre de cobre El alambre de cobre con el que se trabaja en las lecciones está cubierto con un aislante de plástico, se debe quitar esta cubierta de los extremos de los alambres para que sus alumnos puedan trabajar, para ello, se pueden emplear las pinzas que se muestran en el dibujo de la derecha. La figura 2-7 ilustra la forma de utilizar las pinzas para pelar y cortar alambre.

Figura 2-7 Empleo de las pinzas para pelar y cortar alambre

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Lección 3

Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Introducción

En la Lección 2 los estudiantes aprendieron que para encender un foco se debe armar un circuito completo. En esta lección los estudiantes reforzarán ese conocimiento, descubriendo que hay diferentes maneras de crear un circuito completo, este concepto se enfatizará en futuras lecciones.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Revisarán diferentes maneras de conectar una pila, un alambre y un foco, para que el foco encienda. ƒ Explorarán otras alternativas para construir circuitos.

Materiales

Para cada estudiante: 1 caja de almacenamiento conteniendo: 1 pila tamaño D 1 foco pequeño 1 alambre de 15 cm. de largo 1 Hoja de Actividad 3-1 1 cuaderno de notas Para el grupo: 10 copias del dibujo de un foco y una pila que se encuentran en la Figura 3-1 1 hoja de papel para rotafolio 1 marcador Pegamento (lápiz adhesivo)

Preparación

Saque 10 copias de la hoja donde aparecen un foco y la pila tamaño D (Figura 3-1). Recórtelos y péguelos en una hoja de papel para rotafolio, colocándolos de manera que representen varias formas en que pueda encenderse el foco usando un alambre. Durante el desarrollo de la lección los estudiantes usarán un marcador para dibujar alambres que ilustren las diferentes maneras de hacer que el foco encienda. Si prefiere trabajar con un proyector, en este caso utilice la Figura 3-1 para hacer una transparencia. Recorte la pila y el foco aparte para que así pueda moverlos independientemente, de esta manera los estudiantes pueden colocar un pedazo de alambre real encima del proyector para mostrar las diferentes maneras de hacer que el foco encienda.

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Figura 3-1 Pila y foco

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Procedimiento

1. Tenga a la mano la Hoja de Actividad 3-1. Revise las instrucciones y asegúrese de que los estudiantes han comprendido lo que van a hacer: predecir si el foco encenderá o no, escribiendo "apagado" o "encendido" debajo de cada dibujo. Asegure a los estudiantes que no serán calificados por sus predicciones, solamente utilizarán estas predicciones como una forma de aprender, mencione a los estudiantes que esta es la forma en la que los científicos trabajan. 2.

Dé tiempo a sus estudiantes para trabajar con sus hojas. Cuando todos hayan terminado, pida a los estudiantes que tomen sus cajas con materiales. Haga que pongan a prueba sus predicciones conectando el alambre y la pila en la misma forma en que se muestra en la hoja de predicciones. ¿Enciende el foco?

3.

Si los estudiantes dominan los circuitos mostrados en la Hoja de actividad 3-1, pídales que hagan sugerencias adicionales dibujando en su cuaderno de ciencia algunos circuitos nuevos, deben realizar los dibujos suficientemente grandes como para que se puedan notar los detalles del alambre, la pila y especialmente, el foco.

4.

Una vez que hayan concluido sus experimentos, pida a los estudiantes que guarden los materiales en sus cajas de almacenamiento, asegurándose de que tienen solamente un artículo de cada uno de los materiales, y que limpien su lugar de trabajo.

5. Pida a los estudiantes que utilicen un marcador para dibujar en la hoja de rotafolio los alambres en la forma en que lograron encender sus focos. Actividades Finales

Extensiones

Utilizando ya sea los dibujos o la transparencia, ponga énfasis en los lugares específicos del foco en los que el alambre debe tocar para que encienda el foco, para esto podría preguntar: ¿Alguien puede mostrarnos exactamente dónde debe tocar el alambre el foco para que encienda?, después pregunte: ¿Alguno de sus dibujos muestra alguna manera diferente en la que el alambre toque el foco para que encienda? Sugiera a los estudiantes que hagan una lista de las cosas que les gustaría aprender acerca de la electricidad, también que lleven un registro de las cosas nuevas que están aprendiendo, así como de las nuevas palabras que están usando.

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Evaluación

Al finalizar esta lección, usted contará con los siguientes elementos para evaluar lo que sus estudiantes han aprendido acerca de la electricidad: 1. 2. 3. 4.

La lista de la lluvia de ideas, con información de lo que los estudiantes saben de la electricidad y su lista de preguntas de lo que quieren aprender sobre el tema. Los cuadernos de notas de los estudiantes, conteniendo la lista de lo que ellos saben acerca de la electricidad, el dibujo de un foco y los diagramas de varias formas en que un foco enciende o no. El trabajo hecho en la Hoja de Actividad 3-1. Además, sus propias observaciones de los intentos de los estudiantes por encender el foco, le darán información sobre su comprensión de los circuitos eléctricos, su habilidad para enfrentar nuevos problemas, y sus estilos de aprendizaje. Los puntos 2, 3 y 4 le proporcionarán información individual acerca del desempeño de los estudiantes. El punto 1 le brindará información respecto al grupo en general.

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Hoja de Actividad 3-1 Respuestas para el Profesor ¿Encenderá o no el foco? Realiza tu predicción escribiendo "encendido" o "apagado" debajo de cada dibujo.

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Lección 3 Un Vistazo más Cercano a los Circuitos

Hoja de Actividad 3-1 Nombre: ________________________________________ Fecha: ________________________________________

¿Encenderá o no el foco? Realiza tu predicción escribiendo "encendido" o "apagado" debajo de cada dibujo.

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Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

Lección 4

¿Qué hay Dentro de un Foco?

Introducción

Los focos solamente producen luz cuando son parte de un circuito completo. En esta lección, los estudiantes tendrán la oportunidad de construir un circuito para encender un foco casero típico. Bajo la dirección del profesor, el grupo armará el circuito usando un foco y veinte pilas como fuente de poder. El grupo iniciará utilizando cinco pilas, las cuales irán aumentando hasta llegar a veinte, de esta manera se demostrará que al ir agregando pilas al circuito, el foco brilla cada vez más. Al utilizar un foco grande, los estudiantes descubren cómo trabaja una instalación sencilla y podrán ver claramente las partes del foco.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Reafirmarán sus conocimientos acerca de los circuitos, construyendo uno para encender un foco casero. ƒ Identificarán las partes de un foco y trazarán el camino de la electricidad a través de él.

Antecedentes

La Figura 4-1 muestra las partes de un foco casero típico de 120 voltios, el cual es fundamentalmente igual al foco pequeño de la lección anterior. La única diferencia importante es que el filamento (la parte que enciende) del foco casero es más grande y es capaz de producir una luz más brillante. El foco grande requiere 120 voltios para encender; al utilizar veinte pilas en serie, de 1.5 voltios cada una, se producen aproximadamente 30 voltios. Esto hará que el filamento brille débilmente.

Figura 4-1 Un foco casero típico

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Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

Note que uno de los extremos del filamento pasa a través del soporte de vidrio y se conecta a la rosca de metal del foco. El otro extremo del filamento también pasa a través del soporte de vidrio y se conecta a la punta soldada del foco. La punta y la rosca de la base del foco se encuentran separadas por una pieza de cerámica aislante. Todos los focos presentan estas características. Materiales

Para cada estudiante: 1 cuaderno de ciencias 1 pila tamaño D Para el grupo: 2 tablas para sostener las pilas, 1 m de largo y de 5 cm. o más de ancho, 1 foco casero con base 1 foco casero sin base 1 foco pequeño sin base 2 pedazos de alambre de cobre con plástico aislante, de aproximadamente 1.5 m de largo cada uno 1 pinzas para cortar alambre 1 pinzas de punta Nota En caso de no conseguir los focos sin base, usted puede quitar las bases a los focos antes de la clase, para esto vea las instrucciones al final de esta lección. Si no consigue quitar la base de los focos trabaje únicamente con los focos normales.

Preparación

Corte dos pedazos de alambre de 1.5 m de largo y quite aproximadamente 2 cm del plástico aislante de cada uno de sus extremos.

Procedimiento

1.

Muestre a los estudiantes un foco casero y pregúnteles cómo piensan que se puede encender utilizando las pilas y los alambres. Pida que escriban sus ideas en sus cuadernos.

2.

Después de discutir cuántas pilas se necesitan para encender el foco, prepare los focos para una demostración, solicite ayuda a los estudiantes.

3.

Inicie con la suposición más baja, o con cinco pilas, colocándolas en el surco formado por las dos tablas. Asegúrese de que todas las pilas apunten en la misma dirección. En seguida, designe a tres o cuatro estudiantes para que mantengan las pilas firmemente unidas mientras otros dos estudiantes colocan los dos alambres, uno en cada extremo en contacto con las terminales de las pilas.

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Circuitos Eléctricos

Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

4.

Mientras usted sostiene el foco, haga que otros dos estudiantes toquen con los alambres, uno la rosca de la base y el otro la punta soldada del foco. Asegúrese de que todos puedan ver el filamento. El brillo del filamento se verá mejor si usted obscurece el salón, cerrando cortinas en caso de contar con ellas o tapando los vidrios de las ventanas con papel obscuro.

5.

Agregue una pila cada vez. Cuando coloque aproximadamente quince pilas, el filamento brillará débilmente con un color rojo. Con veinte pilas, el filamento brillará más, pero aún débilmente comparado con el brillo que genera una instalación doméstica. No obstante, en el experimento se observará claramente que mientras más pilas se agreguen, más brillará el foco.

6.

Por turnos, haga que varios estudiantes sostengan los alambres y toquen el foco para encenderlo. Discuta con ellos en dónde se deben colocar los alambres para que el foco encienda.

7.

En la segunda parte de la demostración, se usan los focos sin base. Decida su realización dependiendo de si dispone de los focos o no. Diga a sus estudiantes que se quitó la base para que puedan ver cómo es el foco por dentro (Figura 4-1 B) y muéstreles las partes que se cortaron.

8.

Siguiendo el mismo procedimiento que para el foco con base, encienda el foco casero sin base, uniendo los extremos de las pilas con los dos alambres que salen del foco (vea la Figura 4-2).

9.

Señale detalladamente las partes del foco. Haga notar los dos alambres rígidos que pasan a través del soporte de vidrio hasta el centro del foco. El filamento se encuentra entre los extremos de estos dos alambres.

Figura 4-2 Encendiendo un foco

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Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

Actividades Finales

Extensiones

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10.

Saque el foco pequeño sin base y compárelo con el foco casero. Los estudiantes notarán que el diseño del foco pequeño es similar al diseño del foco grande.

11.

Usando dos pilas, encienda con los estudiantes el foco pequeño en la misma forma en que se hizo con el foco grande empleando los alambres largos. Solicite a los estudiantes que busquen el filamento. ¿Pueden Verlo?

Discuta con los estudiantes la pregunta: ¿Cómo se conectan los alambres para hacer que el foco encienda? En seguida, pídales que dibujen un foco y que indiquen en sus dibujos dónde se deben colocar los alambres. En este punto se pueden introducir lecturas respecto a la vida de Tomás Alva Edison y el invento del foco.

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Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

Instrucciones para Quitar la Base de un Foco 1. Tome uno de los focos caseros y quite con cuidado la base. El procedimiento, con dibujos, se muestra en la Figura 4-4. Utilice pinzas de corte y pinzas de punta. Cuando haya quitado la base, podrá ver los alambres que pasan a través del vidrio y que llegan al filamento. 2. Guarde las partes metálicas de la base para mostrarlas a los estudiantes.

Figura 4-4 Quitando la base de un foco casero

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Lección 4 ¿Qué hay Dentro de un Foco?

3. En forma similar, quite la base de uno de los focos pequeños. La técnica para hacer esto se muestra en la Figura 4-5. Figura 4-5 Quitando la base de un foco pequeño

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Circuitos Eléctricos

Lección 5 Construyendo un Circuito

Lección 5

Construyendo un Circuito

Introducción

Ahora los estudiantes tienen experiencia suficiente para intentar construir sus propios circuitos. En esta lección aprenderán cómo usar algunos dispositivos nuevos para armar circuitos más complejos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Aprenderán la manera de utilizar un soporte para pilas, un casquillo (socket) y su clip de presión correspondiente. ƒ Reafirmarán sus conocimientos mediante la construcción de un circuito.

Antecedentes

Esta lección es la primera en la que los estudiantes construirán circuitos y trabajarán con ellos. Un circuito eléctrico es una vía continua para que la electricidad viaje desde un extremo de una pila a través de alambres (incluyendo los alambres en el foco) y regresando al otro extremo de la pila Por acuerdo, los científicos e ingenieros consideran que la corriente eléctrica en un circuito se transporta desde el extremo positivo al extremo negativo de una pila. Este acuerdo surgió a partir de la teoría de Benjamín Franklin, en la cual se plantea que la corriente se transporta por cargas positivas, pero se ha probado que la teoría de Franklin es incorrecta; ahora sabemos que tanto la carga positiva como la negativa se pueden mover a través de una corriente eléctrica. En los metales, los electrones cargados negativamente son los que se mueven. Al explicar la corriente eléctrica a los estudiantes, considere el sentido convencional, de positivo a negativo. Sin embargo, si los estudiantes ya tienen conocimiento del flujo de electrones y lo mencionan durante la discusión, permita que lo comenten.

