pequeños científicos

Siemens Discovery Box Energía y Electricidad

Índice de contenido

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Pág.

La cartilla 3

Introducción ECBI (Enseñanza de las ciencias basada en indagación) 6

La energía y la electricidad 10

Los materiales de la caja 16

Instrucciones de uso 19

Consejos de seguridad 21

1. Explorando la electricidad 23



2

2. Circuitos eléctricos (I) 31

3. Circuitos eléctricos (II) 39

4. Conductores y no conductores 49

5. El interruptor 59

6. Actividad de seguimiento: ¡No tocar! 69

7. Conectando en serie 79

8. Conectando en paralelo 93

9. Una alarma para el salón 105

10. La resistencia eléctrica 117

11. Luz, calor y fusibles 129

12. Sin baterías 141

13. Actividad de seguimiento: Carrito a control remoto 157



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La cartilla

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La cartilla

Este material de trabajo es un documento de orientaciones para profesores y profesoras de

cuarto y quinto de primaria de los colegios distritales que participan en el proyecto Siemens

Discovery Box en la escuela.

Su intención es ofrecer orientaciones para el

desarrollo de trece sesiones de trabajo con la caja de Energía y Electricidad, proponiendo

herramientas didácticas y metodológicas que orienten los procesos de la clase.

Este NO es un instructivo para seguir al pie de la letra. El material

reconoce que los profesores, las profesoras y los y las estudiantes configuran la experiencia de aula de acuerdo a

variables que definen ciertos diferenciales importantes.

El profesor o la profesora debe contextualizar el material y las

orientaciones a la situación que mejor caracteriza a su escuela, de manera que las experiencias tengan significado en el contexto

en que ocurren.

La cartilla es una introducción a los temas de energía y

electricidad, tanto para los y las estudiantes como para los profesoras y las profesoras.

Por esta razón se ofrecen ciertas claridades disciplinares sobre los conceptos básicos trabajados en cada una de las sesiones y

una sección aparte llamada La Energía y la Electricidad que


La cartilla

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profundiza en estos temas y otros conceptos relacionados. Se hace referencia a algunas situaciones reales que sirven de

ejemplo y contextualizan la experiencia.

Se incluyen además tres capítulos básicos: 1) Los materiales de la caja, en el que se describen los

materiales incluidos en la Siemens Discovery Box de Energía y Electricidad.

2) Instrucciones de uso, donde se menciona cómo cargar

las baterías y cómo almacenar elementos puntuales que hacen parte de la caja.

3) Consejos de seguridad, en el que se describen

diferentes situaciones que pueden perjudicar el bienestar de los participantes y la vida útil de los

materiales de la Siemens Discovery Box.

Por último, se presentan las orientaciones didácticas de las

actividades propuestas para trabajar con la Siemens Discovery Box de Energía y Electricidad. Cada sesión está organizada en

seis secciones:

1. Descripción de la experiencia

Presenta un resumen de lo que se realiza en la actividad, sus alcances y sus relaciones de contexto.

2. Objetivos

Es la descripción de los propósitos pedagógicos y conceptuales de la actividad (¿qué, cómo y para qué se aprende?).

3. Preparación logística

En este espacio se plantea el tiempo estimado y los espacios


La cartilla

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requeridos para el desarrollo de la actividad.

Adicionalmente se mencionan los materiales que se necesitan para desarrollar la sesión. Algunos se encuentran en la Siemens

Discovery Box y otros es necesario que el profesor o la profesora los consiga en conjunto con sus estudiantes. Muchos de estos materiales, como las baterías, deben prepararse previamente.

4. Orientaciones disciplinares

En esta sección se presentan los conceptos disciplinares básicos que el profesor o la profesora debe repasar antes de realizar la

actividad. Se sugieren algunas referencias de internet para ampliar la información, como también la introducción básica a

Energía y Electricidad presentada en esta cartilla.

5. Orientaciones didácticas

Es una descripción detallada de los momentos de la experiencia y de los roles que desempeñan los niños, las niñas y el profesor o

la profesora. Son orientaciones que parten de la propuesta metodológica y deben ser contextualizadas a la situación del aula

y de la escuela.

6. Para explorar el entorno

Propone experiencias para realizar fuera de la escuela que complementan la sesión e introducen situaciones cotidianas.

Este material se encuentra en proceso de validación y debe ser entendido de esta manera cuando se realicen las actividades y

cuando se realimenten las experiencias.


Introducción ECBI

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Introducción ECBI

Esta cartilla desarrollada en el marco de la Enseñanza de las

Ciencias Basada en Indagación (ECBI), no pretende ser más que una guía para los profesores y las profesoras, quienes deberán

apropiarse de los conceptos y habilidades de la ECBI, para lograr transformar las actividades propuestas en verdaderas

experiencias de indagación.

Para utilizar este material es recomendable que los y las docentes

tengan en cuenta algunas orientaciones que les permitirán transformar sus prácticas de aula.

Acerca de la indagación en el aula de clases

“La indagación es un paso más allá de ‘la ciencia como proceso’,

en el cual los estudiantes aprenden habilidades, como observación, inferencia y experimentación. La nueva visión

incluye los ’procesos de la ciencia’ y requiere que el estudiante combine procesos y conocimiento científico al usar razonamiento científico y pensamiento crítico para desarrollar su comprensión

de la ciencia” (NAP, 1997) (1).

Consecuente con una idea de la ciencia como proceso dinámico y

flexible, y no como un proceso exclusivo de resolución de problemas a través de un método, Schwab (1962) (2), propuso

que en las clases de ciencias se deben brindar, a los y las estudiantes, oportunidades para seguir el desarrollo de una

investigación en la cual las conclusiones no son el componente central, sino la ilustración de situaciones problemáticas que sus estudiantes puedan resolver sin que se les diga qué hacer y qué


Introducción ECBI

8

esperar.

De esta manera, enseñar ciencias vía indagación, se enfoca en enseñar a los y las estudiantes cómo aprender: qué observar, qué preguntas formular y cuándo hacerlo, encontrar respuestas para éstas y ser críticos frente a sus propias explicaciones y a las de

sus pares, buscando siempre evidencias que les den soporte.

En ese sentido, la ECBI es mucho más que hacer experimentos o

actividades de clase, ya que busca que los y las estudiantes se involucren activamente en procesos científicos, resolviendo

preguntas genuinas mediante investigaciones y confrontación de ideas.

¿Qué pueden hacer los y las docentes?

De acuerdo con esta idea de la Indagación, se espera que los

docentes tengan en cuenta permanentemente que:

• Se aprende haciendo • Se aprende reflexionando sobre cómo se aprende • Se aprende reflexionando sobre sí mismo (sobre el

proceso propio) • Se aprende reflexionando sobre los resultados • Se aprende resolviendo problemas • Se aprende contrastando las conclusiones propias con

diversas fuentes de información pertinente y actualizada.

En un contexto más amplio, IAP (2006) recomienda a los

docentes:

a) Brindarle a los y las estudiantes la oportunidad para

interactuar con materiales y fenómenos y explorarlos directamente.

b) Facilitar las discusiones en pequeños grupos y en la clase completa en torno a procedimientos planeados y


Introducción ECBI

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utilizados, identificando vías en las cuales la aproximación a investigaciones particulares puede ser

mejorada.

c) Promover la tolerancia, respeto mutuo y objetividad en las discusiones en la clase.

d) Facilitar acceso a procedimientos alternativos e ideas

por medio de discusiones, libros de referencia, recursos como internet y otras fuentes de ayuda.

e) Proponer tareas retadoras facilitando apoyo, de tal

forma que puedan experimentar niveles avanzados.

f) Enseñar técnicas necesarias para habilidades

avanzadas, incluyendo el uso seguro de equipos, instrumentos de medición y símbolos convencionales.

g) Motivar a los y las estudiantes por medio de

comentarios y preguntas, a verificar si sus ideas son consistentes con la evidencia disponible.

h) Ayudar a los y las estudiantes a registrar sus observaciones y otra información de forma que promueva el trabajo y la revisión sistemáticos.

i) Motivar reflexiones críticas sobre cómo se aprende y cómo ésto puede ser aplicado en aprendizajes futuros.

j) Utilizar la pregunta para promover el uso de

habilidades de indagación.

