Autores
El estudio del electromagnetismo demanda del orientador del proceso en cuestión, un enriquecimiento dentro de su haber discursivo[1] el cual puede ser aportado por la experiencia didáctica[2]. El interruptor electromagnético atañe y recoge los conceptos básicos del electromagnetismo y proporciona una ayuda didáctica que se manifiesta en una aplicación práctica y llamativa que genera interrogantes inquietando a los observadores en buscar una explicación formal del asunto desde sus conceptos previos.
Abstract
The study of electromagnetism demands of the counsellor of the process in point, an enrichment inside of his to have which discursively can be contributed by didactic experience. The magnetic switch concerns and gathers the basic concepts of electromagnetism and provides a didactic help that is shown at a practical and showy application that generates questions disquieting the observers in looking for a formal explanation of the subject
Introducción
La teoría electromagnética[3] es de gran importancia en el campo disciplinar de la física, como en el proceso de aprendizaje de la misma, dado que permite comprender algunos de los fenómenos de la naturaleza más comunes, desde la producción de corriente hasta sus complejas aplicaciones.
El objetivo principal del llamado interruptor electromagnético es evidenciar conceptos claves del electromagnetismo mediante la interacción del elemento por parte del alumno generando conocimiento en primera instancia a partir de la experiencia y reafirmándolo a partir de la teoría. Es necesario recurrir a la experiencia didáctica para que el aprendizaje sea significativo y salga del plano abstracto.
El interruptor electromagnético se puede elaborar con elementos de fácil adquisición, haciendo su funcionamiento muy sencillo y eficaz, haciendo que la construcción este al alcance del alumno.
Método Empleado
Aproximación Metodologíca
Se ha visto que los estudiantes de secundaria poseen falencias en la acepción de los conceptos del electromagnetismo bajo la perspectiva de la aproximación matemática de las ecuaciones de Maxwell. El proceso cognoscitivo de las ecuaciones de Maxwell implica operadores matemáticos complejos del orden de integrales, producto punto, producto cruz, etc.; esto hace que sea difícil el debido abordaje del tópico por tanto se debe instar desde una postura didáctica, reflejada en instrumentos que permitan una aproximación inductiva desde un pensamiento propio hacia los conceptos básicos que implican estas ecuaciones.
El aprendizaje como un proceso en el cual el estudiante construye activamente nuevas ideas o conceptos basados en conocimientos presentes y pasados permiten la generación de un pensamiento científico. Desde este enfoque el interruptor es un apoyo didáctico al maestro que permite un aprendizaje de este tipo, ya que se plantea la construcción de pensamiento propio a partir de una experiencia. Un fenómeno electromagnético tangible desde lo práctico constituye una experiencia para el estudiante por tanto es un argumento para el desarrollo de un elemento didáctico que lo permita.
El interruptor es un elemento cuyo principio de funcionamiento esta fuertemente sustentado desde la teoría electromagnética por tanto conforma un elemento útil como experiencia que permita el aprendizaje. Con este fin se debe presentar al estudiante el interruptor desde el fenómeno de tal forma que cause curiosidad y le permita generar una explicación en estos términos se propone un desarrollo cronológico donde exista un trabajo conjunto estudiante maestro sobre el fenómeno, así:
Para el estudiante
v Observación
v Caractericé el fenómeno
v Explicación a partir de sus conocimientos previos. Conocimiento que tenga del tema.
v Argumento cualitativo desde una estrategia.
v Exposición de sus interrogantes
v Búsqueda de errores. Posibles causas.
v Corrección de errores.
v Aplique una nueva estrategia.
v Responda interrogantes
v Proponga una aplicación diferente a la expuesta.
Para el docente
v Plantee un propósito.
v Proporcione indicios de argumentación formal
v Enfatiza en conceptos claves como campo magnético y eléctrico, inductancia, flujo magnético y variación del mismo.
v Valoración del proceso realizado por el estudiante.
v Plantee una teoría cualitativa que le marque un camino al estudiante.
v Plantea nuevas inquietudes como:
¿que sucede se cambia el núcleo de la bobina?
¿que sucede si se invierte el sentido de la corriente?
¿que sucede si se cambia la bobina?
v Incentiva a la construcción de otras aplicaciones practicas
El interruptor electromagnético abordado desde la observación permite partir de un caso general a uno especifico es decir primero desde una parte propositiva y aplicativa donde se va descomponiendo el fenómeno hasta llagar a los conceptos básicos de inductancia y generación de campo magnético con el uso de corriente. El desarrollo del tema permite una linealidad donde se parte de una fase interpretativa a una argumentativa y por último a una de retroalimentación donde los estudiantes están en la capacidad de dar nuevas aplicaciones al fenómeno.