Materiales

Para cada estudiante 1 caja de almacenamiento conteniendo: 1 Pila tamaño D 1 foco pequeño 2 alambres de 15 cm de largo cada uno 1 soporte para pila 1 casquillo (socket) 1 Hoja de Actividad 2 1 cuaderno de notas Para el profesor 1 pinzas de punta 1 desarmador

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Preparación

1.

Revise los soportes para pila (vea la Figura 5-1) para cerciorarse de que funcionan bien, algunas veces las superficies diseñadas para hacer contacto con la pila no están colocadas correctamente. De la misma manera, los clips de presión (localizados en los extremos de cada soporte) pueden necesitar que los ajuste con unas pinzas.

Figura 5-1 Soporte para pila Clip de presión Clip de presión

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2.

Prepare otro alambre de 15 cm para cada estudiante, pelando sus extremos.

3.

Utilice el dibujo de un clip de presión que aparece en la Figura 5-2, para hacer una transparencia, o bien dibújelo en el pizarrón. Los estudiantes pueden recurrir a él si tienen problemas con el funcionamiento de su clip.

4.

La realización de esta lección le puede llevar más de una sesión, dependiendo de la velocidad con la que los estudiantes aprendan a usar el clip de presión (Figura 5-3). Los estudiantes frecuentemente no introducen totalmente el alambre a través de la abertura, por lo que, cuando sueltan la pinza, el alambre no queda sujeto firmemente en su lugar, este problema ocurre si el alambre no está derecho en sus extremos.

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Figura 5-2 Clip de presión

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Figura 5-3 Utilizando un clip de presión

Procedimiento

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1.

Distribuya una copia de la Hoja de Actividad 5-1 a cada estudiante y pida que predigan si el foco enciende, escribiendo "encendido" o "apagado" en la línea que se encuentra debajo de cada dibujo, pueden consultar su cuaderno para revisar lecciones anteriores y hacer las predicciones, después deben colocar la hoja de predicciones en su cuaderno.

2.

Entregue a cada estudiante un soporte para pila y el segundo alambre. Señale los extremos donde se localizan los clips de presión. Utilice el dibujo de la Figura 5-2 para explicar la forma de colocar los alambres en los clips de los extremos del soporte.

3.

Asegúrese de que todos puedan conectar el alambre al clip. Organice a los estudiantes para que trabajen en parejas y anímelos a ayudarse uno al otro. Este esfuerzo vale la pena debido a que el armar circuitos les resultará más fácil si ya están familiarizados con los clips de presión.

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Lección 5 Construyendo un Circuito

4.

Cuando los estudiantes hayan adquirido habilidad en el manejo de los clips de presión, pida que coloquen las pilas en sus soportes y los alambres en los clips. Una vez que todos tengan su pila en el soporte y un alambre unido en cada extremo del soporte, pida que en cada pareja, uno de los integrantes agarre el foco de la caja de materiales y el otro sostenga un alambre en cada mano y con los alambres toque el foco hasta que logre que encienda. Al intentar encender el foco y al tocar la punta del alambre con la parte correcta de la base del foco, reforzarán lo que aprendieron en la Lección 4.

5.

Entregue a cada estudiante un casquillo (socket, Figura 5-4) y desafíelos a conectar el sistema completo, la pila en su soporte, el foco en el casquillo y los alambres para encender el foco (vea Figura 5-5). Anime a los estudiantes a trabajar hasta completar la actividad.

Figura 5-4 Casquillo para el foco

Figura 5-5 Circuito completo

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Actividades Finales

6.

Asegúrese de que cada estudiante haya completado exitosamente su tarea, haga que los estudiantes se ayuden entre sí para que funcionen los circuitos de todos. Si los estudiantes están agrupados en equipos de cuatro, dígales que se deben ayudar unos a otros para construir el circuito.

7.

Pida a los estudiantes que regresen sus materiales a las cajas de almacenamiento, y que se aseguren de que el circuito no se quede conectado.

Termine la clase con una discusión. Pida a los estudiantes que describan la forma en que deben quedar conectados la pila, el foco y los alambres para hacer que el foco encienda. A medida que hacen sus descripciones, dibuje varios circuitos representativos en el pizarrón y pídales que los observen y le digan qué es lo que tienen en común. Pregunte: "¿Cuáles son las conexiones clave y los elementos necesarios para que el foco encienda?" Finalice la discusión dibujando un circuito a partir de las ideas de los estudiantes: el camino de la corriente eléctrica, desde el extremo de la pila, pasando por el alambre, el foco y el siguiente alambre, y de regreso al otro extremo de la pila.

Extensiones

Ponga a disposición de sus estudiantes varias pilas, focos, soportes, casquillos y alambres en una mesa para que puedan trabajar durante su tiempo libre. Cuando los estudiantes hagan nuevos circuitos, pídales que los dibujen en sus cuadernos.

Evaluación

1.

Revise las respuestas de los estudiantes de la Hoja de Actividad 5-2. Los estudiantes que no acertaron en sus pronósticos respecto a cuál de los focos encenderá pueden necesitar alguna explicación adicional.

2.

Observe el progreso de los estudiantes al intentar armar sus circuitos. A los estudiantes que tengan dificultades se les puede ayudar poniéndolos a trabajar en un grupo pequeño, donde usted pueda atenderlos directamente para explicarles las cosas que no entiendan.

3.

Los dibujos que los estudiantes hagan le darán información acerca de la claridad con la que ven las partes del circuito, y si son capaces de dibujar un circuito continuo iniciando con un extremo de la pila, pasando por los alambres y el foco y regresando al otro extremo de la pila.

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Hoja de Actividad 5-1 Respuestas para el Profesor ¿Encenderá el foco? Realiza tu predicción debajo de cada dibujo, escribiendo "encendido" o "apagado".

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Lección 5 Construyendo un Circuito

Hoja de Actividad 5-1 Nombre: ______________________________________ Fecha: _____________________________________

¿Encenderá el foco? Realiza tu predicción debajo de cada dibujo, escribiendo "encendido" o "apagado".

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Lección 6

Localizando Fallas en Circuitos

Introducción

En todas las facetas de la vida la gente enfrenta problemas que necesitan solución. En algunas ocasiones el problema puede ser cómo construir algo nuevo, o arreglar algo que no funciona. Cualquiera que sea el problema, existen algunas estrategias que pueden facilitar la solución del problema. En esta lección se desarrolla paso a paso una técnica de solución de problemas que los estudiantes pueden utilizar para probar circuitos eléctricos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Construirán un probador de circuitos. ƒ Experimentarán diferentes maneras de utilizar sus probadores de circuitos. ƒ Aprenderán una técnica para localizar y resolver problemas para probar sus circuitos.

Antecedentes

Esta lección se enfoca a una importante habilidad, resolver problemas. Con la orientación del profesor, los estudiantes desarrollarán una técnica efectiva para localizar y resolver problemas, esta técnica permitirá a los estudiantes practicar el aislar los elementos en un circuito y comprender por medio de un proceso de eliminación, cual o cuales son las partes que no funcionan. El dominio de esta técnica ayudará a los estudiantes a resolver problemas sin requerir constantemente del profesor para que los ayude.

Materiales

Para cada estudiante: 1 caja de almacenamiento, conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco pequeño 1 casquillo para foco 2 pedazos de alambre de 15 cm. cada uno 1 alambre de 15 cm. 1 Hoja de Actividad 6-1 1 cuaderno de ciencia Para el profesor 6 pedazos de alambre de 15 cm cada uno 2 pilas en sus respectivos soportes 1 foco colocado en un casquillo 1 foco defectuoso colocado en un casquillo Circuitos Eléctricos

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Preparación

1.

Elabore dos juegos del probador de circuitos que se muestra en la Figura 6-1. Uno de ellos debe tener un foco defectuoso. Pruebe cada uno juntando los dos extremos del alambre para ver si el foco enciende en el circuito con el foco que sí funciona.

2.

Dibuje el probador de circuitos en el pizarrón, o en una hoja de papel para rotafolio. El probador de circuitos con el foco defectuoso se utilizará para demostrar al grupo cómo buscar sistemáticamente la parte que no funciona.

3.

Prepare otro alambre para el grupo.

4.

Fotocopie la Hoja de Actividad 6-1 para cada uno de los estudiantes.

Figura 6-1 Probador de circuitos

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Procedimiento

1.

Inicie la clase dando a los estudiantes la Hoja de Actividad 6-1 y pídales que la llenen. Recoja las hojas antes de continuar.

2.

Mencione a los estudiantes que quiere hablar acerca de la solución de problemas, por ejemplo, discutan cómo arreglar un aparato o un circuito que no funciona. Anime a los estudiantes a reflexionar respecto a las tácticas que utilizarían.

3.

Muestre a los estudiantes los dos circuitos que ha preparado. Primero enseñe el que funciona, junte los dos extremos libres de los alambres para que los estudiantes puedan ver que el foco enciende. Después, usando el circuito con el foco defectuoso, o con una pila sin carga, junte los extremos libres de los alambres, para que los estudiantes vean que el foco no enciende.

4.

Pregunte a los estudiantes, “¿Cómo harían para lograr que encienda el foco en el segundo circuito?”. Después de dar algún tiempo para pensar, pregunte a los estudiantes: “¿Cómo procederían para intentar encontrar lo que está mal en el segundo circuito?”.

5.

Utilizando las respuestas de los estudiantes, haga una lista en el pizarrón, de los pasos para encontrar lo que está mal. Introduzca el término localizar ý resolver problemas, una forma de encontrar fallas. La lista podría incluir los siguientes pasos. En caso de ser necesario ofrezca estas sugerencias a los estudiantes, de preferencia utilice la lista generada por los estudiantes. ƒ

Primero, observa las conexiones de los alambres para asegurarte de que se encuentran sujetas firmemente, para hacer esto, muévelas suavemente para revisar que no están sueltas. Pruebe el circuito (juntando el extremo libre de los alambres) otra vez para ver si el foco enciende.

ƒ

Revisa la pila y asegúrate de que está firmemente sujeta en su soporte, y de que los extremos de la pila y el soporte se encuentran en contacto. Pruebe nuevamente (juntando los alambres) para ver si el foco enciende.

ƒ

Observa el foco y asegúrate de que está bien colocado en el casquillo (sin que quede muy apretado, los estudiantes con frecuencia lo enroscan más de lo que es necesario para hacer contacto). Pruebe el circuito una vez más para ver si el foco enciende.

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

ƒ

Si el circuito aún no enciende, revise la pila y el foco por separado, primero sacando el foco y encendiéndolo utilizando un alambre (como en la Lección 2), y una pila en buenas condiciones.

ƒ

Si el foco está bien, el siguiente paso es probar la pila. Quite la pila del soporte y pruébela de la misma manera que en la lección 2, empleando un foco que si funcione.

ƒ

En este punto, si usted ha establecido que el foco y la pila están bien, vuelva a armar el circuito. Si continúa sin funcionar, puede estar seguro de que hay una conexión suelta en algún lado del circuito. En resumen: • ¿Los alambres se encuentran colocados adecuadamente en los clips de presión? • ¿Los alambres están unidos firmemente al soporte? • ¿Los alambres se encuentran firmemente conectados al casquillo del foco? • ¿El foco está fundido? • ¿La pila ya no sirve?

Actividades Finales

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6.

Entregue a cada estudiante otro alambre de 15 cm con los extremos pelados y pídales que armen su propio probador de circuitos, utilizando los materiales que tienen en sus cajas. Dibuje el dispositivo en el pizarrón y deje el probador de circuitos que usted armó para que los estudiantes tengan un modelo a seguir.

7.

Pida a los estudiantes que guarden el material en sus cajas, que las almacenen en el lugar asignado y que limpien su área de trabajo.

Revise el procedimiento para localizar problemas que han elaborado. Defina el término localizar problemas como una técnica para solucionar problemas. Recuerde a los estudiantes que pueden usar esta técnica siempre que crean que una pieza de su equipo no está funcionando adecuadamente. Mencione a los estudiantes qué es lo que quiere que hagan cuando descubran cuál es el material defectuoso (por ejemplo, que acudan a usted para que les entregue material de repuesto).

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Extensiones

1.

Ponga a disposición de sus estudiantes tres o cuatro circuitos, cada uno con una falla diferente: una conexión suelta, un foco fundido, o una pila inservible, por ejemplo. Numere cada circuito y desafíe a los estudiantes para que encuentren la falla en cada circuito. Recuerde a los estudiantes que deben registrar sus hallazgos en sus cuadernos y pídales que no revelen sus soluciones a sus compañeros, para que todos tengan la oportunidad de divertirse encontrando la falla en los circuitos.

Evaluación

2.

Pida a sus estudiantes que hagan una entrevista a alguno de sus familiares acerca de la solución de problemas, les pueden preguntar cómo resuelven un problema en la casa o con el auto. Sugiera a los estudiantes que escriban un párrafo breve de la estrategia que utilizaron sus familiares.

1.

Revise las respuestas de los estudiantes a la Hoja de actividad 6-1. Invite a los estudiantes que necesiten trabajar más, a usar sus materiales para confirmar sus predicciones.

2.

Observe a los estudiantes mientras construyen sus propios probadores de circuitos, esto le indicará si los estudiantes han comprendido cómo ensamblar sus materiales. Usted notará que algunos estudiantes no han logrado dominar la forma de utilizar los clips de presión o algunos otros elementos del circuito. Usted podría organizar a algunos de los estudiantes “expertos" para que ayuden a sus compañeros.

3.