Para esto, es importante que el y la docente use y promueva

permanentemente el cuestionamiento, la recolección de datos, la identificación de evidencias y la construcción de explicaciones e

ideas científicas con sustento en las demostraciones.


Introducción ECBI

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Ahora bien, para poder guiar adecuadamente un proceso de indagación, el profesor o la profesora requiere de conocimientos

disciplinares en las temáticas abordadas con el nivel de profundidad adecuado, para apoyar con preguntas el proceso de

aprendizaje.

Entendiendo que el ambiente de aula está mediado por múltiples fenómenos, le proponemos apoyar el proceso de indagación con

algunas estrategias didácticas:

Aprendizaje cooperativo: el desarrollo científico y

tecnológico no se produce de manera aislada ni solitaria. En el aula, redes y equipos de trabajo

cooperativo asumen de manera conjunta los retos del desarrollo científico, aportando a la validación del conocimiento y al proceso de aprendizaje de sus

compañeros.

Para esto, es importante que cada uno tenga un rol, de manera

que se fomenten procesos de interdependencia. En este material se recomienda la conformación de grupos de trabajo de cuatro

estudiantes con roles definidos:

• Director científico: es quien coordina las actividades que

se van a llevar a cabo en la investigación.

• Responsable de materiales: es el encargado de recoger

los materiales necesarios para la investigación y se asegura de que éstos estén en cantidades suficientes. Además se

asegura de que los materiales se usen eficientemente y que el lugar de trabajo quede en perfectas condiciones después

de la investigación.

• Vocero: es el encargado de comunicar a los demás

estudiantes los resultados y observaciones de su grupo.

• Secretario: es el responsable de llevar el registro escrito


Introducción ECBI

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de las observaciones, mediciones y resultados de las investigaciones del grupo.

Uso apropiado del cuaderno de ciencias: las evidencias

científicas deben ser recolectadas, registradas y analizadas de tal manera que los y las estudiantes

tengan la oportunidad de revisar individual y conjuntamente el progreso de su pensamiento.

El registro escrito organizado y sistemático brinda esta

oportunidad y permite a los y las estudiantes reflexionar sobre sus aprendizajes y revisar sus hallazgos en

investigaciones previas, de esta manera se convierte en una herramienta para la metacognición y al mismo tiempo una

herramienta para la construcción de explicaciones basadas en evidencia.

Disponibilidad de materiales: la disponibilidad de materiales para que los niños y las niñas puedan

explorar los fenómenos estudiados, experimentando e interactuando con el fenómeno, se refleja en un desarrollo de habilidades de proceso científico y

autonomía en el aprendizaje por parte de los niños y las niñas.

Los materiales apropiados permiten que los y las estudiantes

se involucren activamente en investigaciones relacionadas con el fenómeno en estudio en las que se pueda observar, medir y

comparar.

Referencias bibliográficas

(1) National Research Council, (1997) "Inquiry and the national

science standards: a guide for teaching ands learning," Ed: National Academies Press.

(2) Schwab J J 1962 The teaching of science as enquiry The


Introducción ECBI

12

Teaching of Science ed J J Schwab and P F Brandwein (Cambridge, MA: Harvard University Press)


La energía y la electricidad

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¿Qué es energía?

La energía está presente todo el tiempo y en todo lugar. Las

plantas la necesitan para crecer y florecer. Los animales y los seres humanos para moverse, pensar y vivir, y las máquinas

la necesitan para trabajar. La energía se manifiesta de diferentes formas, como por ejemplo el calor, la luz, el movimiento y el sonido. Sin embargo, un panorama tan

amplio no permite obtener una definición de energía suficientemente precisa, por lo que con frecuencia nos referimos a los fenómenos asociados y no al concepto

específico.

Existen varios maneras de percibir o experimentar la energía:

• Energía térmica: se basa en el movimiento de las

partículas en la materia. Entre más movimiento entre partículas, más energía térmica. ¿Cómo se mueven las partículas en un cubo de hielo y cómo se mueven en un gas?

• Energía eléctrica: este tipo de energía se basa en el

movimiento de cargas eléctricas en el interior de un material. ¿Alguna vez has sentido pasar una corriente eléctrica por tu cuerpo?



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• Energía radiante: es la energía que poseen las ondas electromagnéticas, incluyendo los rayos X, las microondas, los ultravioleta y la luz visible. Esta energía no necesita un medio para propagarse, es decir, puede viajar en el vacío. ¿Qué fuente de energía radiante nos ilumina y nos calienta durante el día?

• Energía química: ésta se genera en las reacciones

químicas. Nuestro cuerpo, por ejemplo, realiza diferentes reacciones químicas para tomar parte de lo que comemos y convertirlo en calor.

• Energía nuclear: esta energía se almacena en los núcleos de los átomos y se libera cuando se unen o se separan dos o más átomos. ¿Recuerdas los daños causados por las bombas nucleares en Hiroshima y Nagasaki?

Los átomos, los elementos y sus propiedades

Antes de entrar a entender la electricidad, es importante

entender qué es un átomo y cuál es su relación con la carga eléctrica. Los átomos son considerados las unidades más

pequeñas de un elemento químico y han sido representados por un esquema donde hay un núcleo compuesto por

protones y neutrones, y una nube de electrones que se mueve alrededor de ese núcleo.

Los protones tienen carga positiva, y los electrones tienen

carga negativa. Teniendo en cuenta que las cargas similares se repelen y las cargas opuestas se atraen, la nube de

electrones (cargas negativas) siempre estará atraída hacia el núcleo del átomo (donde permanecen los protones, cargas

positivas).

El átomo suele ser eléctricamente neutro, es decir, tiene la



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misma cantidad de cargas positivas que negativas. Si el átomo pierde o gana electrones, su carga deja de ser neutra,

y el átomo pasa a tener carga positiva o negativa, respectivamente. Si ahora pensamos en un cuerpo, éste

puede ser eléctricamente neutro, pero sus cargas eléctricas pueden estar distribuidas de forma tal que algunas positivas

se encuentran en ciertas zonas y las negativas en otras.

Se denomina elemento químico a una sustancia constituida por sólo una clase de átomos, y que no puede ser

descompuesta en partes más simples mediante ninguna reacción química. Los elementos químicos se clasifican en

tres tipos básicos: metales, no metales y gases nobles. Cada tipo de elemento tiene una característica específica, dada por el número de electrones en el último nivel de energía. Esto a su vez proporciona información sobre qué tan conductor es el elemento, y por lo tanto, qué tan conductor de energía es

el material compuesto por dicho elemento.

Los metales tienen dos propiedades claves cuando hablamos

de Energía y Electricidad: son buenos conductores tanto de energía eléctrica, como de energía térmica, por ejemplo, lo

que sucede cuando tocas la parte metálica de una olla que se encuentra calentándose en la estufa. Por otro lado, los

elementos no metales son malos conductores, por lo cual se utilizan como materiales aislantes para trabajar con energía eléctrica y térmica, por ejemplo el mango de madera que se

usa para tomar el sartén sin quemarse.

¿Qué es la electricidad?

La electricidad es un fenómeno que resulta de la presencia de

flujo de carga eléctrica, es decir, flujo de electrones por un material. ¿Recuerdas las propiedades de los elementos

metálicos? Esta energía eléctrica se manifiesta generalmente de 3 formas: luz, calor y campo magnético.



16

Para que los electrones puedan moverse de un lado a otro, necesitan de una diferencia de potencial, es decir, una

diferencia entre cualquier punto y la tierra. Esta energía permite que la carga eléctrica fluya, es decir, que se genere

una corriente eléctrica.

Una posible analogía

Para entender el fenómeno de electricidad, pensemos en una

montaña por la que nos desplazamos en bicicleta, desde la cima (inicio) hasta su base (fin). Si la montaña es muy alta y

salimos de su cima, la bicicleta logrará andar a alta velocidad.

Si la montaña es más bien baja, casi una planicie, la bicicleta

irá despacio. La altura de la montaña puede entenderse como una diferencia de potencial, o una energía potencial, y la velocidad que alcanza la bicicleta se entiende como una

corriente eléctrica, o energía cinética.