El Interruptor electromagnético.
Este dispositivo consta de una bobina, núcleo móvil reemplazable, interruptor, led, resorte de constante elástica pequeña, batería de 9v y conectores.
Con los elementos descritos se arma el siguiente circuito:
Fig.1 Circuito Interruptor Electromagnético.
Inicialmente el circuito esta abierto por lo cual no circula corriente en el, y el inductor por tanto tendrá un campo magnético cero, al cerrar el interruptor la corriente fluye a través del circuito hacia la bobina y se genera allí un campo magnético proporcional a esta. Según la ley de Faraday-Maxwell se genera un campo magnético en las proximidades de la bobina, siendo mas intenso en el interior de esta, el cual actuara como electroimán magnetizando el material que esta dentro y haciendo que este se comporte como un imán, luego este atraerá la placa metálica, pero debido a que esta fijada a la baquela, el que será atraído será el núcleo móvil, que elongara al resorte sujeto a el, tocando la placa, debido a que el núcleo y resorte son conductores permiten que por ellos circule la corriente hacia el LED a través de la resistencia, ya que estos dos últimos dispositivos están conectados en paralelo con la fuente.
Resultados y Discusión
El resultado como tal debe ser lograr que el estudiante:
Desarrolle un conjunto de habilidades cognitivas que les permitan optimizar sus procesos de razonamiento en torno al electromagnetismo.
Tome conciencia de sus propios procesos y estrategias mentales para poder modificarlos, mejorando el rendimiento y la eficacia en el aprendizaje del electromagnetismo.
Logre objetivos de aprendizaje relativos a las habilidades cognitivas, dentro de la temática escolar.
Genere un pensamiento propio en torno al fenómeno y desde allí comprenda conceptos electromagnéticos como campo eléctrico y magnético, flujo magnético, inductancia, etc.
Comprenda cualitativamente las ecuaciones de Maxwell.
Conclusiones y Recomendaciones
De este trabajo se puede concluir:
Es necesario recurrir a la experiencia didáctica para que el aprendizaje sea significativo y salga del plano abstracto.
El abordaje de tópicos de la física que involucren un conocimiento matemático alto se debe instar desde una postura didáctica, desde instrumentos fáciles de realizar que permitan una aproximación inductiva.
La generación de pensamiento científico parte de una postura constructivista donde el estudiante interactúe con el objeto del conocimiento.
Como recomendación se plantea la implementación de otras posibles aplicaciones prácticas que reafirmen los conceptos ya trabajos por el estudiante, el carácter de estas aplicaciones parten del mismo principio básico que el interruptor electromagnético y su ejecución es muy similar. Es una propuesta para que estudiante realice desde la modificación del interruptor electromagnético y con su entendimiento sobre este.
Como posibles aplicaciones dentro de la alternativa de trabajo se proponen las siguientes:
Cerradura: Se utiliza como pasador de una chapa con la adición de algunos componentes como compuertas eléctricas.
Timbre: Basta con solo colocar una campana en lugar de la placa metálica.
Control potencia: Relevador, que manejan un circuito de alta potencia con uno de bajo voltaje.
Todas las que el estudiante proponga y/o el docente.
Los circuitos de las posibles aplicaciones relacionados anteriormente se pueden ver en las figuras 3,4 y 5.
Fig.3 circuito cerradura
Fig.4 circuito timbre
Fig.5 circuito control potencia
Bibliografía
[1] Richard C. Dorf, Alfaomega, 309-324, 1995
[2] Reymond A. Serway, McGraw-Hill, 1015-1017, 2004
[3] Paúl A. Tipler, Física-Tercera Edición. Editorial Reverte
[4] Estanislao Zuleta, Educación y Democracia Un Campo de Combate.
[5] Torre-Puente (1992) Aprender a Pensar y Pensar para Aprender
[1] Chomsky N. Syntactis Structures, 1957.
[2] Comenius J. La didáctica magna, 1626.
[3] Maxwell J. Treatise on Electricity and Magnetism Tratado sobre electricidad y magnetismo, 1873.
Documento completo: http://docs.google.com/#folders/folder.0.5b4f13b8-9200-4adc-9d48-19445182a3a6
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