Mientras los estudiantes se encuentran trabajando en equipo para hacer sus probadores de circuitos, observe la manera en que funcionan los equipos. ¿Trabajan en cooperación?, ¿Los estudiantes más rápidos del equipo son pacientes y ayudan adecuadamente a los que tienen dificultades? Las técnicas de equipo no surgen de manera natural, los estudiantes necesitan que se les enseñe y asesore constantemente para aprender cómo trabajar juntos de tal forma que muestren respeto y consideración.

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Hoja de Actividad 6 Respuestas para el Profesor Primero dibuja un alambre en las dos primeras figuras para hacer que el foco encienda, después termina de dibujar los alambres en las dos figuras de la parte inferior, para hacer un circuito completo que encienda al foco.

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Lección 6 Localizando Fallas en Circuitos

Hoja de Actividad 6-3 Nombre: _____________________________________ Fecha: _____________________________________ Primero dibuja un alambre en las dos primeras figuras para hacer que el foco encienda, después termina de dibujar los alambres en las dos figuras de la parte inferior, para hacer un circuito completo que encienda al foco.

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Lección 7 Conductores y Aislantes

Lección 7

Conductores y Aislantes

Introducción

En este punto de la unidad, los estudiantes han avanzado en la comprensión de los circuitos y de la forma en que funcionan. En las dos siguientes lecciones, explorarán las partes de un circuito. En esta lección, descubrirán que los conductores son materiales que permiten que la electricidad pase a través de ellos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Conocerán la forma en que se comportan los conductores y aislantes eléctricos. ƒ Utilizarán el probador de circuitos para identificar materiales conductores y aislantes.

Antecedentes

Los materiales conductores y aislantes son componentes importantes en los circuitos eléctricos. Los conductores son los materiales a través de los cuales la electricidad puede viajar, por otra parte, los aislantes son materiales a través de los cuales la electricidad no puede viajar. Para determinar si un material es un conductor o un aislante, los estudiantes colocan el material entre los dos alambres del probador de circuitos. La Figura 7-1 ilustra la forma en que se utiliza el probador de circuitos para determinar si un objeto puede ser parte de un circuito. Si el foco enciende, entonces ese material sí conduce la electricidad. Como usted podrá suponer, la clasificación de materiales conductores o aislantes es algo más complejo, por ejemplo, existen materiales llamados semiconductores que algunas veces actúan como conductores y otras como aislantes. Más adelante en la unidad, los estudiantes trabajarán con un diodo semiconductor como los que se utilizan en los chips de las computadoras, pero en esta lección será suficiente clasificar los materiales como conductores y aislantes. Los materiales que se emplearán para determinar si son conductores o aislantes conducen a resultados consistentes; sin embargo, no se sorprenda si alguno de los materiales que usted sabe que son conductores, aparece en la lista de algún estudiante como aislante. La pintura sobre algunos metales (por ejemplo en las corcholatas) puede evitar un buen contacto eléctrico, provocando que los estudiantes clasifiquen algunos objetos de metal como aislantes. Para evitar este problema, se puede emplear una lija para raspar la superficie de los metales con los que se trabaje. En algunos casos, diferentes partes de un mismo objeto pueden ser conductores o aislantes, por ejemplo, la base que sujeta a la goma en un lápiz es un conductor, mientras que la madera del lápiz es un aislante.

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Lección 7 Conductores y Aislantes

Figura 7-1 Usando el probador de circuitos.

Materiales

Para cada estudiante: 1 cuaderno de ciencia 1 probador de circuitos Para cada dos estudiantes: 1 bolsa conteniendo lo siguiente: 1 broche de latón 1 canica 1 clavo de aluminio 1 clavo de hierro 1 clip 1 gis 1 lápiz de madera (sin goma) 1 pedazo de alambre de aluminio 1 pedazo de alambre de cobre 1 pedazo de limpia pipa 1 pedazo de popote 1 rejilla de aluminio de 3 x 3 cm. 1 rejilla plástico de 2 x 2 cm. 1 taquete de madera 1 tornillo de latón Para el profesor 1 lija suave 1 pizarrón (u hojas de papel para rotafolio) 1 probador de circuitos (de la lección 6)

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Circuitos Eléctricos

Lección 7 Conductores y Aislantes

Preparación

Procedimiento

1.

Saque punta a los lápices, hasta que el grafito sea visible en ambos extremos.

2.

Coloque los objetos con los que se va a trabajar en bolsas pequeñas que puedan manejar fácilmente los estudiantes. Estos objetos son únicamente sugerencias, usted puede agregar otros objetos que le parezcan interesantes, también puede pedir a los estudiantes que lleven a la escuela objetos para probarlos.

1.

Solicite a los estudiantes que revisen los probadores de circuitos que construyeron en la Lección 6 y que se aseguren de que funcionan bien, juntando los alambres para que el foco encienda, como se muestra en la Figura 7-2.

2.

Pregunte a los estudiantes, ¿Cómo usarían el probador de circuitos para ver si un objeto, por ejemplo un clip, puede ser parte del circuito? Algunos estudiantes probablemente sugerirán algo como lo que se presenta en la Figura 7-3. Realice la prueba con el clip y entonces pregunte: "¿Qué significa que el foco encienda cuando tocan el clip con las puntas de los alambres?" Explique a los estudiantes que si el foco enciende, significa que la electricidad viaja a través del clip. Ahora utilice alguno de los materiales que no conduzca electricidad, por ejemplo un pedazo de gis y discuta por qué el foco no enciende.

Figura 7-2 Revisando el probador de circuitos.

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Lección 7 Conductores y Aislantes

Figura 7-3 Probando el clip

3.

Organice a sus estudiantes para formar equipos de dos integrantes y que cada equipo tome una bolsa con materiales. Pida que cada estudiante escriba una lista de estos materiales en su cuaderno de ciencias.

4.

Utilizando la lista, pida a los estudiantes que hagan una tabla como la que se muestra a continuación, en dónde puedan predecir si el foco encenderá cuando se pruebe cada uno de los objetos. Predicción

Objeto

¿Encenderá el Foco?

5.

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¿No encenderá el Foco?

Resultado del Experimento

Solicite a cada estudiante que pruebe cada uno de los diferentes objetos, colocándolos en los extremos de los alambres del probador de circuitos, para ver si enciende el foco. Indique a los estudiantes que también pueden hacer pruebas con otros objetos que hayan traído o que tengan a la mano. Haga énfasis en la importancia del registrar todas sus observaciones. Circuitos Eléctricos

Lección 7 Conductores y Aislantes

Actividades Finales

6.

Cinco minutos antes de que termine la clase, pida a los estudiantes que guarden los objetos en sus cajas y regresen los materiales al área de almacenamiento.

1.

Haga dos columnas en el pizarrón o en una hoja de papel para rotafolio. Escriba hasta arriba de cada columna las frases "Enciende" y "No enciende", dejando espacio suficiente para insertar otro encabezado encima de estos títulos. Pida a los estudiantes que mencionen todos los objetos que, al probarlos, hicieron que el foco encendiera y regístrelos en la columna correspondiente. Cuando mencionen dos o más veces un mismo objeto, ponga una marca adelante del nombre del objeto. Espere algunos resultados contradictorios. Esta será una excelente oportunidad para animar a los estudiantes a resolver las diferencias en los resultados haciendo más experimentos. En caso de ser necesario, los estudiantes que tengan duda respecto a los resultados, pueden repetir el experimento con los objetos que no concuerden para confirmar o rechazar algún resultado.

2.

Cuando la lista esté completa, pida a los estudiantes que la copien en sus cuadernos. Mencione a los estudiantes que existe una palabra para designar a los materiales que causan que el foco encienda, esa palabra es Conductor. Escriba la palabra "Conductor" arriba de la frase "Enciende". Solicite a los estudiantes que hagan una definición de conductor. Usando las diferentes versiones, desarrollen juntos una definición de material conductor. Pida a los estudiantes que mencionen los objetos que al probarlos, no hicieron que el foco encendiera y regístrelos en la columna correspondiente y pida a los estudiantes que la copien en sus cuadernos. Explique al grupo que hay una palabra para designar los materiales a través de los cuales la electricidad no puede pasar, esa palabra es Aislante. Escriba la palabra "Aislante" arriba de la frase "No enciende". Usando el lenguaje de los estudiantes, desarrollen juntos una definición de material aislante.

3.

Diga a los estudiantes escriban las palabras "Aislante" y "Conductor" en las listas de sus cuadernos. Que escriban también las definiciones que elaboraron juntos, y que dibujen un conductor y un aislante junto a cada definición.

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Lección 7 Conductores y Aislantes

Extensiones

1.

Anime a los estudiantes a que continúen investigando con diferentes materiales y que conserven y amplíen sus listas de aislantes y conductores.

2.

Pruebe las diferentes partes del casquillo (socket). ¿La base de plástico y los clips de sujeción son conductores o aislantes? Pida que prueben también el soporte para pila. ¿Qué partes son conductoras?, ¿Qué partes son aislantes?

3.

Pida a sus estudiantes que piensen en las diferentes formas en que la electricidad se utiliza y se transmite a sus hogares. ¿Qué partes del sistema son aislantes?, ¿Y conductoras? Por ejemplo, los cables, los postes o los soportes utilizados para sujetar los cables? Pida a los estudiantes que conserven una lista de sus descubrimientos en sus cuadernos y compartir sus ideas con el grupo.

Recordatorio de Seguridad Haga hincapié con los estudiantes de que nunca introduzcan sus alambres de prueba en los contactos de las paredes.

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Lección 8 Haciendo un Filamento

Lección 8

Haciendo un Filamento

Introducción

El filamento es el pedazo de alambre que despide luz en un foco y es un importante elemento de los circuitos que los estudiantes han estado armando. En esta lección, los estudiantes explorarán la estructura de un foco en forma más detallada, construirán un dispositivo similar a un foco, que incluye un filamento construido a partir de un pedazo de alambre de cromo-níquel.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Construirán un dispositivo similar a un foco. ƒ Descubrirán que la electricidad se puede usar para generar calor y luz.

Antecedentes

Como se vio en la lección 4, un foco casero consta de dos alambres conductores rígidos que pasan a través de un soporte de vidrio. El filamento se sostiene entre estos dos alambres conductores. Cuando una corriente eléctrica pasa a través del filamento, éste despide luz y calor. El filamento está hecho de una aleación de metales diseñado para durar mucho tiempo, para prolongar la vida del filamento el foco se llena con un gas inerte, esto se hace porque el oxígeno que hay en el aire provocaría que el filamento se quemara rápidamente. En este experimento, los estudiantes utilizarán un alambre de cromo-níquel, que es una aleación de cromo y níquel, para construir un filamento. El cromo-níquel brilla y despide calor cuando la corriente eléctrica pasa a través de él.

Materiales

Para cada estudiante: 1 caja de almacenamiento, conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco 1 casquillo (socket) 3 pedazos de alambre de 15 cm de largo 1 cuaderno de notas Para cada dos estudiantes: 1 bola de plastilina 1 pedazo de alambre de cromo-níquel No. 32, de 8 cm de largo

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Lección 8 Haciendo un Filamento

Preparación

1.

Realice usted el experimento antes de la clase. Vea la sección Procedimiento. Pegue la plastilina sobre una mesa, para que los alambres queden en una posición vertical, como se muestra en la Figura 8-1. No ponga plastilina en los extremos del alambre. Esto evita un buen contacto eléctrico.

2.

Lea y tenga presentes los consejos de seguridad que aparecen a continuación.

Figura 8-1 Modelo de un filamento construido por los estudiantes

Consejos de Seguridad • Se debe tener cuidado al manejar el alambre de cromo-níquel, ya que puede causar cortaduras. • El alambre de cromo-níquel se calienta cuando brilla. Mencione a los estudiantes que no lo deben tocar, aunque llegara a caerse, hasta que se haya enfriado. • El alambre de cromo-níquel puede encender materiales flamables, por ejemplo con el papel, se debe tener cuidado de no acercarle ningún material.

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Circuitos Eléctricos

Lección 8 Haciendo un Filamento

Procedimiento

3.

Enrede el pedazo de alambre de cromo-níquel No. 32 de 8 cm a los alambres de sostén lo suficientemente apretado para conseguir una buena conexión. Entre los dos alambres de sostén, debe quedar solamente 1 cm del alambre de cromo-níquel.

4.

Para hacer que el alambre de cromo-níquel brille, conecte dos pilas tamaño D en serie a los otros extremos de los alambres, como se muestra en la Figura 8-1. Usted mostrará este dispositivo a sus estudiantes para que les sirva de guía.

5.

Para esta lección, los estudiantes trabajarán en parejas.

1.

Hagan un repaso del trabajo que se realizó en la Lección 4, cuando los estudiantes encendieron el foco casero y observaron sus partes, pídales que revisen en sus cuadernos de ciencias los dibujos que hicieron de un foco; recuerde a los estudiantes que se necesita un circuito cerrado para que un foco encienda, también repase los usos que se le dan a conductores y aislantes en la construcción de un circuito.

2.

Diga a los estudiantes: "Ahora vamos a hacer un dispositivo que es como un foco en cierta forma".

3.