¿Qué sucede cuando en la bajada, encontramos pasto,

piedras u obstáculos para nuestra bicicleta? ¡Si existe un camino más sencillo, con menos dificultad, lo tomamos! Eso

mismo hace la corriente eléctrica cuando se enfrenta con materiales que generan mucha resistencia, la corriente

intenta pasar por el camino más sencillo.

Antes de iniciar el descenso, debiste llegar a la cima de la

montaña. Para llegar a ella, tu cuerpo debió gastar energía cargando la bicicleta y logrando superar la inclinación de la

montaña. ¿De dónde sale la gran mayoría de energía de nuestro cuerpo? ¡De la comida!

Pero nuestra energía se acaba, y ahí es cuando nuestro

cuerpo nos pide algo más de comida, una chocolatina, por ejemplo. En los circuitos sucede lo mismo: la batería es la

fuente de energía, pero ésta se gasta con el tiempo. Por eso



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muchas veces tenemos que reemplazarlas o cargarlas.

Materiales conductores y no conductores

Algunos materiales tienen la propiedad de conducir más fácil

la corriente que otro tipo de materiales. Esta propiedad la tienen por los átomos que componen la materia. Recordemos

la estructura de los átomos descrita anteriormente: núcleo con protones y neutrones, y una nube de electrones a su

alrededor.

Cuando los átomos comienzan a interactuar entre ellos,

algunos orbitales, zonas en las que los electrones su mueven en un átomo se combinan con orbitales de otro átomo,

formando orbitales nuevos que pertenecen a la molécula completa.

Estos orbitales tienen energías similares, y crean una

pequeña banda. Dependiendo del tipo de enlaces que tienen las moléculas que componen un material, éste es conductor

o no conductor, es decir, aislante.

En los materiales conductores, generalmente metales, se

forman dos bandas: banda de valencia y banda de conducción. Estas bandas están puestas una sobre otra,

permitiendo así que los electrones pasen de una banda a la otra sin ningún problema.

En los materiales aislantes la situación es algo diferente: las dos bandas están presentes, pero existe una distancia entre ellas muy grande. Ésto evita que los electrones pasen de la banda de valencia a la banda de conducción, y por ésto no

pueden conducir corriente eléctrica al aplicar una diferencia de potencial.



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Imaginemos nuevamente la montaña que estamos bajando

en bicicleta. Si el camino que tomamos es continuo, podremos bajar la montaña sin problema, así encontremos

resistencia en el camino. Pero si en algún momento el camino se acaba y encontramos un gran río separando el

camino, imposible de cruzar, hasta ahí llegará nuestro recorrido.

En el primer caso, nuestro camino hace las veces de material

conductor: nos lleva de un punto a otro sin problema alguno, como lo hacen los electrones cuando saltan de una banda a la otra sin mayor esfuerzo. En el segundo, el río nos impide continuar, tal cual lo hace un material aislante: impide que

haya un flujo de corriente de un punto a otro ya que la distancia entre bandas es sumamente grande.

Interruptores

Un interruptor es un dispositivo que permite conectar o

desconectar dos puntos de un circuito eléctrico.

Este elemento es usado generalmente para abrir o cerrar un circuito, es decir, para permitir o no que haya flujo de carga eléctrica circulando por el camino eléctrico. Recordemos la bajada por la montaña en bicicleta: para poder empezar a

descender, debemos saber si se puede o no transitar por el camino.

Si por alguna razón no se puede, como en el caso del río, nadie bajará por el camino. Como no hay flujo de bicicletas

por la montaña, podemos entender ésto como si no tuviéramos flujo de carga eléctrica por el circuito. En este

caso esta interrupción hizo que el camino se desocupara, es decir, aseguró un circuito abierto.



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Si efectivamente se puede transitar, porque quizás hay un puente para cruzar el río, descenderemos por la ladera hasta

llegar al final del camino. El descenso habrá sido realizado, por lo tanto hubo un flujo de corriente eléctrica, y los que

estaban en la cima lograron llegar al final, se creó un circuito cerrado al conectar los dos lados del río. El puente es entonces equivalente al interruptor, porque permite o

bloquea el paso de los ciclistas.

Conexión de circuitos: serie y paralelo

Existen diferentes formas de conectar circuitos eléctricos.

La conexión en serie implica que los bornes de cada uno de

los elementos del circuito eléctrico se conectan secuencialmente. Esto hace que la corriente que sale de la

batería pase por todos los componentes en el mismo camino eléctrico y el voltaje de la batería (Ej. 5 voltios) se distribuya

por los elementos dependiendo de la resistencia de cada uno (Ej. Bombilla con 2.5 voltios, zumbador con 2.5 voltios),

sumando así la diferencia de potencial de cada uno de los elementos del circuito (Ej. para sumar un total de 5v).

Por otro lado, la conexión en paralelo implica que los

elementos del circuito eléctrico conectan un borne a un punto en común (nodo), y el otro lo conectan a otro punto en

común (nodo). La corriente eléctrica se distribuye por todos los caminos, pero la diferencia de potencial es la misma para

cada uno de los elementos del circuito (diferente a lo que sucede en el circuito en serie). La corriente que pasa por cada

uno de los componentes del circuito se suma para dar la misma corriente que estaba antes y después de cada nodo.

Páginas de consulta

• SERWAY, Raymond; BEICHNER, Robert. PHYSICS For



20

Scientists and Engineers with Modern Physics. Saunders College Publishing. Fifth Edition. 2000.

• Tabla periódica. http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_iii/conceptos/conceptos_bloque_3_3.htm

• Elementos químicos. http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/ElementoQumicoNocion.htm

• Conductividad. http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/tb03_conductividad.php

• Proyecto Newton. http://newton.cnice.mec.es/3eso/energia/index.html

• Física 2000. http://maloka.org/fisica2000/ • http://iesdolmendesoto.org/zonatic/el_enlace_quimi

co/enlace/enlace_metalico.html • - http://www.solociencia.com/fisica/carga-electrica-

estructura-materia.htm

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_m

http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/ElementoQumic

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/tb03

http://newton.cnice.mec.es/3eso/energia/index.html

http://maloka.org/fisica2000/

http://iesdolmendesoto.org/zonatic/el_enlace_quimi

http://www.solociencia.com/fisica/carga-electrica


Los materiales de la caja

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A continuación se presentan los materiales que encontrará en la

Siemens Discovery Box de Energía y Electricidad:

40 bombillas de 3 voltios

14 baterías recargables de 3.6 voltios

30 rosetas



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70 caimanes

10 motores de 3 a 12 voltios

10 zumbadores o “chicharras” con cables

12 tablas de madera

3 esponjillas

1 caja de clips por 100 unidades

1 rueda de alfileres por 40 unidades



23

10 metros de alambre

3 cargadores de baterías


Instrucciones de uso

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¿Cómo usar los caimanes?

La Discovery Box cuenta con 40 caimanes, adicionales a los utilizados por el cargador de las baterías. Es importante que los niños y niñas aprendan a utilizar este elemento, ya que puede lastimarlos si no se usa correctamente.

Los niños y niñas pueden practicar el uso de los caimanes con pinzas de ropa. Éstas funcionan de la misma manera, y permiten que los niños y niñas ganen destrezas motoras para poder utilizar los caimanes.

¿Cómo cargar las baterías?

• Se conectan los caimanes del cargador

a los terminales metálicos de la batería, o bornes, que cuenten que

• Se pueden conectar máximo cuatro

(4) baterías. • Las baterías deben conectarse en



25

cuenten con el mismo color: rojo con rojo y negro con negro.

• El tiempo de carga para una (1) batería es de 5 horas.

• Únicamente se debe utilizar el cargador que viene incluido en la caja.

paralelo, es decir, deben unirse los bornes del mismo color, como se muestra en la figura.

• El tiempo de carga para cuatro (4) baterías es de 20 horas.

Otras indicaciones importantes

¿Cómo guardar los caimanes? Otras instrucciones…

• Arme un grupo grande, doble y amarre con un lazo o un caucho.