Muestre al grupo cómo hacer el dispositivo (Figura 8-1). A continuación se dan los pasos a seguir. ƒ Divida la plastilina en dos partes. Ponga una de las partes en el escritorio. Tome dos alambres de 15 cm de largo cada uno, sin aislante en los extremos, y póngalos en la plastilina de tal manera que queden separados 1 cm. ƒ Coloque la otra parte de la plastilina sobre los alambres para que los sujeten. Acomode dos de sus extremos para que queden dirigidos hacia arriba. Enrede el alambre de cromo-níquel a los extremos de los alambres verticales. Finalmente conecte en serie las dos pilas a los extremos libres de los alambres. ƒ Prevenga a los estudiantes indicándoles que el alambre cromo-níquel se calentará, así que desde el principio necesitan unirlo firmemente a los extremos del alambre, para que no necesiten volverlo a tocar cuando se caliente. Mencione en voz alta los consejos de seguridad que se encuentran en la sección de Preparación.

Nota: Si el foco no enciende, los estudiantes se deben asegurar de que las conexiones se encuentren bien hechas, que los alambres estén limpios, que las pilas estén alineadas todas en la misma dirección, y de que el alambre cromo-níquel sea suficientemente corto.

Circuitos Eléctricos

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Lección 8 Haciendo un Filamento

Actividades Finales

Extensiones

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4.

Distribuya los materiales e instruya a los estudiantes para que hagan sus propios dispositivos, necesitarán usar sus dos pilas y conectarlas en la forma mostrada en la Figura 8-1.

5.

Pida que dibujen sus dispositivos en sus cuadernos, mostrando la parte del alambre cromo-níquel que brilla.

6.

Aproximadamente 10 minutos antes de finalizar la clase, comiencen a limpiar el área, indique a los estudiantes que dejen enfriar el alambre de cromo-níquel por espacio de un minuto, después ya pueden retirar los alambres de la plastilina y regresar los alambres a sus cajas. La plastilina la deben colocar en el lugar que usted designe.

Pregunte a los estudiantes cuál es la función del vidrio en el foco; después de discutirlo, pregunte a los estudiantes si creen que el vidrio sea un aislante o un conductor (el vidrio actúa como aislante). Cuando todos los estudiantes hayan expresado su opinión, pregunte: "¿Cómo podemos averiguarlo?" Algunos estudiantes sugerirán probar el vidrio con un probador de circuitos. Después de probar el vidrio, pídales resumir lo que han aprendido.

1.

Ponga al alcance de los estudiantes algunas notas o libros acerca de la historia del foco y de la vida de Tomás Alva Edison.

2.

Pida a los estudiantes que escriban una historia acerca del foco. Dígales que mencionen en su historia todas las partes del foco que ahora ya conocen.

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Lección 9 Circuitos Ocultos

Lección 9

Circuitos Ocultos

Introducción

Esta lección brinda a los estudiantes la oportunidad de aplicar lo que han aprendido acerca de circuitos en un problema nuevo. Los estudiantes localizan los circuitos ocultos en una caja, usando sus probadores de circuitos. Al realizar esta tarea, desarrollan estrategias útiles para resolver problemas eléctricos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Localizarán circuitos ocultos en una caja, utilizando un probador de circuitos. ƒ Adquirirán confianza en su habilidad para resolver problemas.

Antecedentes

Las cajas de circuitos ocultos presentan un interesante problema para los estudiantes. Para encontrar el patrón de circuitos ocultos, deberán utilizar sus probadores de circuitos, y necesitarán desarrollar una estrategia sistemática. En el proceso, echarán mano de los conocimientos que han adquirido en las lecciones anteriores.

Materiales

Para cada estudiante: 1 caja de almacenamiento conteniendo materiales para construir un probador de circuitos 1 cuaderno de notas Para cada dos estudiantes: 1 caja de circuitos ocultos

Preparación

1.

Usted debe construir una caja de circuitos ocultos por cada dos estudiantes antes de iniciar la lección. Las instrucciones para construir las cajas se encuentran al final de esta lección. Es recomendable que se organice con varios días de anticipación para realizar este trabajo.

2.

Una vez que haya armado las cajas, verifique que todos los broches se encuentren numerados, por fuera y por dentro, como se muestra en las Figuras 9-1 y 9-2.

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Lección 9 Circuitos Ocultos

Figura 9-1 Caja de circuitos ocultos

3.

Revise todas las cajas. Cada una debe tener dos o tres alambres conectando dos broches. La Figura 9-2 muestra el interior de una caja de circuitos ocultos.

4.

Procure que cada caja tenga una letra de identificación, para ayudar a los estudiantes a llevar un control de las cajas que ya han sido probadas.

Figura 9-2 Interior de una caja de circuitos ocultos

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Circuitos Eléctricos

Lección 9 Circuitos Ocultos

Procedimiento

1.

Organice equipos de dos integrantes. Pida a cada pareja que tenga a la mano un probador de circuitos. Recuerde a los estudiantes que antes de utilizarlos deben unir los extremos de sus alambres para cerciorarse de que el probador de circuitos funciona bien.

2.

Inicie la lección mencionando a los estudiantes que usted tiene algunos acertijos para ellos. Abra la tapa de una de las cajas y muestre las conexiones. Diga a los estudiantes que cada caja contiene conexiones diferentes.

3.

Guíe al grupo para que busquen los circuitos ocultos de la siguiente manera: ƒ Muestre el probador de circuitos y pregunte a los estudiantes cómo lo usarían para encontrar los circuitos ocultos. ƒ Una vez que se hayan dado cuenta de que deben colocar los alambres del probador de circuitos sobre cada par de broches, pida a un estudiante que pase al frente a buscar los circuitos ocultos.

4.

Pida a sus estudiantes que piensen cuál sería la mejor manera de ir probando los pares de broches en la caja para emplear el menor tiempo posible. Solicite al grupo que intenten imaginar cuántos pares diferentes de broches existen en la caja (hay 28 pares en total, es un interesante problema matemático a resolver). Los estudiantes necesitarán desarrollar un sistema para utilizar su tiempo de forma eficiente.

5.

Entregue a cada pareja de estudiantes una caja de circuitos ocultos. Anímelos a usar sus probadores para localizar los circuitos, pídales que con base en sus observaciones dibujen en sus cuadernos de ciencia la manera en que piensan que se encuentran las conexiones dentro de la caja. Estos dibujos le darán a usted un registro de su trabajo.

6.

Mencione a los estudiantes que hagan sus predicciones, únicamente para la primera caja, después abra la caja para que vean cómo está conectada. La observación de esta primera caja dará a los estudiantes una retroalimentación inmediata a sus esfuerzos y les permitirá modificar su técnica de ser necesario. Recuerde a los estudiantes que los circuitos se verán diferentes desde afuera de la caja que desde adentro.

7.

Cuando cada pareja de estudiantes termine de trabajar con su caja, deberán intercambiarla con la de otro equipo que también haya terminado.

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Lección 9 Circuitos Ocultos

Actividades Finales

1.

Pida a los estudiantes que continúen trabajando en las cajas sin abrirlas. Aproximadamente 15 minutos antes de que termine la clase, discuta los resultados con todo el grupo. Si hay algún desacuerdo, abra la caja correspondiente para resolverlo. Después de que los estudiantes hayan compartido sus hallazgos, trate de acercarse a aquellos que tengan problemas, utilice sus comentarios para hablar acerca de la solución del problema.

Extensiones

2.

Solicite a los estudiantes que regresen sus probadores de circuitos a sus cajas de almacenamiento, y coloquen sus cajas de circuitos ocultos en el lugar asignado dentro del salón.

1.

Coloque en un centro de aprendizaje varias cajas de circuitos ocultos, así como un probador de circuitos, para que los estudiantes puedan trabajar en ellos en sus ratos libres.

2.

Sugiera a algún equipo interesado que diseñen un tablero de preguntas y respuestas (ver Figura 9-3), colocando en la columna de la izquierda una lista de preguntas con un broche cada una y en la columna de la derecha las respuestas en desorden con un broche cada una. En el reverso del tablero, se debe conectar cada pregunta con su respuesta correcta.

Figura 9-3 Tablero de preguntas y respuestas

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Circuitos Eléctricos

Lección 9 Circuitos Ocultos

Utilizando un probador de circuitos se podrán responder las preguntas conectándolas con las respuestas. Si el foco del probador de circuitos enciende, la respuesta es la correcta. Se puede utilizar una hoja de papel cartoncillo para hacer el tablero de preguntas y respuestas.

Evaluación

1.

Observe a los estudiantes mientras buscan los circuitos ocultos. Algunos de ellos necesitarán que los asesore de forma continua.

2.

Las notas en sus cuadernos le dirán a usted qué tanto éxito han tenido los estudiantes, y revelará algunos de los problemas que tienen. En caso de ser necesario, reúna a los estudiantes que tengan problemas y platique con ellos para asesorarlos en las técnicas de solución de problemas.

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Lección 9 Circuitos Ocultos

Instrucciones para Construir las Cajas de Circuitos Ocultos La construcción las cajas de circuitos ocultos requiere aproximadamente de media hora para cada caja, con base en esto considere la pertinencia de construirlas solo (incluyendo la que va a necesitar para propósitos de demostración), o puede pedir la ayuda de otra persona, que puede ser otro profesor, un padre de familia o algún otro voluntario. Recuerde que se debe preparar una caja por cada dos estudiantes. La Figura 9-4 muestra una caja de circuitos ocultos.

Figura 9-4 Caja de circuitos ocultos

Materiales

Para cada caja de circuitos ocultos 1 caja pequeña de cartón 8 broches de latón del No. 3 8 rondanas 8 clips de presión 2 pedazos de alambre de 15 cm de largo, con los extremos pelados

Procedimiento

1.

Usando un desarmador, haga dos hileras de agujeros en la tapa. Coloque un broche, en cada uno de estos agujeros, cuidando que la cabeza del broche quede en la superficie de la tapa.

2.

Cuando haya introducido los broches sostenga la tapa de la caja y, por debajo, pase las patas del broche a través de un clip de presión y de una rondana, después abra las patas del broche y sujételas firmemente con cinta adhesiva. Los alambres se conectan por medio de los clips de presión (vea la Figura 9-5).

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Circuitos Eléctricos

Lección 9 Circuitos Ocultos

Figura 9-5 Haciendo la caja de circuitos ocultos

3.

Haga las conexiones de cada caja en forma diferente.

4.

Numere los broches y designe una letra para cada caja.

5.

Los clips de presión permiten conectar y reconectar fácilmente. De este modo se pueden crear muchas configuraciones diferentes.

Nota Algunas veces las cajas de circuitos no funcionan porque no hay un buen contacto eléctrico. Suciedad, grasa o corrosión en el alambre o en los broches pueden ser los responsables de esto. Limpiando las superficies de los alambres o de los broches con un pedazo de lija suave, generalmente se restaura el contacto eléctrico. Revise también las conexiones de los alambres con los clips de presión, y asegúrese de que las patas de los broches se encuentren bien extendidas.

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Lección 10 Descifrando un Lenguaje Secreto

Lección 10

Descifrando un Lenguaje Secreto

Introducción

Los circuitos que se encuentran en los aparatos eléctricos domésticos, tales como equipos de sonido, televisiones y refrigeradores, se representan por medio de diagramas de circuitos, que son planos que muestran cómo están interconectados los componentes eléctricos. En esta lección, los estudiantes aprenden los símbolos de los componentes eléctricos más comunes y dibujan diagramas de circuitos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Identificarán los símbolos utilizados en los diagramas de circuitos. ƒ Utilizarán los símbolos de los componentes eléctricos y diseñarán diagramas de circuitos. ƒ Construirán circuitos reales, utilizando sus diagramas de circuitos.

Antecedentes

Conocer los símbolos de los componentes eléctricos permite a los estudiantes representar circuitos eléctricos y entender los diagramas de circuitos, generalmente los equipos de sonido, televisiones, refrigeradores y otros aparatos tienen su diagrama en una etiqueta en la parte de trasera o en el interior del equipo debido a que esta información resulta esencial cuando se tiene que reparar el aparato. Los símbolos de los componentes eléctricos utilizados en esta unidad se muestran en la Figura 10-1. Esta Figura también se encuentra al final de esta lección, para que pueda sacar una transparencia para mostrar al grupo.

Figura 10-1 Un lenguaje secreto

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Lección 10 Descifrando un Lenguaje Secreto

Los diagramas que los estudiantes diseñen y dibujen, no tienen que ser exactamente iguales que los diagramas técnicos, es mejor ser tolerante con ellos en este aspecto, algunos estudiantes entre nueve a once años aún se encuentran aprendiendo la manera de trasladar dibujos a símbolos. Materiales

Para cada estudiante: 1 cuaderno de ciencias Para cada dos estudiantes: 1 caja de almacenamiento, conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco 1 casquillo (socket) 3 pedazos de alambre de 15 cm de largo Para el profesor 3 pilas tamaño D en sus soportes 3 focos en sus casquillos (sockets) 6 pedazos de alambre de 15 cm de largo

Preparación

1.

Familiarícese con la Figura 10-1, que muestra los símbolos de los componentes eléctricos que se utilizarán en esta Unidad. Dibuje los símbolos en el pizarrón antes de iniciar la lección.

2.

Prepare un circuito con dos pilas y un foco como se ilustra en la Figura 10-2.

Figura 10-2 Dos pilas y un foco

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Circuitos Eléctricos

Lección 10 Descifrando un Lenguaje Secreto

3.

Prepare un segundo circuito con una pila y dos focos como se ilustra en la Figura 10-3.

Figura 10-3 Dos focos y una pila

Procedimiento

1.

2.

Diga al grupo que les va a enseñar una manera sencilla de dibujar circuitos, comente que esta técnica es aplicada por los electricistas y los ingenieros eléctricos. Explique a los estudiantes que los símbolos en el pizarrón se utilizan para dibujar diagramas de circuitos, que son las hojas impresas que usualmente se encuentran en la parte trasera de algunos aparatos eléctricos. Muestre el circuito de la Figura 10-2 para que todos lo puedan ver. Usando los símbolos del pizarrón, dibuje el diagrama de este circuito, vaya paso a paso, explicando detalladamente a los estudiantes cómo representa cada uno de los componentes del circuito en el diagrama. Al hacer el símbolo para la pila, enfatice que la línea más larga corresponde al extremo positivo (+) de la pila.

3. Coloque el circuito ilustrado en la Figura 10-3 en un lugar donde todos lo puedan ver fácilmente. Organice equipos de dos integrantes y pídales que dibujen un diagrama de este circuito en sus cuadernos.

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Lección 10 Descifrando un Lenguaje Secreto

4.

Anime a los estudiantes a hacer su mejor esfuerzo ayudándose mutuamente. Mientras los alumnos dibujan sus diagramas, camine alrededor del salón. Observe cómo trabajan y asesórelos según se necesite.

5.

Actividades Finales

Evaluación

64

Cuando todos hayan terminado pídales que guarden sus artículos en sus cajas, y las lleven al área de almacenamiento.

Para finalizar, diga a los estudiantes que en la próxima lección también trabajarán en equipos de dos integrantes para construir el circuito que ellos propongan. Pida a los estudiantes que antes diseñen y dibujen un diagrama del circuito que a ellos les gustaría construir. Mencione: "Supongan que tienen dos pilas y dos focos para trabajar. Dibujen un diagrama de un circuito que tenga estos componentes”. En la siguiente lección podrán trabajar con su compañero en la construcción de ese circuito y ver como trabaja".

Los diagramas elaborados por los estudiantes utilizando los símbolos le darán una idea clara de su comprensión de los conceptos presentados en esta lección.

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Lección 10 Descifrando un Lenguaje Secreto

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Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Lección 11

Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Introducción

En esta lección, los estudiantes construirán dos clases de circuitos: un circuito en serie y un circuito paralelo. Utilizarán el mismo paquete de materiales para los dos circuitos. Al examinar estos dos tipos de circuitos, aprenderán a identificar las características propias de cada uno.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Construirán circuitos en serie y en paralelo. ƒ Lograrán distinguir los circuitos en serie y en paralelo y utilizarán este conocimiento para describir sus propios circuitos.

Antecedentes

Hay dos tipos de circuito: en serie y en paralelo. En la Figura 11-1, se muestra un circuito con dos pilas conectadas en serie. En un circuito en serie, la electricidad tiene solamente un camino para viajar desde uno de los extremos de la pila al otro, pasando a través de alambres y focos.

Figura 11-1 Circuito en serie

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Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Cuando las pilas se encuentran colocadas en serie, el voltaje que pasa por el foco se incrementa, provocando que brille más que usando únicamente una pila; sin embargo, de esta manera las pilas se gastarán más rápidamente. En la Figura 11-2, las pilas están conectadas en paralelo. En un circuito en paralelo, la electricidad viaja por más de un camino al recorrer el circuito. Cuando las pilas se encuentran en paralelo, la brillantez del foco será la misma que si tuviera sólo una pila, pero el foco durará más tiempo encendido en este circuito que en el circuito en serie.

Figura 11-2 Circuito en paralelo

Los focos también se pueden conectar en serie o en paralelo. La Figura 11-3 muestra dos focos conectados en serie. Cuando dos focos idénticos son conectados en serie con una pila, encienden con la misma brillantez, pero no brillan tanto como si estuviera solamente un foco.

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Circuitos Eléctricos

Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Figura 11-3 Focos en serie

La Figura 11-4 muestra dos focos conectados en paralelo. Cuando dos focos están conectados en paralelo con una pila, cada foco enciende con tanta brillantez como uno solo con una pila. Una característica de este circuito es el hecho de que al desconectar un foco, no provoca que el otro se apague. La electricidad viaja por caminos independientes a través de cada foco. El Anexo C incluye una descripción más detallada de circuitos en serie y en paralelo. Esta información es sólo para usted, y es probable que se encuentre más allá de lo que los estudiantes pueden asimilar por ahora. Cuando trabaje con ellos, motive a los estudiantes a observar qué pasa cuando los focos y las pilas se encuentran colocados en los diferentes tipos de circuitos.

Materiales

Para cada estudiante: 1 cuaderno de ciencias Para cada dos estudiantes: 2 cajas de almacenamiento conteniendo: 1 casquillo (socket) 1 foco pequeño 1 pila tamaño D 3 pedazos alambre de 15 cm 1 soporte para pila

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Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Figura 11-4 Focos en paralelo

Procedimiento

1.

Organice a sus estudiantes para que trabajen en equipos de dos integrantes. Asegúrese de que cada equipo tenga dos focos y dos pilas. Mencione a sus estudiantes la importancia de que discutan la actividad entre ellos antes de realizarla. Al final de la Lección 10, algunos estudiantes diseñaron y dibujaron el diagrama de un circuito que deseaban construir. Déles tiempo para que primero construyan ese circuito.

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2.

Dibuje en el pizarrón los diagramas de circuitos que se muestran en las figuras 11-1 y 11-2. Pida a sus estudiantes que predigan, ¿Cuál de los focos brillará más?, y ¿Cuál durará encendido más tiempo?.

3.

Anime a sus estudiantes a utilizar los diagramas del pizarrón para construir los circuitos. Cada equipo debe decidir qué circuito construirán primero.

4.

Cuando todos los equipos hayan construido ambos circuitos, pídales que registren sus resultados en sus cuadernos. Haga hincapié en la importancia de distinguir la brillantez de los focos en cada tipo de circuito.

Circuitos Eléctricos

Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

Actividades Finales

Extensiones

5.

Ayude a los estudiantes a desarrollar una táctica para comparar el grado de brillantez de los focos, por ejemplo, pueden tomar como referencia el brillo de un foco con una pila. De esta manera, los estudiantes pueden comparar el brillo de otros focos y decidir si es más tenue, aproximadamente igual o más fuerte que el foco de referencia.

1.

Discuta con los estudiantes los circuitos de las figuras 11-1 y 11-2. Pida al grupo que encuentre las diferencias entre ambos circuitos, destacando las diferencias en la brillantez de los focos. Comparen ambos focos con el foco de referencia. Diga a sus estudiantes que en el primer circuito las pilas se encuentran conectadas en serie. En el segundo circuito las pilas están conectadas en paralelo.

2.

Discuta los términos "serie" y "paralelo" con sus estudiantes, pídales que mencionen lo que piensan sobre sus significados. Finalmente solicite que escriban cada término en su cuaderno de ciencias y dibujen un diagrama que ilustre cada tipo de circuito, con pilas en serie y en paralelo.

3.

Pida a los estudiantes que guarden los materiales en las cajas de almacenamiento.

1.

Dibuje en el pizarrón los circuitos de las Figuras 11-3 y 11-4. Pida a sus estudiantes que armen estos circuitos para observar lo que ocurre con los focos conectados en paralelo comparados con los focos conectados en serie. Solicite que dibujen los circuitos en sus cuadernos y registren la brillantez de los focos en cada caso.

2.

Prepare un experimento para ver: ¿Cuál circuito dura más tiempo encendido? el circuito en serie de la Figura 11-1, el circuito en paralelo de la Figura 11-2 ó el circuito de referencia con un foco y una pila. Lo más conveniente sería iniciar el experimento temprano por la mañana, para que los estudiantes puedan revisar el circuito al principio y al final del día durante una semana. Pida a los estudiantes que dibujen el diagrama de todos estos circuitos en sus cuadernos de ciencias y que predigan cuál circuito creen que mantendrá el foco encendido por más tiempo. Los focos permanecerán encendidos por varios días, dependiendo de la fuerza de las pilas.

Circuitos Eléctricos

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Lección 11 Explorando Circuitos en Serie y en Paralelo

3.

Después de que el brillo de los tres focos haya disminuido lo suficiente como para que todos estén de acuerdo en que se han apagado, discuta los resultados con los estudiantes, pídales que piensen cuál fue la causa de que los focos se hayan apagado. Déles tiempo para pensar y acepte todas sus ideas. Algunos estudiantes pensarán que el foco se fundió, otros pensarán que la pila se gastó. ¡Algunos tendrán ideas que usted nunca imaginó! Después de que los estudiantes den sus ideas, pregúnteles: "¿Cómo podríamos comprobar estas ideas?" Aproveche esta oportunidad para usar las técnicas de resolución de problemas discutidas en la lección 6 para decidir si es el foco o la pila lo que falla. Pida voluntarios para que revisen el foco y la pila por separado.

Evaluación

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Los dibujos de los estudiantes y sus predicciones, le darán a usted información acerca de su comprensión de los temas vistos en esta lección.

Circuitos Eléctricos

Lección 12

¿Cómo Funciona un Interruptor?

Introducción

Muchos aparatos eléctricos comunes utilizan circuitos tanto en paralelo, como en serie. Una linterna, por ejemplo, usa un circuito en serie para lograr la máxima brillantez. En esta lección, los estudiantes piensan acerca de estos conceptos, dibujando un diagrama para una linterna. En la próxima lección, construirán la linterna, para hacer la linterna, necesitarán aprender sobre otro importante elemento de los circuitos complejos: el interruptor. Estas lecciones ayudarán a los estudiantes a conocer cómo trabajan juntas todas las partes de un circuito.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Construirán un interruptor y establecerán la importancia de los mismos. ƒ Diseñarán un diagrama para construir una linterna, utilizando los conocimientos obtenidos acerca de los circuitos en serie y en paralelo.

Antecedentes

Las linternas tienen diversas formas y tamaños, pero tienen muchas cosas en común. Todas tienen una fuente de energía (las pilas), un foco, alambres o pedazos de metal para completar el circuito, y el interruptor. El interruptor es una importante parte del circuito, sirve para encender y apagar la linterna. Adicionalmente, la mayoría de las linternas tienen un lente o espejo para enfocar la luz en una dirección particular.

Materiales

Para cada estudiante: 1 caja de almacenamiento, conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco 1 casquillo (socket) 3 pedazos de alambre de 15 cm de largo 1 cuaderno de ciencias Para cada dos estudiantes: 2 pedazos de alambre de 15 cm de largo 1 clip 1 tarjeta de 7.5 x 12.5 cm (3" x 5") 2 broches No. 3 de latón 2 rondanas de latón (hojillos) 2 clips de presión Para el grupo 1 rollo de cinta adhesiva

Circuitos Eléctricos

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Lección 12 ¿Cómo Funciona un Interruptor?

Preparación

1.

Antes de la clase, haga un interruptor sencillo, de acuerdo con el plano mostrado en la Figura 12-1, también se muestra el símbolo para un interruptor. Los estudiantes utilizarán este símbolo en sus diagramas.

Figura 12-1 Interruptor de clip y su símbolo

Nota: Los broches no se deben tocar atrás de la tarjeta. Utilice un pedazo de cinta adhesiva para mantenerlos separados, como se muestra en la Figura 12-1.

2.

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Coloque el interruptor en un circuito que tenga un foco y una pila, en serie, tal como se ve en la Figura 12-2. Cerciórese de que el interruptor funciona bien encendiendo y apagando el foco.

Circuitos Eléctricos

Lección 12 ¿Cómo Funciona un Interruptor?

Figura 12-2 Interruptor en un circuito en serie y su diagrama.

Procedimiento

1.

Inicie la clase diciendo a los estudiantes que la actividad en esta ocasión será diseñar la construcción de una linterna, pregunte: ¿Cuáles creen que sean los componentes y las características más importantes de una linterna? Pida a los estudiantes que participen con sus ideas y escríbalas en el pizarrón o en una hoja de papel para rotafolio, para ello dibuje dos columnas y titúlelas: "Necesario" y "Útil".

2.

Después de algunos minutos de discusión, la lista de artículos de la columna "Necesario", deberá incluir: ƒ Una fuente de energía (la pila) ƒ Una luz (el foco) ƒ Alambres o conductores ƒ Una forma de encender y apagar la linterna (interruptor) ƒ Que sea manejable Guarde esta lista para usarla en la lección 13. Use la columna "Útil" para comentarios tales como: "Está hecho de metal o de plástico", o "es a prueba de agua". Estos son aspectos que los estudiantes pueden incorporar en su linterna o no tomarlos en cuenta.

3.

Ahora que los estudiantes han tenido oportunidad de pensar acerca de los componentes de una linterna, dígales que van a construir su propia linterna, hágales notar que antes de que puedan construir su linterna, necesitarán idear una manera de encenderla y apagarla. Para darles un punto de partida, enséñeles el interruptor de clip que usted ha hecho. Muestre cómo usar el interruptor para encender y apagar la luz.

Circuitos Eléctricos

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Lección 12 ¿Cómo Funciona un Interruptor?

Actividades Finales

Extensiones

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4.

Organice equipos de dos estudiantes e invítelos a hacer su propio interruptor, pueden hacer uno como el que usted les ha mostrado, o puede darles la oportunidad de inventar uno (vea el párrafo 3 en Extensiones).

5.

Camine por el salón y asegúrese de que cada equipo consiga construir su interruptor y lo instale en un circuito sencillo, como el que aparece en la Figura 12-2. Cerciórese de que el interruptor enciende y apaga el foco.

6.

Cuando cada equipo termine de construir un interruptor y lo haya conectado al circuito, pídales que dibujen en sus cuadernos de ciencias el diagrama respectivo, incluyendo el interruptor.