• No tuerza los cables ni los muerda con objetos cortantes ya que el conductor que tiene por dentro puede dañarse.

• Almacene las baterías con los bornes cerrados y verificando que no hagan contacto entre ellos. Si es posible, empaque por separado cada batería en una bolsa plástica seca.

• Corte el alambre y la esponjilla con una herramienta, como el alicate o el cortafrío.

• Manipule los bombillos con precaución y verifique su funcionamiento antes de usarlos.

• No atornille el bombillo a la roseta con demasiada fuerza.


Consejos de seguridad

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Consejos de seguridad

¡Los caimanes! ¡La esponjilla!

Los caimanes pueden lastimar. Es importante mostrar a los niños y niñas cómo se usan y para qué sirven, así evitamos que se lastimen con ellos.

Las esponjillas tienen diferentes hilos que pueden cortar. Es importante mostrar a los niños y niñas cómo deben manipular este material, para evitar que se lastimen con él.

¡El corto circuito! ¡El sobrevoltaje!

No conectes los dos bornes de la batería, podrías quemarte y dañar la batería y el caimán. Al conectar estos dos bornes creas un cortocircuito, el cual se manifiesta por alta temperatura.

No conectes más de tres baterías en serie, es decir, conectando el borne rojo de una batería con el negro de la otra, como se muestra en la figura. Esto hace que se sumen sus tensiones, y creas un sobrevoltaje que puede lastimarte.

Siemens Discovery Box – Energía y Electricidad

Actividad 1 – Explorando la electricidad

1

Siemens Discovery Box

Energía y Electricidad

Explorando la electricidad

Participan: Fundación SIEMENS

Alianza Pequeños Científicos Universidad de los Andes

Corporación Maloka Bogota, Colombia, 2009

Documento borrador de trabajo, sujeto a cambios sin

aviso previo. Agradecemos sus comentarios y aportes a la

dirección de correo electrónico [email protected]

mailto:[email protected]



24

Guía para el profesor o la profesora de los grados cuarto y quinto de primaria.

Descripción de la experiencia

Los niños y las niñas han tenido diferentes

experiencias con la electricidad, como la electricidad estática que sentimos cuando tocamos a veces a otra persona, aparatos

eléctricos como el teléfono celular, los enchufes, el televisor y otros electrodomésticos.

Además existen otros fenómenos o situaciones cotidianas que emplean la electricidad pero que

no siempre la relacionamos con ella. Es el caso de los rayos, los impulsos eléctricos de nuestro

cuerpo, manifestaciones de la electricidad cuando se transforma por ejemplo en luz, sonido o calor.

También es usual que los niños y las niñas, así como muchos adultos, no diferencien entre los conceptos de electricidad y

energía. En esta primera sesión se van a explorar las ideas previas de los y las estudiantes y se construirán relaciones

conceptuales importantes alrededor de la electricidad.

La experiencia inicia proponiendo a los niños y a las niñas que

discutan, dibujen y escriban las cosas y las situaciones que imaginan cuando piensan en la electricidad. De allí aparecen ideas que indicarán lo que creen saber y lo que se imaginan.



25

Estas ideas se agruparán para luego identificar algunas

relaciones. Algunas tienen que ver con la manera en que se manifiesta la electricidad, otras con su uso y sus aplicaciones,

otras con los fenómenos naturales y biológicos y otras con otros tipos de energía.

Al final se construye un mapa de relaciones que permite

identificar fenómenos, situaciones, elementos y actores que están vinculados de manera particular con la electricidad.

Objetivos

Los niños y las niñas abordarán los conceptos de electricidad mediante la exposición de sus ideas y saberes previos y la

realización de un mapa de relaciones con las ideas de todos sus compañeros.

Preparación logística

Duración estimada

La actividad tiene una duración de 45 minutos, sin embargo, éste

tiempo puede variar dependiendo del interés de los y las estudiantes, y del desarrollo general de la actividad.

El espacio de trabajo



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Es deseable un espacio de trabajo amplio, bien iluminado y con mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de tres o

cuatro estudiantes.

Cada equipo debe mostrar sus resultados al resto del grupo, así que la organización en círculo o un lugar visible al frente serán

de mucha ayuda.

Los materiales

Para traer aparte: para los dibujos se necesitan papeles lisos y

semi-gruesos como el bond, lápices, colores y vinilos. El tamaño del papel debe ser ¼ de pliego o más ya que trabajarán varios

estudiantes al tiempo.

Para los mapas de relaciones se necesita por cada equipo un

pliego de papel bond o cartulina, preferiblemente.

Orientaciones disciplinares (Para el profesor o la profesora)

Las siguientes orientaciones disciplinares están escritas para

apoyar conceptualmente el trabajo del profesor o la profesora, y no para el desarrollo de la sesión.

La descripción del trabajo en el aula con los y las estudiantes

está descrita en la siguiente sección: Orientaciones Didácticas.



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La electricidad, conceptos básicos

La electricidad es un fenómeno muy común de la naturaleza que

tiene su origen en las cargas eléctricas, como por ejemplo un electrón. El flujo de estas cargas eléctricas tiene una gran cantidad de aplicaciones tanto naturales como artificiales.

Este flujo de cargas eléctricas denominado corriente eléctrica es

el que permite transportar la energía eléctrica y utilizarla al transformarla como es el caso de la producción de luz

(bombilla), calor (plancha), sonido (radio).

Para que se produzca una corriente eléctrica se necesita una

fuerza que obligue a mover las cargas eléctricas en una dirección dada, esta fuerza se relaciona con lo que se denomina voltaje o tensión eléctrica. Por ejemplo una pila de uso corriente tiene un

voltaje de 1.5 Voltios[V] mientras que una toma eléctrica de nuestras casas tiene un voltaje de aproximadamente 110

Voltios[V].

Puede encontrar más información sobre la energía y la

electricidad en el segundo capítulo de esta cartilla.

Adicionalmente, en los siguientes enlaces de internet puede

encontrar información importante sobre la generación, las manifestaciones, los usos y los principios básicos de la

electricidad




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• http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad • http://www.isftic.mepsyd.es/w3/recursos/fp/electricidad/

index.html • http://www.maloka.org/fisica2000/ Seguir la ruta:

<Menú vertical izquierdo>, <Jornadas de la Ciencia>, <Ondas EM (electromagnéticas) >, <fuerza eléctrica>

Orientaciones didácticas

La actividad ocurre en dos momentos:

1. Exploración de referentes, en el que se indaga sobre las ideas preeliminares que los niños y las niñas tienen

acerca de la electricidad. 2. Construcción de relaciones, en la que se organizan y se

relacionan las primeras ideas y preguntas sobre los fenómenos y las aplicaciones eléctricas.

1. Exploración de referentes

Para este ejercicio el profesor o la profesora deberá proponer a

sus estudiantes que se organicen en equipos de trabajo de tres o cuatro personas para que debatan acerca de la electricidad.

La discusión puede iniciar con las siguientes preguntas:

http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad

http://www.isftic.mepsyd.es/w3/recursos/fp/electricidad/

http://www.maloka.org/fisica2000/



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• ¿En qué pienso cuando me hablan de electricidad? • ¿En qué situaciones he tenido contacto con la

electricidad?, ¿la puedo sentir?, ¿la puedo ver?, ¿la puedo escuchar?

• ¿Puedo producir electricidad?, ¿cómo? • ¿Qué cosas que conozco funcionan con electricidad?

Luego cada equipo deberá dibujar y escribir las

cosas y las situaciones que relaciona con la electricidad.

De allí resultarán muchas respuestas algunas apropiadas, otras que requerirán ser

reformuladas y otras que corresponden a ideas erradas. Es importante en este punto, después

de una discusión, registrar todas estas ideas con el fin de validarlas o reformularlas a partir de las

experiencias posteriores.

Es importante que el profesor o la profesora haga caer en cuenta a

los y las estudiantes que estas ideas son las que se tienen actualmente y que será necesario validarlas o complementarlas en

las actividades de indagación que están comenzando. Para que esto sea posible se recomienda registrar estas ideas en carteleras

que serán utilizadas posteriormente.