7.

Pregunte cuáles son las posiciones básicas de un interruptor. El grupo estará de acuerdo en que son dos: "encendido" y "apagado". Hágales saber que cuando un interruptor está "apagado" se dice que el circuito está "abierto"; y que cuando un interruptor está "encendido", se dice que el circuito está "cerrado".

8.

Aproximadamente 10 minutos antes de que finalice la clase, haga que los estudiantes pongan sus interruptores en las cajas de almacenamiento y limpien el área, dígales que utilizarán el interruptor de clip en la próxima lección, cuando construyan su linterna.

Pida a los estudiantes que empleen cinco minutos para planear la linterna que construirán, recuérdeles cuales son los elementos esenciales de una linterna y pídales planear su linterna usando dos pilas y un foco. Destaque la utilidad de que realicen dibujos y diagramas. 1.

Pida a sus estudiantes que piensen dónde han visto interruptores. En el pizarrón, dibuje el símbolo para el interruptor, y abajo del símbolo haga una lista de los ejemplos que los estudiantes vayan mencionando (algunos ejemplos podrán ser el interruptor de encendido de un carro, el interruptor de la luz en un coche o en una habitación, el interruptor de una secadora de pelo, etc.), esto reforzará la asociación entre los diferentes interruptores y el símbolo que los representa.

2.

Anime a los estudiantes a que hagan una "cacería de interruptores". ¿Cuántos tipos diferentes de interruptores pueden encontrar? Solicite que hagan una lista y la compartan con el grupo.

3.

Desafíe a los estudiantes a inventar un interruptor diferente al que han hecho, proporcióneles materiales adicionales, tales como: papel aluminio, pinzas para ropa, etc. Circuitos Eléctricos

Lección 12 ¿Cómo Funciona un Interruptor?

Evaluación

1.

A medida que los estudiantes trabajan en la construcción del interruptor y lo conectan al circuito, usted verá su capacidad de aplicar lo que aprenden.

2.

Los diagramas que dibujen los estudiantes en sus cuadernos le darán información acerca de la comprensión que cada estudiante tiene de los circuitos y de cómo trabajan. Si los dibujos tienen los elementos necesarios: la pila, el foco, el interruptor y los alambres en un circuito, usted sabrá que los estudiantes conocen las partes de un circuito.

Circuitos Eléctricos

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Lección 13 Construyendo una linterna

Lección 13

Construyendo una Linterna

Introducción

En esta lección los estudiantes construyen la linterna que han diseñado, incorporándole el interruptor que hicieron en la lección anterior. Al ir construyendo su propia linterna y observar las de sus compañeros, reafirman lo que han aprendido acerca de los circuitos en serie y en paralelo.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Construirán una linterna. ƒ Discutirán las semejanzas y diferencias que hay entre circuitos en serie y en paralelo.

Antecedentes

Durante esta lección, los estudiantes tienen la oportunidad de aplicar lo que han aprendido sobre circuitos, en la construcción de un aparato eléctrico que ya conocen: la linterna. Si los estudiantes usan un circuito en serie para su linterna, el foco brillará más. Si usan un circuito en paralelo, el foco durará más encendido. A medida que construyen y comparan el funcionamiento de sus linternas, estas diferencias se harán más notables.

Materiales

Para cada estudiante: 1 cuaderno de ciencias: Para cada dos estudiantes: 2 cajas de almacenamiento, cada una conteniendo: 1 casquillo (socket) 1 foco 1 interruptor de clip 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 3 pedazos de alambre de 15 cm de largo Para cada cuatro estudiantes Crayones o marcadores 4 hojas de papel tamaño carta 1 tijeras 1 rollo de cinta adhesiva

Circuitos Eléctricos

1

Lección 13 Construyendo una linterna

Preparación

Anote en el pizarrón la lista de componentes y características esenciales de una linterna, lista que se elaboró en la lección anterior.

Procedimiento

1.

Distribuya los materiales y revise con los estudiantes la lista de componentes y características esenciales de una linterna.

2.

Diga a los estudiantes que ahora les dará tiempo suficiente para que construyan sus propias linternas, deberán usar los dibujos y diagramas que hicieron en la Lección 12. Si no han completado sus diagramas, pueden compartir los de algún compañero, o construirla sin diagrama.

3.

Organice a los estudiantes en equipos de dos integrantes, de esta manera dos equipos pueden compartir las tijeras, el rollo de cinta adhesiva y las hojas de papel.

4.

Cuando los estudiantes se encuentren construyendo sus linternas, asegúrese de que se encuentran trabajando en equipo y de que cuentan con los materiales que necesitan.

5.

Cuando terminen sus linternas, los estudiantes estarán muy emocionados e indudablemente desearán mostrárselas, pídales que le demuestren cómo encienden y apagan.

6.

Solicite a los estudiantes que dibujen su linterna o el diagrama de su linterna en sus cuadernos, algunos de ellos solamente podrán hacer el dibujo de su linterna.

7.

Mencione a los estudiantes que terminen primero, que pueden utilizar el tiempo restante para decorar los dibujos de sus linternas.

8.

Aproximadamente 5 ó 10 minutos antes de terminar la sesión, pida que limpien el área, asegúrese de que guarden cuidadosamente sus linternas, colocando aparte los otros materiales.

1.

Pida a los estudiantes que muestren a sus compañeros de grupo las linternas que han construido. Esta podría ser una oportunidad para una presentación oral de los diferentes equipos, su presentación podría incluir una descripción del proceso de construcción, las dificultades que tuvieron, la forma en que su linterna trabaja y una versión del diagrama dibujado en el pizarrón.

2.

Pida a los estudiantes que piensen respecto a que tipo de circuito usan sus linternas. ¿Usan un circuito en serie o en paralelo?

Actividades Finales

2

Circuitos Eléctricos

Lección 13 Construyendo una linterna

3.

Coloque las linternas sobre una mesa para que los estudiantes tengan la oportunidad de observarlas hasta la próxima lección. Una vez transcurrido este tiempo, necesitarán desarmar las linternas para usar los materiales en las siguientes lecciones. Al dejarlas este tiempo en exhibición, les resultará menos triste desarmarlas que si lo tuvieran que hacer inmediatamente después de construirlas.

4.

Usted puede conservar algunas de las linternas, para organizar una demostración a los padres, si decide hacer esto, deberá proporcionar material adicional a los estudiantes para que no desarmen sus linternas. Si dispone de alguna cámara, también puede tomar fotografías de las linternas, o de los estudiantes con sus linternas.

Extensiones

Evaluación

1.

Los estudiantes podrían necesitar tiempo extra para terminar su linterna, permítales trabajar en ellas durante su tiempo libre.

2.

Pida a los estudiantes que dibujen y elaboren un diagrama de alguna linterna que tengan en casa y que traigan su dibujo a la clase para que comparemos los diferentes tipos de linternas, los circuitos que utilizan y el tipo de pilas que requieren.

Las linternas que los estudiantes construyan revelan lo que han comprendido. He aquí algunos aspectos específicos que deberá considerar: ƒ ¿El estudiante es capaz de construir el interruptor y colocarlo en el circuito, para encender y apagar el foco? ƒ ¿El estudiante puede armar el circuito tanto en paralelo como en serie? ƒ ¿El estudiante puede dibujar el diagrama de la linterna utilizando correctamente los símbolos para las diferentes partes del circuito?

Circuitos Eléctricos

3

 

Lección 14

Trabajando con un Diodo

Introducción

En muchos aparatos electrónicos, tales como cargadores de baterías, radios y televisores, es importante que la electricidad circule únicamente en una dirección. El mecanismo que hace esto posible, se llama diodo semiconductor. En esta lección, los estudiantes trabajarán con un diodo semiconductor y aprenderán que conduce corriente en una sola dirección, también aprenderán que los semiconductores son ampliamente usados en computadoras y otros aparatos electrónicos.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Experimentarán con diodos semiconductores y descubrirán como trabajan. ƒ Identificarán el símbolo para los diodos semiconductores utilizados en los diagramas de circuitos. ƒ Descubrirán la relación entre el paso de la corriente a través del diodo y las terminales negativas y positivas de la pila.

Antecedentes

El diodo semiconductor consiste en una pequeña pieza cilíndrica con un alambre en cada uno de sus dos extremos. La pieza cilíndrica es la parte funcional del diodo; los alambres son solamente conectores. El diodo es un mecanismo que permite que la corriente circule en una dirección, pero no en la otra. Esta es una propiedad aparentemente sencilla que tal vez no parezca demasiado importante; sin embargo, esto constituye un marcado contraste con los alambres que los estudiantes han estado utilizando y con los diferentes materiales que probaron en la lección 7 para ver cuales eran conductores. Si usted hace la prueba, verá que todos ellos conducen la electricidad en ambas direcciones. La Figura 14-1 indica la dirección en que la corriente fluye y la manera en que el símbolo para el diodo corresponde a esa dirección. Note que la banda de color diferente en el extremo del diodo, corresponde a la dirección en que la corriente circula a través del mismo.

Figura 14-1 Diodo y su símbolo

Circuitos Eléctricos

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Lección 14 Trabajando con un Diodo

Materiales

Para cada estudiante 1 cuaderno de ciencias Para cada dos estudiantes 2 cajas de almacenamiento conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco 1 casquillo (socket) 3 pedazos de alambre de 15 cm de largo 1 diodo 2 clips de presión 1 interruptor de clip

Preparación

1.

Antes de la clase, tómese algún tiempo para trabajar con el diodo y vea como funciona. Utilizando un probador de circuitos, toque los extremos de los alambres con los extremos del diodo. ¿Enciende el foco? Invierta el diodo y repita el procedimiento. ¿Ahora enciende el foco?

2.

Use dos clips de presión para conectar los alambres al diodo, como se muestra en la Figura 14-2.

Figura 14-2 Diodo en un circuito

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Circuitos Eléctricos

Lección 14 Trabajando con un Diodo

Procedimiento

Actividades Finales

1.

Pida a los estudiantes que continúen trabajando en parejas, y comiencen desmontando las linternas que construyeron en la lección anterior para que puedan usar estos materiales en el resto de las lecciones.

2.

Solicite que cada pareja de estudiantes elabore un probador de circuitos, pero esta vez usando dos pilas en serie y un foco, pídales que verifiquen si el probador funciona, juntando los cables de los extremos.

3.

Entregue a cada pareja de estudiantes un diodo y pídales que lo prueben con su probador de circuitos, colocando los alambres en cada extremo del diodo. Para algunos estudiantes el foco encenderá y para otros, no. Comente al grupo: "Observen cuidadosamente el diodo. ¿Cuál creen que pueda ser la razón de que algunos focos encienden y otros no?". La forma en que los diodos trabajan es un asunto fascinante y complejo, lo que es más comprensible para los estudiantes en este momento, es el hecho de que la dirección de los diodos es la que hace la diferencia. Sugiera que algunos estudiantes volteen el diodo y vean qué sucede.

4.

Desafíe a los estudiantes a poner el diodo y el interruptor de clip (el mismo que usaron para la linterna) en el circuito, usando dos pilas y un foco. ¿El interruptor puede encender y apagar el foco al conectarlo?

5.

Enseñe a los estudiantes el símbolo que se utiliza para representar un diodo y pídales que dibujen en sus cuadernos un diagrama que incluya su probador de circuitos, el interruptor y el diodo.

1.

Pida a dos estudiantes que dibujen sus diagramas de los circuitos en el pizarrón, dígales que los dibujen de tal forma que las pilas apunten en la misma dirección, tal como están en sus circuitos. Pregunte a los estudiantes, ¿Qué es lo que los circuitos tienen en común? Si nadie lo nota, señale que el diodo está siempre en la misma dirección en relación a la pila cuando el foco enciende, y que la dirección del diodo está determinada por su marca circular.

2.

Haga énfasis en que los diodos pasan electricidad solamente en una dirección, de la misma forma en que las calles de un solo sentido controlan el tráfico, esto contrasta con el comportamiento de los alambres que han usado hasta ahora, en los que electricidad pasa en ambas direcciones.

Circuitos Eléctricos

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Lección 14 Trabajando con un Diodo

3.

Pregunte a los estudiantes dónde podrían encontrar diodos. Si no lo saben, explique que el diodo es uno de los muchos elementos usados en los circuitos de radios, televisiones y otros aparatos electrónicos.

Extensiones

1.

Si algunos estudiantes muestran interés en hacer más experimentos de electrónica, existen numerosos paquetes de material disponibles en las tiendas de electrónica que permite a los estudiantes construir mecanismos sencillos y aprender más de electrónica.

Evaluación

Si los estudiantes son capaces de elaborar el probador de circuitos de dos pilas, colocar el diodo en el circuito, agregar el interruptor al circuito y dibujar el diagrama de todo, están demostrando un alto nivel de competencia con este material.

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Circuitos Eléctricos

Lección 15

Planeando la Instalación Eléctrica de una Casa de Cartón

Introducción

En este punto de la unidad, los estudiantes han aprendido muchos conceptos importantes relacionados con la electricidad, incluyendo cómo hacer circuitos, la diferencia entre circuitos en serie y en paralelo, y cómo hacer un interruptor. En esta lección los estudiantes tendrán la oportunidad de aplicar lo que han aprendido, diseñando un plano para hacer la instalación eléctrica de una casa de cartón. En la lección final los estudiantes llevarán a cabo la instalación.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Diseñarán los planos de la instalación eléctrica de una casa de cartón aplicando el conocimiento adquirido a lo largo de la unidad, trabajando en equipo. ƒ Considerarán diferentes estrategias para realizar un esquema de instalación efectivo.

Antecedentes

Existen algunas semejanzas entre la instalación eléctrica de una casa de cartón y la de una casa real, por ejemplo, los estudiantes necesitarán enfrentar el problema de la forma en que los alambres deben ir desde la fuente de energía (pilas fuera de la caja), a través de las paredes y después dentro de cada cuarto, tal y como lo hacen los electricistas, también necesitarán planear dónde colocar los interruptores, los alambres y los focos de manera práctica. Los estudiantes tendrán muchos otros asuntos en los cuales pensar a medida que trabajan en este proyecto, por ejemplo, ¿Deberán usar una pila y un foco para cada cuarto? o ¿Deberán usar dos pilas como fuente de energía y colocarlas fuera de la casa, de la misma forma que la energía es enviada desde la compañía de electricidad a las casas reales? Anime a los estudiantes a que consideren ambas alternativas. Otra cosa que los estudiantes deben considerar es qué tan brillantes harán sus casas. Usted puede retarlos a hacer las luces tan brillantes como sea posible, usando las dos pilas para suministrar energía (para hacer las luces particularmente brillantes, los estudiantes deberán colocar las dos pilas en serie y los focos en paralelo).

Circuitos Eléctricos

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Los estudiantes también pueden usar interruptores de clip para encender y apagar las luces de su casa. La colocación de los interruptores puede ofrecer desafíos a los estudiantes, por ejemplo, en el caso más sencillo, pueden usar solamente un interruptor para controlar todas las luces. A un nivel más complejo, pueden colocar un interruptor en cada cuarto, para controlar la luz de ese cuarto solamente. Materiales

Para cada estudiante 1 cuaderno de ciencias Para cada cuatro estudiantes 1 caja de cartón 2 hojas de papel tamaño carta 1 lápiz 1 crayón

Preparación

1.

Consiga una caja de cartón para cada cuatro estudiantes. La caja debe ser de aproximadamente 30 x 30 x 40 cm, las cajas para papel o de abarrotes pueden servir bien. Conserve las divisiones que traen algunas cajas y utilícelas para hacer cuatro pequeñas "habitaciones" en cada caja, como se ilustra en la Figura 15-1. Si su caja no tiene estas divisiones, hágalas de otra caja de cartón.

Figura 15-1 Divisiones en la caja de cartón

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Circuitos Eléctricos

Lección 15 Planeando la Instalación Eléctrica de una Casa de Cartón

Procedimiento

2.

Programe una exhibición de las casas de cartón iluminadas para los familiares de los niños o para otros grupos de la escuela al finalizar la unidad.

1.

Diga a los estudiantes que realizarán la instalación eléctrica de una casa de cartón. Organícelos en equipos de cuatro integrantes y que en cada equipo trabajen para diseñar el plano para la instalación eléctrica de su casa.

2.

Hablando a todo el grupo, recuérdeles que el trabajo que han hecho diseñando circuitos, buscando las diferencias entre circuitos en serie y en paralelo, y usando interruptores, les servirá para decidir como hacer su instalación dependiendo de la iluminación que deseen en su casa.

3.

Mencione a los estudiantes que su tarea es hacer su instalación de tal manera que tengan un foco en cada cuarto. Realice en el pizarrón un dibujo sencillo de las cuatro habitaciones de la casa y pregunte: "¿Qué es lo que necesitamos decidir para diseñar el plano de la instalación eléctrica de la casa?" Mientras los estudiantes discuten esto, escriba algunas preguntas esenciales en el pizarrón. Algunas de esas preguntas se incluyen a continuación. Usted se encuentra en libertad de agregar otras preguntas que usted o los estudiantes consideren importantes. ƒ ¿Dónde estarán colocados los focos? ƒ ¿Dónde se colocarán los interruptores? ƒ ¿Dónde se colocarán las pilas? ƒ ¿Cómo deben estar conectados los focos y las pilas para que los focos brillen más? ƒ ¿Dónde deberán colocarse los alambres?

4.

Recuerde a los estudiantes que su plano para la instalación será más fácil de leer si utilizan los símbolos de representación en los diagramas de circuitos eléctricos (revise la lección 10), también les será más fácil leer los planos si usan diferentes colores para el diagrama de cada habitación.

5.

Solicite a los estudiantes que inicien su trabajo. Camine por todo el salón, observando y auxiliándolos en lo que necesiten. Al final de la sesión cada equipo deberá tener una primera versión de su plano de la instalación que realizarán en la próxima lección.

Circuitos Eléctricos

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Lección 15 Planeando la Instalación Eléctrica de una Casa de Cartón

Actividades Finales

6.

Pida a los estudiantes que dibujen el plano de su instalación eléctrica en sus cuadernos. Estos dibujos a ellos les darán un registro y a usted le darán la oportunidad de observar el desempeño de cada estudiante.

7.

Al finalizar su plano pida que limpien el área de trabajo.

Cuando la mayoría de los estudiantes termine, pida que compartan sus planos. Esto dará la oportunidad para una presentación oral y ayudará a los estudiantes que tengan dificultades, a conocer lo que sus compañeros están haciendo.

Extensiones

Para algunos estudiantes sería muy útil que se les diera tiempo extra para perfeccionar sus planos. Entre las lecciones 15 y 16, esos estudiantes podrían continuar trabajando en sus planos para estar listos y trabajar en la instalación en la próxima lección.

Evaluación

Los planos que los estudiantes diseñen para electrificar la casa le permitirán valorar el uso de parte de los estudiantes de los símbolos en sus diagramas y su comprensión de los circuitos.

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Circuitos Eléctricos

Lección 16 Realizando la Instalación Eléctrica de la Casa de Cartón

Lección 16

Realizando la Instalación Eléctrica de la Casa de Cartón

Introducción

En esta lección final los estudiantes utilizarán los planos que diseñaron en la lección anterior, para llevar a cabo la instalación eléctrica de su casa de cartón e iluminarla. Al terminar habrán aprendido muchas cosas acerca de cómo es instalación eléctrica de una casa real.

Objetivos

Los estudiantes: ƒ Aplicarán lo que han aprendido acerca de circuitos en serie y en paralelo. ƒ Utilizarán todas las habilidades e información que han aprendido a lo largo de la Unidad para iluminar sus casas de cartón.

Antecedentes

Los planos que los estudiantes elaboraron variaran en calidad. Los estudiantes los usarán solamente como una referencia de inicio. A medida que trabajen, algunos estudiantes encontrarán maneras de mejorar sus planos, otros estudiantes pueden tener dificultad al trasladar sus planos a la instalación real en su modelo de casa. En todo caso, Las modificaciones que se propongan se deben fomentar en alguna proporción. En el mundo real los constructores frecuentemente ven nuevas posibilidades y problemas al implementar sus planos y por ello, también hacen ajustes y cambios durante la construcción. Al final solicite a los estudiantes que elaboren un nuevo diagrama que muestre lo que realmente hicieron después de terminar el proyecto.

Materiales

Para cada estudiante 1 cuaderno de ciencias Para cada cuatro estudiantes 1 caja de cartón 4 cajas de almacenamiento, cada una conteniendo: 1 pila tamaño D 1 soporte para pila 1 foco 1 casquillo (socket) 4 pedazos de alambre de 15 cm de largo 1 rollo de cinta adhesiva para cubrir (masking tape) 2 interruptores de clip 1 tijeras

Circuitos Eléctricos

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Lección 16 Realizando la Instalación Eléctrica de la Casa de Cartón

Para el grupo 1 rollo de alambre 1 pinzas para pelar alambre 2 desarmadores 30 tarjetas de 8 x 13 cm 1 caja de clips del no. 1 1 caja de broches de latón del No. 3 Crayones o marcadores Preparación

Procedimiento

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1.

Identifique a los equipos que no hayan terminado de elaborar su plano, para ayudarlos usted podría: ƒ Proponer que utilicen el plano de otro equipo. ƒ Que hagan la instalación primero y dibujen el plano después.

2.

Mientras realizan la instalación, los estudiantes necesitarán alambre adicional, materiales para hacer más interruptores, y desarmadores. Decida antes de la clase la manera en que proporcionará estos materiales, ya sea que usted entregue personalmente los materiales, o que otra persona le apoye, para que usted pueda caminar alrededor del salón prestando ayuda a quien lo necesite.

3.

Considere que algunos equipos desearán decorar sus casas, para ello necesitarán crayones o marcadores.

1.

Recuerde a sus estudiantes los planos excelentes que han elaborado o que tienen a disposición para comenzar. Mencione que en caso de que lo necesiten, usted les proporcionará más materiales. Insista en que deben seguir trabajando en cooperación y en que hablen con los miembros de su equipo a medida que trabajan, a fin de que cada uno tenga oportunidad de contribuir.

2.

Indique que el desarmador se puede usar para hacer agujeros en la caja cuando quieran que el alambre pase a través de la “pared” de la casa, adviértales que deben ser cuidadosos al usarlo. La cinta adhesiva se puede usar para sujetar cosas tales como el alambre y el interruptor en la pared de la casa. Cuente con material a la mano para que los estudiantes puedan hacer interruptores adicionales.

3.

Anime a los estudiantes a que comenten su trabajo con sus compañeros de equipo mientras lo están haciendo, recuérdeles que pueden modificar sus planos en caso de ser necesario.

4.

Cuando los estudiantes terminen, pídales que hagan en su cuaderno de ciencias un diagrama de la instalación actual de la casa y que lo comparen con el que elaboraron originalmente.

Circuitos Eléctricos

Lección 16 Realizando la Instalación Eléctrica de la Casa de Cartón

Actividades Finales

Extensiones

5.

Una vez que terminen con el alumbrado de sus casas, pueden empezar a decorarlas si así lo desean.

6.

Al finalizar, pida a los estudiantes que limpien el área.

Solicite a cada equipo que haga una presentación oral de su casa a todo el grupo, también pueden preparar una descripción por escrito. La descripción por escrito puede incluir entre otras cosas, el trabajo que realizaron al diseñar sus planos, qué problemas encontraron y cómo los resolvieron, los cambios que hicieron sobre la marcha, así como los resultados a los que llegaron. Esta parte de la actividad se puede posponer para otra sesión. 1.

He aquí un reto para los estudiantes que disfrutan con problemas complejos. Sugiérales que piensen en un cuarto con dos puertas y un foco, suponiendo que hay un interruptor en cada puerta, ¿Cómo deben hacer la instalación para que cualquiera de los interruptores se pueda utilizar para encender o apagar la luz? Para conseguir esto, los estudiantes necesitarán construir interruptores como el que se muestra en la figura 16-1. Este tipo de interruptor se denomina "polo-sencillo, doble-corriente".

2.

Solicite a los estudiantes que escriban una historia describiendo cómo realizaron la instalación eléctrica de sus casas, pueden recordar ejemplos divertidos e interesantes de problemas por los que pasaron y cómo los resolvieron.

Figura 16-1 Interruptor polo-sencillo doble-corriente y su símbolo

Circuitos Eléctricos

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Lección 16 Realizando la Instalación Eléctrica de la Casa de Cartón

Evaluación

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3.

Invite a un electricista a que dé una plática al grupo. El podría describir algunos de los retos a los que se ha enfrentado al hacer la instalación eléctrica de edificios o casas, así como otros aspectos de su trabajo. Otra persona a la que puede invitar sería el representante local de la compañía de luz.

1.

La tarea de iluminar la casa ofrece una excelente manera de evaluar lo que los estudiantes han aprendido, se le recomienda que tome notas al observar a los estudiantes trabajar en este proyecto.

2.

La casa puede ser decorada y usada para una presentación a otros grupos o a los familiares. Revise el Anexo A para sugerencias de evaluaciones postunidad.

Circuitos Eléctricos

Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

Anexo A

Evaluaciones Post-unidad

Perspectiva ƒ ƒ ƒ ƒ

Evaluación 1. Es una continuación de la sesión de lluvia de ideas de la primera Lección. Evaluación 2. Ofrece sugerencias para exhibir los resultados de los estudiantes. Evaluación 3. Ofrece sugerencias para evaluar los resultados de los estudiantes. Evaluación 4. Contiene sugerencias para experimentos adicionales. Evaluación 5. Es un examen escrito.

ƒ ƒ

Los estudiantes evaluarán su propio progreso. El profesor evaluará el progreso de los estudiantes.

ƒ

Objetivos

Materiales

La lista de materiales se encuentra al inicio de cada evaluación.

Evaluación 1

Seguimiento de la Lluvia de Ideas Acerca de la Electricidad Realizada en la Lección 1 Durante la sesión de lluvia de ideas de la Lección 1, los estudiantes hicieron una lista de las preguntas que tenían acerca de la electricidad, ahora tienen la oportunidad de descubrir cuánto han aprendido.

Materiales

La hoja de papel para rotafolio con la lista de preguntas de la Lección 1.

Procedimiento

1.

Muestre la lista de la Lección 1 y discuta con los estudiantes los puntos que se incluyen a continuación: ƒ Pida a los estudiantes que identifiquen las frases de la lista que ahora saben que son ciertas. ¿Qué experiencias tuvieron durante el proyecto, qué les sirven para confirmar estas frases? ƒ Pida a los estudiantes que identifiquen las frases que necesitan ser corregidas o mejoradas. ¿Qué correcciones o mejoras quisieran hacer?, ¿Con base en qué?

2.

Solicite a los estudiantes que lean sus cuadernos, observen sus dibujos y después escriban en su cuaderno de ciencias un epílogo describiendo lo que ahora saben sobre electricidad.