2. Construcción de relaciones

El profesor o la profesora deberá invitar a que dos o más equipos

se unan para que comparen y complementen su trabajo. Este nuevo equipo de estudiantes construirá un “mapa” en el que las ideas

iniciales se organicen y se relacionen entre ellas de acuerdo a características comunes:

• La electricidad se produce… • La electricidad se manifiesta… • La electricidad se utiliza…



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El profesor o la profesora deberá guiar la construcción de los

mapas y aportar otros elementos que aún no se hayan incluido y que sean necesarios. En el anexo se proponen algunos elementos

para tener en cuenta.

Finalmente se presentan los mapas a todo el grupo para identificar

si hay ideas o relaciones diferentes o si hay ideas que se pueden relacionar de varias maneras.

En esta parte el profesor o la profesora deberá prestar especial

atención a las relaciones que los estudiantes proponen y a la claridad de estas.

Para explorar el entorno

Los aparatos eléctricos de nuestra casa

Nuestras casas están llenas de aparatos eléctricos. ¿Cuánto

tiempo los usamos? ¿Cada cuánto los usamos?

Para esta actividad se propone un ejercicio en el que los niños y las niñas harán un registro de los aparatos eléctricos que hay en su casa, y el tiempo y la frecuencia de uso de cada uno de ellos.

Al final habrán recogido suficiente información para identificar

situaciones como:



31

• ¿Cuál es el electrodoméstico que usamos por más tiempo?

• ¿Cuál es el electrodoméstico que usamos más seguido durante la semana?

• ¿Cuál es el electrodoméstico que usamos por menos tiempo?

• ¿Cuál es el electrodoméstico que usamos menos seguido durante la semana?

La siguiente tabla se puede usar como ejemplo para registrar las

lecturas:

¿Cuánto tiempo lo

uso cada día? ¿Cuántos días a la semana lo uso?

Electrodoméstico 1

Electrodoméstico 2

Electrodoméstico 3



32

Anexo

Ideas relacionadas con la electricidad

El siguiente cuadro puede utilizarse para complementar las ideas con las que se construye el mapa de relaciones. Es importante complementarlo con las ideas que surjan de la actividad, entre

los niños y las niñas y el profesor o la profesora.



33

La electricidad se manifiesta…

o En fenómenos: como cuando froto una bomba contra mi cabeza, los rayos, o cuando circula por mi cuerpo corriente eléctrica al tocar a otra persona o algo metálico

o Tiene que ver con nuestros sentidos: lo que oímos, lo que vemos, lo que sentimos, y que está relacionado con la electricidad.

o _____________________________________________________________________________________________________________________________________________

La electricidad se genera…

o Aparatos que producen electricidad: el generador, las baterías.

o Generación de electricidad para llegar a muchas personas: la hidroeléctrica, las termoeléctricas, los paneles solares, las plantas nucleares.

o _____________________________________________________________________________________________________________________________________________ LA

ELE

CTRI

CIDA

D

La electricidad se utiliza…

o En el hogar: transformadores, electrodomésticos (nevera, estufa, licuadora, plancha, etc.), iluminación.

o En la industria: motores eléctricos, control, transformadores, bobinas, etc.

o En el transporte: en los carros (radio, arranque, baterías, luces, etc), semáforos, estaciones de transmilenio, paraderos.

o De uso personal: celulares, radios portátiles, reproductores de música, etc.

o _____________________________________________________________________________________________________________________________________________

2



Circuitos eléctricos (I)









Actividad 2 – Circuitos eléctricos I

32



En esta experiencia los niños y las niñas

construyen circuitos eléctricos simples utilizando elementos eléctricos básicos: baterías, cables y

bombillas.

Trabajando en parejas deberán probar todas las

maneras posibles de conectar estos tres elementos de tal forma que logren encender la bombilla. De esta manera identificarán cuáles

configuraciones corresponden a circuitos eléctricos simples, y cuál es el camino eléctrico.

Los resultados se comparten con el grupo y se comparan las

configuraciones probadas por cada equipo, indicando la ubicación de los bornes en la bombilla y en la batería y

explorando los conceptos de camino de corriente y circuito completo.

Como se trata de la primera actividad en la que los y las

estudiantes manipulan el material eléctrico, es fundamental dar indicaciones claras de cada componente y hacer énfasis en los

consejos de seguridad y en las instrucciones de uso del material.



33

Objetivos Los niños y las niñas identificarán que un circuito eléctrico es un camino por el que se mueve la corriente eléctrica, por medio de

la experimentación con diferentes componentes eléctricos.


Duración estimada

La actividad tiene una duración de minutos, sin embargo, éste



Es deseable un espacio de trabajo amplio, bien iluminado y con

mesas y sillas dispuestas para trabajar en grupos de cuatro estudiantes.


de mucha ayuda.

Los materiales



34

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de cuatro estudiantes se necesita una batería, una bombilla y dos

caimanes.

Para traer aparte: para un grupo de cuatro estudiantes se

necesita cuaderno de apuntes y un lápiz.

Para preparar con anterioridad

El profesor o la profesora deberá recordar cargar las baterías con anticipación y revisar que las bombillas estén funcionando

adecuadamente.


Para esta actividad es pertinente hacer una revisión de los

siguientes temas, de tal manera que el profesor o la profesora tengan un panorama general de la temática a trabajar.

• Corriente, diferencia de potencial (voltaje) y resistencia • Circuitos eléctricos básicos



35

Puede encontrar más información sobre corriente, diferencia de potencial y resistencia en el segundo capítulo de esta cartilla.

Adicionalmente, se incluye una analogía con el contexto de los niños y niñas para entender con claridad estos conceptos.


La actividad ocurre en tres momentos:

2. Exploración de referentes, en el que los niños y las niñas indican cómo trabajarían con la electricidad.

2. Experimentación, en el que el profesor o la

profesora presentará los materiales y la actividad. 3. Cierre y reflexión, en el que se concluye sobre las

características de los componentes y los circuitos eléctricos.

1. Exploración de referentes

Esta es la primera sesión en la que los niños y las niñas trabajan con el material de la Siemens Discovery Box. Antes de entregar el material, el profesor o la profesora puede motivar la exploración

con algunas preguntas:



36

• ¿Qué materiales necesitaremos para experimentar con la electricidad?

• ¿Cuáles piensas que pueden ser los riesgos de experimentar con la electricidad?

• ¿Cómo piensan que funcionan las bombillas? • ¿Qué piensan que se necesita para que una bombilla

encienda?

Luego que los niños y las niñas han propuesto materiales y

pruebas para trabajar con la electricidad, el profesor o la profesora les pedirá que organicen equipos de trabajo de cuatro

estudiantes y se distribuyan los roles que cada uno desempeñará.

Antes de empezar a trabajar con el material, es muy importante

revisar detenidamente con todo el grupo las instrucciones de uso y los consejos de seguridad.

2. Experimentación

La actividad consistirá en experimentar con la electricidad

mediante la realización de un reto. El profesor o la profesora le indicará a los niños y a las niñas que el reto consiste en

encontrar el número máximo de posibilidades de conectar los componentes para hacer que la bombilla se encienda.

Cuando el grupo esté listo, el profesor o la profesora llamará al

niño o la niña que asume el rol de responsable del material, y entregará a cada uno los siguientes componentes: una bombilla,

una batería y dos cables con caimanes, indicando a los y las estudiantes que se tomen un tiempo y observen con detalle cada

uno, para reconocer las partes que tienen y dibujarlos en su cuaderno.



37

Es muy importante que el niño o la niña que asume el rol de secretario, registre en la hoja de apuntes cada prueba que el

grupo realice, ya sea que funcione o que no funcione. Este registro puede hacerse mediante diagramas que muestren las

conexiones.

¡CUIDADO! El profesor o la profesora debe recordar a los

estudiantes que NO deben conectar los dos bornes de la batería directamente entre ellos, podrían quemarse y dañar la batería y el caimán. Al conectar estos dos bornes se crea un cortocircuito, el

cual se manifiesta por alta temperatura.