Circuitos Eléctricos

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Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

3.

Evaluación 2

Los estudiantes dibujaron un foco al iniciar la Lección 2 y nuevamente al final de la Lección 4. La comparación de estos dos dibujos demuestra lo que los estudiantes han aprendido.

Exhibición de Resultados Los estudiantes realizan una exhibición para otros grupos o para sus familiares.

Materiales

Los productos del trabajo de los estudiantes.

Procedimiento

1.

He aquí algunas sugerencias que podrían hacer atractivas las exhibiciones: ƒ Las casas, su alumbrado y cableado, con diagramas. ƒ Algunas de las linternas que los estudiantes elaboraron, con sus respectivos diagramas. ƒ Las linternas comerciales para las cuales los estudiantes han dibujado un diagrama del alambrado y la explicación por escrito de la forma en que trabajan. ƒ Diferentes circuitos, para ilustrar las diferencias entre circuitos en serie y circuitos en paralelo. ƒ Una exhibición de los símbolos utilizados en los diagramas de circuitos, se pueden incluir los diagramas de los estudiantes, una explicación de los símbolos y algunos diagramas que los estudiantes han hecho de aparatos electrodomésticos. ƒ Los dibujos de los estudiantes mostrando las partes de un foco. ƒ Cajas con circuitos ocultos para que los visitantes las intenten resolver. ƒ Tableros de respuestas que los estudiantes elaboraron. ƒ Una demostración de los diodos. ƒ Exhibición de textos leídos, puede incluir las lecturas seleccionadas o algún otro texto que usted haya incorporado.

2.

El proyecto de la lección 16 es una herramienta de evaluación por sí misma. Los planos para el alambrado de la casa y la caja alambrada dan evidencia directa de lo que los alumnos comprendieron y lograron hacer. Sus observaciones de la forma en que cada equipo trabajó, también le proporcionan evidencias acerca de su capacidad para trabajar como parte de un equipo.

3.

La comprensión del proyecto por parte de los estudiantes también se refleja en el diagrama final del alambrado de una casa, dibujado en los cuadernos de los estudiantes.

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Circuitos Eléctricos

Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

Evaluación 3

Portafolios del Estudiante El profesor usa los trabajos de los estudiantes, para evaluar su progreso.

Materiales

Los productos del trabajo del estudiante.

Procedimiento

1.

Reúna todos los trabajos realizados por los estudiantes, incluyendo lo siguiente: ƒ Cuadernos de ciencias ƒ Hojas de Actividad ƒ Escritos de los estudiantes sobre el tema ƒ Reportes de libros sobre tópicos de ciencia ƒ Dibujos ƒ Proyectos y diseños de los estudiantes. Esto podría incluir el proyecto actual, algún proyecto inventado, o una descripción y un dibujo de un proyecto.

2.

Utilice todo lo anterior para evaluar cuánto han aprendido los estudiantes.

Evaluación 4

Experimentos para los Estudiantes

Los siguientes experimentos son una alternativa para evaluar a los estudiantes. Materiales

Vea los experimentos individuales Experimento 1 1. Proporcione a los estudiantes los siguientes materiales, desconectados: 1 pila 1 soporte para pila 2 focos 2 casquillos (sockets) 4 pedazos de alambre de 15 cm de largo 2.

Indique a los estudiantes que deben construir un circuito que encienda los dos focos y en donde las luces brillen lo más posible.

3.

Solicite a los estudiantes que dibujen diagramas del circuito creado.

Circuitos Eléctricos

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Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

Experimento 2 1. Proporcione a los estudiantes una caja de circuitos ocultos y un probador de circuitos. El probador de circuitos lo deben utilizar para encontrar cómo se encuentran conectados los alambres en el interior de la caja. Pida a los estudiantes que dibujen sus predicciones de la forma en que están conectados los alambres. Experimento 3 1. Elabore una caja de circuitos ocultos más difícil, una que tenga solamente dos broches, por dentro, haga una conexión entre los dos broches. La conexión puede ser con un alambre, una pila / soporte para pila, o un foco / casquillo (socket), conectados a los dos broches. Utilice esta caja (Figura A-1) con los estudiantes más avanzados, puede ser un buen reto.

Figura A-1 Una caja de circuitos ocultos que ofrece un buen reto

2.

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Mencione a los estudiantes que este es un problema más desafiante, indique que dentro de la caja puede haber una pila, un foco, o un alambre conectando las dos terminales expuestas. Al estar trabajando en este problema, pídales que lo mantengan al tanto de sus pruebas y de lo que aprendan de los resultados.

Circuitos Eléctricos

Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

3.

El registro escrito de las pruebas de los estudiantes y el pensamiento de lo que han hecho, le proporciona el registro de la evaluación. Si un estudiante puede aplicar varias pruebas y llegar a conclusiones válidas, significa que ha comprendido, ya sea que pueda o no determinar correctamente el contenido.

Evaluación 5

Examen Escrito

Materiales

Copias de la Hoja de Actividad de Evaluación 5 para cada estudiante.

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Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

Hoja de Actividad de Evaluación 5 Nombre: __________________________________________ Fecha: __________________________________________ Averigua cuanto sabes de electricidad contestando estas preguntas: 1. La Figura A-1 muestra el dibujo de un circuito. Utilizando los símbolos para la pila, el foco y el alambre que se ilustran en la Figura A-2, elabora un diagrama de este circuito.

Figura A-1 Figura A-2

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Circuitos Eléctricos

Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

2.

Imagina que vas caminando por la calle y ves un cable tirado sobre la acera, que cuelga de un poste. ¿Cuáles son las dos medidas de seguridad que debes tomar?

3.

Acabas de terminar la construcción de un circuito. Al completar el trabajo, la luz no enciende como se espera que debe suceder. ¿Cuáles son las dos cosas que debes hacer para intentar determinar por qué la luz no enciende?

4.

He aquí un foco y una pila conectados por alambres y un interruptor. El foco está encendido ahora. ¿Qué piensas que sucederá cuando el interruptor se cierre?

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Anexo A Evaluaciones Post-Unidad

5.

¿Qué piensas que has aprendido acerca de la electricidad en esta unidad?

6.

¿Qué preguntas tienes acerca de la electricidad ahora?

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Circuitos Eléctricos

Anexo B

Hojas de Registro del Desempeño de los Estudiantes

Estudiante

Producto Lección 2: Dibujo de un foco Lección 2: Dibujo del foco de una linterna Lección 3: Hoja de Actividad 3 Lección 4: Dibujo de un foco casero Lección 5: Hoja de Actividad 5 Lección 6: Hoja de Actividad 6 Lección 7: Lista de conductores y aislantes Lección 9: Dibujos de cajas de circuitos ocultos Lección 10: Dibujos de diagramas de circuitos Lección 11: Dibujos de diagramas de circuitos en serie y en paralelo Lección 12: Dibujo del diagrama de un circuito con un interruptor Lección 13: Construcción de una linterna Lección 13: Dibujo del diagrama del circuito de la linterna Lección 14: Dibujo de un circuito con un diodo Lección 15: Dibujo del diagrama para iluminar la casa Lección 16: Instalación eléctrica exitosa Lección 16: Dibujo de la casa electrificada

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Estudiante

Habilidades Específicas Puede hacer que el foco de linterna encienda Puede dibujar el interior de un foco casero Puede dibujar exitosamente los lugares que se deben tocar de un foco para que encienda Puede usar el probador de circuitos y puede localizar problemas en un circuito Pude usar el probador de circuitos para identificar conductores y aislantes Puede usar el probador para resolver cajas de circuitos ocultos Puede usar símbolos de diagramas de circuitos para dibujar un circuito Puede predecir la brillantez en circuitos en paralelo y en serie Puede armar circuitos en serie y en paralelo Puede construir un interruptor y usarlo para encender o apagar un circuito Puede construir una linterna Puede dibujar el diagrama del circuito de una linterna Puede colocar el diodo en un circuito y demostrar su característica de dirección de la corriente en una vía Puede electrificar una casa de cartón de tal manera que se iluminen los cuartos y se pueden encender y apagar los focos Puede dibujar el diagrama del alambrado de una casa

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Circuitos Eléctricos

Estudiante

Habilidades Generales Sigue las instrucciones Registra sus observaciones con dibujos o palabras Trabaja en cooperación con sus compañeros Participa en las discusiones

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Anexo C

Antecedentes para la Lección 11: Circuitos en Serie y en Paralelo Existen dos tipos de circuitos: circuitos en serie y circuitos en paralelo. En un circuito en serie, la electricidad tiene solamente un camino para viajar, desde un punto del circuito a través de los alambres, las pilas y los focos, y de regreso al punto de partida. En un circuito en paralelo existe más de un camino para la electricidad. Recuerde que las pilas se pueden ordenar en serie o en paralelo, y los focos y otros componentes eléctricos también se pueden conectar en serie o en paralelo. Para comprender lo que esto significa, imagine que usted es una persona muy pequeña y que está de pie sobre un alambre. Si usted puede caminar a lo largo del alambre y nunca tiene alternativa para cambiar de camino, el circuito está en serie. Por el contrario, si hay bifurcaciones en el camino, con lo cual usted tiene varias direcciones para seguir, entonces usted ha entrado en un circuito en paralelo. Piense acerca del cableado de su casa. Cuando usted tiene dos diferentes lámparas conectadas en una misma toma de corriente, y una de ellas está apagada o no funciona, esto no hace que la otra lámpara deje de funcionar, con lo que se demuestra que esas dos lámparas están conectadas en un circuito en paralelo. Por otra parte, piense en las luces de adorno de los árboles de Navidad, en las que si uno de los foquitos deja de funcionar, hace que todas las luces se apaguen. Esas luces se encuentran conectadas en serie. Algunos circuitos en serie se muestran en las Figuras C-1, C-2 y C-3. Los circuitos en paralelo se muestran en las Figuras C-4, C-5 y C-6. Si construye estos circuitos notará que el foco es más brillante en la Figura C-1, en donde las pilas están en serie, que en la Figura C-4 en donde las pilas están en paralelo. En contraste, compare la brillantez de los focos en la Figura C-2 con la Figura C-5. Notará que los dos focos conectados en paralelo (Figura C-5) son más brillantes que los que se encuentran conectados en serie (Figura C-2).

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Figura C-1 Dos pilas en serie con un foco

Figura C-2 Dos focos en serie con una pila

Figura C-3 Dos focos en serie con tres pilas en serie

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Anexo C Antecedentes para la Lección 11: Circuitos en Serie y en Paralelo

Figura C-4 Dos pilas en paralelo con un foco

Figura C-5 Dos focos en paralelo con una pila

Figura C-6 Tres pilas en serie con tres focos en paralelo

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Anexo D Glosario

Anexo D

Glosario

Aislante: Material a través del cuál una corriente eléctrica no puede pasar. Alambre: Un hilo de metal que se utiliza para conectar aparatos eléctricos en un circuito. Alambre de níquel y cromo (alambre nicromo): Alambre elaborado de níquel y cromo. Ampere: Unidad empleada para medir la cantidad de corriente eléctrica. Analizar: Estudiar algo dividiéndolo en partes sencillas. Circuito: Un sistema que conecta aparatos eléctricos para que funcionen. Circuito en paralelo: Circuito eléctrico en el que sus componentes se encuentran conectados de tal manera que la corriente puede continuar por más de un camino. Circuito en serie: Circuito eléctrico en el que sus componentes están en un sola vía por lo que la corriente tiene solamente un camino a seguir. Clasificar: Agrupar cosas juntas debido a que comparten una o más propiedades. Conclusión: Una decisión que se basa en observaciones o en el estudio de datos. Conductor: Material a través del cual la corriente eléctrica pude pasar. Constante: Condición que no se modifica en un experimento científico. Corriente eléctrica: Flujo de carga eléctrica a través de algo. Corto circuito: Un camino de baja resistencia que se hace entre dos puntos en un circuito eléctrico en donde la resistencia es normalmente mucho mayor. Datos: Información, por ejemplo la que se obtiene durante un experimento. Diagrama de un circuito: Un dibujo que utiliza símbolos para mostrar cómo se encuentran conectadas las partes de un circuito eléctrico. Diodo semiconductor: Aparato que permite que la corriente eléctrica fluya a través de una sola dirección. Evidencia: Algo que ofrece pruebas. Experimento: Un procedimiento que se lleva a cabo para investigar una pregunta científica. Experimento controlado: Una investigación científica en la cual se modifica una variable y todas las demás se mantienen sin cambios o constantes. Filamento: Un alambre fino que se calienta y produce luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de él. Hipótesis: Una predicción acerca de cómo trabaja algo o de la relación entre variables. Interruptor: Aparato usado para establecer o interrumpir la corriente eléctrica en un circuito. Opinión: Expresión de lo que uno piensa o siente acerca de algo. Una opinión se basa en un punto de vista personal, no necesariamente en hechos. Patrón: Arreglo repetido de formas, colores, números u otras cosas.

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Anexo D Glosario

Peso: Medida de la fuerza de gravedad sobre un objeto. Probador de circuitos: Un aparato usado para indicar un camino cerrado entre dos puntos en un circuito. Si el camino entre los dos puntos que se prueban está cerrado, el foco del probador de circuitos encenderá. Semiconductor: Una substancia que puede actuar como conductor o aislante. Variable: Una condición que se puede modificar en un experimento para ponerse a prueba. Volt: Unidad empleada para medir la potencia eléctrica de una pila.

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