Mientras los niños y las niñas experimentan con el material, el

profesor o la profesora pasará por cada grupo revisando que hayan identificado las partes de la bombilla y de la batería, y que progresen en el tipo de conexiones que realizan, así como en los

esquemas que dibujan en su cuaderno.

Es importante resistir la tentación de mostrarles la manera de

hacer las conexiones. Los niños y las niñas deben explorar abiertamente las diferentes posibilidades y encontrar aquellas

que funcionan como aquellas que no funcionan, haciendo registros con dibujos. Cada grupo debe tener el tiempo suficiente

para experimentar.

Cuando los grupos hayan conseguido encender la bombilla de

varias maneras utilizando dos caimanes, el profesor o la profesora deberá pedir a los grupos que utilicen solo un caimán, para así explorar otras configuraciones. Éstas deben registrarse

en el cuaderno.

Algunas conexiones en que la bombilla se enciende:



38

Con 2 caimanes Con 1 caimán Con 1 caimán

Algunas conexiones en que la bombilla no se enciende:

La batería no hace parte

del circuito cerrado Circuito abierto Circuito abierto

3. Cierre y reflexión

El grupo se vuelve a reunir para comparar los esquemas que han

probado y dibujado en el cuaderno de apuntes.



39

El profesor o la profesora puede pedir a algunos voluntarios o

voluntarias que dibujen configuraciones correctas e incorrectas en el tablero para que el grupo opine sobre el funcionamiento del

circuito. Las siguientes preguntas pueden orientar la discusión:

• ¿La bombilla se enciende?, ¿por qué sí? ¿Por qué no? • ¿Por dónde va la corriente eléctrica? • ¿El camino eléctrico se rompe en algún lugar? • ¿Alguno de los extremos de la batería o del bombillo

está desconectado?, ¿será necesario conectarlo? • Si la configuración no enciende el bombillo, ¿qué

conexión podemos modificar para que funcione? ¿Por qué piensan que no funciona?

• ¿Hay alguna diferencia si la bombilla se conecta al revés en los circuitos en que efectivamente se encendió?

Si los grupos no se ponen de acuerdo con alguna configuración, el profesor o la profesora deberá pedir a uno de ellos que repita

el montaje para corroborar el resultado.

Luego de probar con varias configuraciones es conveniente

aclarar con todo el grupo algunos términos claves:

• Cuáles son los bornes de la bombilla y de la batería. • Cuál es el camino eléctrico que conecta el bombillo con

la batería cuando el primero se enciende. • En dónde se corta el camino eléctrico cuando el

bombillo no enciende. • En qué dirección piensan que se recorre el camino

eléctrico.



40


¿Por qué los enchufes tienen más de una pata?

Los niños y las niñas preguntarán a sus

familiares y a sus amigos si saben por qué los enchufes tienen más de una pata, o por qué

no puede tener sólo una.

En el cuaderno de apuntes deben tomar nota

de todas las versiones diferentes que escuchen y luego darles una calificación

según crean que son correctas o no.

Después de esta consulta los niños y las niñas

identificarán en sus casas los caminos de corriente que hacen funcionar sus aparatos

eléctricos (una lámpara, un televisor, una licuadora, una radio, un cargador de celular,

etc.)

Dibujarán tres de ellos indicando el camino de corriente, desde la

toma de la pared hasta el artefacto y describiendo con detalle cómo son los cables que forman el camino.

Es importante que el profesor o la profesora adviertan sobre los peligros de manipular la electricidad doméstica. La actividad no

requiere que los niños o las niñas manipulen los artefactos eléctricos, únicamente que observen los que estén accesibles y

tracen el camino de corriente en sus cuadernos de apuntes.



41

3



Circuitos eléctricos (II)









Actividad 3 – Circuitos eléctricos II

43



En la sesión anterior los niños y las niñas

probaron diferentes conexiones eléctricas e identificaron el camino de corriente a través de un

circuito eléctrico completo.

Ahora probarán diferentes maneras de conectar

un motor eléctrico a una batería para hacerlo girar en sus dos sentidos, según la forma como

se conecten los bornes.

Estos experimentos permitirán identificar que la

corriente en los circuitos eléctricos tiene una dirección determinada y que la batería tiene

polaridad: un extremo positivo y uno negativo.

Aunque en la sesión pasada se hayan indicado algunas medidas de seguridad, es importante reiterar las condiciones de uso y las

medidas de prevención de accidentes.

Objetivos



44

Los niños y las niñas reconocerán que algunos elementos como el motor se comportan de forma diferente según como se

conecten, mientras una bombilla se puede conectar cambiando sus terminales sin que suceda nada.


Duración estimada





mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de tres estudiantes.


de mucha ayuda.

Los materiales

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de tres estudiantes

se necesita una batería, un motor y dos caimanes.

Para traer aparte: trozos de cinta adhesiva de colores, un

cuaderno de apuntes y un lápiz.



45

Los trozos de cinta adhesiva de colores tienen dos funciones: 1. Colocar banderas en los motores para ver en qué dirección

giran. 2. Marcar uno de los bornes del motor para indicar en qué

polaridad se conecta la batería.


El profesor o la profesora deberá recordar recargar las baterías un día antes de desarrollar la actividad.



siguientes temas, de tal manera que el profesor o la profesora tengan un panorama general de la temática a trabajar.

• Circuitos eléctricos básicos • Corriente y voltaje • Motores eléctricos



46

Puede encontrar más información sobre estos temas en el capítulo de energía y electricidad de esta cartilla.



1. Exploración, en el que los niños y las niñas predicen el comportamiento del motor.

2. Experimentación, en el que prueban diferentes

conexiones entre el motor y la batería.

3. Cierre y reflexión, en el que todo el grupo obtiene

conclusiones acerca de las características de los circuitos eléctricos y de la dirección de la corriente.

1. Exploración

Para comenzar, el profesor o la profesora deberá pedir a sus estudiantes que se reúnan en grupos de tres personas y se

distribuyan los roles que cada uno desempeñará, teniendo en cuenta que uno de ellos deberá asumir dos roles.

Después, el profesor o la profesora iniciará una charla sobre los motores eléctricos. Primero deberá mostrar el motor e indagar

que piensan los niños y las niñas sobre su funcionamiento.



47

• ¿Alguna vez habían visto este objeto?, ¿en dónde lo han visto?

• ¿En qué han visto que se utilice?, ¿para qué? • ¿Cómo piensan que este motor se relaciona con la

electricidad?

Una vez se hayan identificado estos aspectos de los motores

eléctricos, el profesor o la profesora deberá entregarle a cada niño o niña que asume el rol de responsable del material un

motor eléctrico de la Siemens Discovery Box.

A continuación el profesor o la profesora propone otras

preguntas acerca del nuevo componente:

• ¿Cómo piensan que funciona? • Si es eléctrico, ¿en dónde se conecta? • ¿Qué piensan que pasará cuando se conecte?

Los niños y las niñas harán predicciones y el niño o la niña que

asume el rol de secretario de cada equipo las registrará en su cuaderno de apuntes. Al final de la actividad se revisarán

nuevamente.

2. Experimentación

El profesor o la profesora le recordará a todo el grupo los

consejos de seguridad. Luego les indicará que organizados en sus equipos harán experimentos con una batería, un motor

eléctrico y un par de caimanes.



48

Una vez que el niño o la niña responsable del material los haya recogido, el profesor o la profesora les indicará la manera en que se

coloca la bandera de cinta en la parte móvil del motor.

También debe indicarles que hay que marcar

uno de los bornes del motor para recordar exactamente como lo conectaron. Esto es

importante para que puedan reconocer que el sentido de giro cambia dependiendo de qué

borne del motor se conecta a cada borne de la batería.

Todos los equipos deben marcar el mismo borne del motor para

que se puedan comparar las conexiones. Para esto, pueden ayudarse utilizando características de la carcasa del motor.

El experimento consiste en diseñar y probar diferentes

conexiones entre los componentes para hacer mover el motor. Los niños y las niñas deben registrar en el cuaderno de apuntes

el esquema y luego armar el circuito, plantear hipótesis y comprobar sus diseños.

Para garantizar que todos utilicen el mismo punto de referencia,

el profesor o la profesora deberá señalar que el motor se observa desde el frente, donde está la bandera. La descripción se puede

hacer refiriéndose al sentido de las manecillas del reloj.

Mientras los estudiantes realizan las conexiones, el profesor o la profesora pasa por cada equipo revisando que se haya marcado

uno de los bornes del motor con la cinta adhesiva y que se tenga en cuenta la marcación al dibujar el esquema en el cuaderno.

Puede utilizar algunas preguntas para animar al equipo a

experimentar y a registrar sus pruebas:



49

• ¿La bandera siempre gira en el mismo sentido?, ¿en cuál?

• ¿De qué manera se puede cambiar el sentido de giro?, ¿qué bornes conectan los caimanes?

• (Haciendo referencia a la sesión anterior) En la sesión anterior, ¿había alguna diferencia si el bombillo se conectaba en un orden o en el otro?

Conexiones del motor a la batería:

El profesor o la profesora puede preguntar a cada equipo de dónde piensan que proviene la energía que hace girar el motor.

Cuando los y las estudiantes hagan referencia a la batería, el

profesor, la profesora, o algún estudiante deberá explicar que hay un camino eléctrico, y que por él está circulando una

corriente eléctrica.



50

En este momento los y las estudiantes ya deben haber identificado que la batería tiene dos bornes diferentes: uno

positivo de color rojo y otro negativo de color negro. Si los niños y las niñas aún no han hecho esta diferencia es preciso que el profesor o la profesora invite a observar la batería. ¿Qué tiene

escrito? ¿Qué piensan que significa esto?

Esta característica también debe quedar registrada en los

esquemas dibujados en el cuaderno de apuntes.


El grupo se vuelve a reunir para comparar los esquemas que han

probado y dibujado en el cuaderno de apuntes.

Al igual que en la sesión anterior, el profesor o la profesora puede pedir a algunos voluntarios y voluntarias que dibujen configuraciones en el

tablero para cada sentido de giro y que el grupo opine sobre el funcionamiento de cada circuito.

La polaridad de la batería debe relacionarse con

el hecho de que el motor cambie el sentido de giro cuando se invierte la conexión.

El profesor o la profesora deberá orientar a los

y las estudiantes para que sean ellos y ellas quienes lleguen a esta conclusión, aunque

puede incentivarla con algunas preguntas y ejercicios:



51

• ¿De qué borne de la batería piensas que sale la corriente?

• ¿Por dónde pasa la corriente?, tracemos con flechas el camino que recorre.

• ¿El camino de la corriente es diferente cuando el motor gira en una dirección o en la otra?

• Cuando le ponemos las baterías a un radio, ¿debemos tener en cuenta la polaridad de las pilas?


¿Para qué se utilizan los motores eléctricos?

Los niños y las niñas invitarán a sus familiares a emprender una

búsqueda de los motores eléctricos de la casa.

Pueden encontrar motores en la mayoría de los

electrodomésticos: la licuadora, la lavadora, el extractor de la cocina, el ventilador, el horno microondas, el secador, la nevera,

etc.



52

Cada nuevo artefacto que descubran deberá ser colocado en una lista indicando quién lo encontró y, según él o ella, qué función

cumple el motor que hay adentro.

La lista de motores deberá dar una idea de que existen motores

de diferente tamaño o de diferente fuerza, y esto se puede ver relacionado posteriormente con el consumo de corriente

eléctrica.

Por ejemplo, el motor de la lavadora es grande y debe cargar

varias libras de ropa, por lo tanto debe consumir más corriente que el motor de la licuadora o el motor de un ventilador que son

pequeños y no tienen mucha carga.

Estas conclusiones deberán revisarse con todo el grupo antes de

iniciar la siguiente sesión.

La siguiente tabla puede utilizarse para registrar la lista de

motores y las características que describen los participantes:



53

¿En qué electrodoméstico?

¿Quién lo encontró?

¿Qué función cumple el motor?

Motores pequeños

Motores medianos

Motores grandes

4



Conductores y no conductores

Participan:

Fundación SIEMENS Alianza Pequeños Científicos

Universidad de los Andes Corporación Maloka

Bogota, Colombia, 2008

Documento borrador de trabajo, sujeto a cambios sin aviso previo.

Agradecemos sus comentarios y aportes a la dirección de correo electrónico

[email protected]



Actividad 4 – Conductores y no conductores

56

Guía para el profesor o la profesora de los grados

cuarto y quinto de primaria.


En esta actividad los niños y las niñas descubrirán que existen

materiales que conducen la electricidad y otros que no lo hacen.

Lo primero será recordar algunas experiencias

cotidianas al manipular objetos eléctricos comunes, como los electrodomésticos o los enchufes. Allí se identificarán los diferentes tipos de materiales de los que están hechos

estos artefactos.

Luego, los niños y las niñas diseñarán un

circuito de prueba para probar la conducción eléctrica de algunos materiales que recogerán

en el salón de clase.

Los clasificarán entre conductores y aislantes y

reconocerán las características que tengan en común.

Al final, reconocerán que para manipular la electricidad son tan importantes los materiales conductores como los materiales

aislantes.



57

Esta será una buena oportunidad para repasar los consejos de seguridad de la Siemens Discovery Box Energía y Electricidad.

Objetivos

Por medio de un ejercicio de experimentación con materiales conductores y aislantes, los niños y las niñas identificarán sus

características básicas y su comportamiento en los circuitos eléctricos.


Duración estimada





mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de tres estudiantes.


de mucha ayuda.



58

Los materiales

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de tres estudiantes

se necesita una batería, una roseta, una bombilla y tres caimanes.

Para traer aparte: para un grupo de tres estudiantes se necesita

un cuaderno de apuntes y un lápiz.


El profesor o la profesora deberán recordar cargar la batería con mínimo 5 horas de anterioridad



siguientes temas:

• Materiales conductores de electricidad



59

• Materiales aislantes de la electricidad • Consejos de seguridad con electricidad

Puede encontrar más información sobre materiales conductores y

no conductores en el segundo capítulo de esta cartilla. Adicionalmente, en los siguientes enlaces de Internet puede

encontrar información adicional sobre estos temas:


• http://iesdolmendesoto.org/zonatic/el_enlace_quimico

/enlace/enlace_metalico.html • http://www.solociencia.com/fisica/carga-electrica-

estructura-materia.htm



1. Exploración, en el que dialogará acerca de las experiencias cotidianas de los niños y las niñas con materiales que conducen y

que no conducen la electricidad.

http://iesdolmendesoto.org/zonatic/el_enlace_quimico

http://www.solociencia.com/fisica/carga-electrica



60

2. Experimentación, en el que construye un circuito de pruebas, se experimenta y se clasifican diferentes materiales. 3. Cierre y reflexión, en el que todo el grupo obtiene

conclusiones acerca de las características y las aplicaciones de cada material.

Al final se incluye una actividad adicional para experimentar la conducción del agua. Puede realizarse con los materiales de la

Siemens Discovery Box y otros materiales fáciles de obtener en el colegio.

1. Exploración

El profesor o la profesora iniciará una charla con

todo el grupo a partir de las situaciones cotidianas en las que podemos identificar

materiales que conducen y que no conducen la electricidad:

• ¿Cómo son los cables de los aparatos

eléctricos de la casa? • ¿De qué materiales están hechos? • ¿Qué piensan que pasaría si los cables

no estuvieran recubiertos?

En algún momento de la charla deben aparecer los términos conductor y aislante. Es posible que los niños y las niñas los

incorporen o que utilicen otros términos similares cuando participen en la charla. El profesor o la profesora deberá

detenerse para hacer que estos términos sean evidentes y claros para todo el grupo.

2. Experimentación



61

El profesor o la profesora reunirá a todo el grupo para recordarle los consejos de seguridad al trabajar con electricidad y lo

aprendido en las sesiones anteriores sobre circuitos simples y polaridad.

Primero les pedirá que piensen en una estrategia para identificar si un material conduce o no la electricidad. ¿Qué pruebas puedo

hacer?, ¿Qué herramientas puedo utilizar?

A continuación les indicará que cuentan con algunos elementos de la Siemens Discovery Box y que el reto consiste en armar un

circuito eléctrico que les permita probar con diferentes materiales para conocer si son conductores o aislantes eléctricos.

El dispositivo debe indicar la respuesta de alguna manera.

El profesor o la profesora pedirá a los niños y a las niñas que se

organicen en grupos de tres personas. Antes de empezar la actividad, los participantes deben establecer el rol que va a

desempeñar cada uno en el grupo, teniendo en cuenta que uno de ellos deberá asumir dos roles.

El profesor o la profesora pedirá al niño o la niña que asume el rol de secretario de cada grupo que dibuje en su cuaderno de

apuntes el circuito eléctrico que utilizarán para probar la conducción.

Luego sugerirá al niño o a la niña que asume el rol de vocero que

comparta su diseño en el tablero para que entre todos se verifique el funcionamiento del dispositivo.

Se dará un tiempo prudente para la construcción del circuito.

El profesor o la profesora deberá verificar que todos los montajes

funcionen y que exista un espacio en el circuito para conectar el material de prueba.



62

Lo siguiente es dar inicio a la “búsqueda de materiales”. Las parejas tendrán un tiempo

limitado (10 minutos) para recorrer el salón de clase en busca de diez o más objetos que

quieran probar.

Se sugieren clips, borradores, tajalápices,

lápices, hojas, cintas, chinches y todo material de oficina y de uso personal que no

resulte deteriorado en la prueba.

El profesor o la profesora puede hacer un sondeo rápido de los

objetos recolectados antes de continuar con el ejercicio.

Cada grupo debe iniciar su sesión de pruebas y en el cuaderno

debe registrar los resultados en una tabla. Se invita a que primero predigan qué va a suceder y por qué piensan eso, para

después sí experimentar con los objetos.

Se recomienda la siguiente tabla para la actividad:

Material ¿Prenderá el bombillo? ¿Por qué pienso que sucederá esto?

Prende el bombillo

No prende el bombillo

Tajalápiz de plástico

Clips metálicos

Borrador

Tijeras

……

……

El siguiente es un posible circuito de pruebas:



63


Luego de que los grupos han terminado su experimento, el profesor o la profesora dirigirá una puesta en común de los

resultados.

Para ello registrará en un cartel o en el tablero los resultados de

los y las estudiantes sin repetir los elementos que ya han sido probados, pero fijándose en que todo el grupo esté de acuerdo

en la clasificación de los materiales. Si no lo están, podrían probar dicho material en alguno de los circuitos de prueba.

Conductores No Conductores

Clips Lápiz

Tajalápiz Borrador

Hebilla Cartón

Hay algunas preguntas importantes para hacer en este momento:



64

• ¿Qué características en común tienen los materiales

que conducen la electricidad? • ¿Qué características en común tienen los materiales

que no conducen la electricidad?

La segunda parte de la reflexión tiene que ver con los elementos

de seguridad que empleamos cuando trabajamos con la electricidad.

El profesor o la profesora puede iniciar la discusión con estas

preguntas:

• ¿Todos los artefactos eléctricos que utilizamos tienen

materiales no conductores? • ¿En qué partes están estos aislantes?, ¿de qué

materiales son? • ¿Los materiales conductores también nos protegen?,

¿cómo lo hacen?

Con la última pregunta el profesor o la profesora deberá indicar

que los materiales conductores muchas veces permiten que la corriente se desvié por ellos antes de pasar por nuestro cuerpo.

Este es el caso de los pararrayos.

Una actividad adicional:

¿El agua conduce la electricidad?

Este es un ejercicio que se puede realizar con los materiales de la Siemens Discovery Box, complementado por el siguiente material

por grupo:

• Un vaso transparente de vidrio o de plástico. • Agua • Una cucharadita de sal.



65

El profesor o la profesora deberá indicar a los y las estudiantes que después de cada prueba deben secarse muy bien las manos

antes de volver a manipular el material eléctrico.

Cada grupo debe tomar un vaso y llenarlo hasta la mitad con agua limpia. Luego debe utilizar el mismo circuito de pruebas de

la actividad anterior, e introducir los caimanes en el vaso manteniéndolos separados, de extremo a extremo del vaso.

¿La electricidad se conduce a través del agua?

A continuación, mientras uno de los

estudiantes aún sostiene los caimanes dentro del vaso, otro agrega lentamente sal y la agita

hasta que se mezcle muy bien con el agua.

¿Ha cambiado el resultado?

Se pueden ir acercando lentamente los

extremos de los caimanes hasta unirlos.

¿Qué ocurre mientras tanto? ¿Qué pasa con el

camino eléctrico?

Al final de la actividad los niños y las niñas deben lavar los caimanes con agua limpia y secarlos muy bien antes de

guardarlos.



66


Materiales conductores y aislantes usados en

nuestras casas

Los niños y las niñas consultarán de qué material están hechos

diferentes elementos de nuestras casas.

Para empezar pueden preguntar entre sus familiares y amigos si

saben de qué están hechos los interruptores, las rosetas, los bombillos y los tomacorriente de sus casas.

Pueden dibujar un diagrama en el que muestren cada uno de los

elementos, de qué tipo de materiales está compuesto (aislantes o conductores) y dónde se ubican en sus casas.

Después pueden observar cada uno de estos elementos con

detenimiento. Pueden pedir a sus padres que los ayuden con una escalera o una silla para ver las rosetas, que quiten el bombillo

para observar los materiales con los que hace contacto con ella, y observar con mucho cuidado el tomacorriente. Encontrarán

materiales conductores y aislantes en cada uno de los elementos.

Es muy importante preguntarse en cada caso ¿Cuáles son los materiales más comunes? ¿Alguno nos protege de la energía

eléctrica?

5



El interruptor









Actividad 5 – El interruptor

68



En esta práctica los niños y las niñas identificarán

el interruptor como el elemento de control más usado y a la vez más sencillo de los circuitos

eléctricos.

Este dispositivo que se usa en todas nuestras

casas es también el más usado en la industria y en muchas aplicaciones cotidianas.

El papel más importante del interruptor es

permitir encender o apagar los artefactos que utilizamos diariamente. Los que hay en nuestra casa (el televisor, la radio, la luz, el celular, los

juguetes, etc.) y fuera de ella (los timbres, el pito de los carros, la maquinaria, etc.)

Para entender el funcionamiento del interruptor,

los y las estudiantes construirán uno que permita encender y apagar un bombillo utilizando

diferentes materiales de la Siemens Discovery Box.



69

Al final del ejercicio se hace referencia a otros elementos de control similares al interruptor que

bloquean o permiten el paso, como las puertas, los semáforos, entre otros.

Objetivos

Los niños y las niñas identificarán el funcionamiento de los interruptores como elementos de control, mediante un ejercicio

de experimentación con circuitos eléctricos.


Duración estimada





mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de tres a cuatro estudiantes.


de mucha ayuda.



70

Los materiales

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de tres o cuatro

estudiantes se necesita una batería, tres caimanes, una roseta, un bombillo, un clip, dos alfileres, y una tabla de madera.

Para traer aparte: para un grupo de tres o cuatro estudiantes se

necesita un cuaderno de apuntes y un lápiz.


El profesor o la profesora deberá cargar las baterías con mínimo 5 horas de anterioridad y revisar el correcto funcionamiento de

las bombillas.


Un interruptor es un dispositivo que permite conectar o

desconectar dos puntos de un circuito eléctrico. Este elemento es usado generalmente para abrir o cerrar un circuito, es decir, para

permitir o evitar que haya flujo de carga eléctrica.

En la sección La Energía y la Electricidad hay información disciplinar adicional y enlaces de Internet para consultar.



71



1. Exploración, en el que los niños y las niñas exponen sus saberes previos sobre el uso de los interruptores.

2. Experimentación, en el que diseñan y construyen

un interruptor usando los materiales de la Siemens Discovery Box.

3. Cierre y reflexión, en el que todo el grupo obtiene conclusiones acerca de las características del interruptor y su función en los circuitos eléctricos y en otros artefactos.

1. Exploración

Se realiza a partir de preguntas que buscan evidenciar una

característica muy importante del interruptor: prender y apagar artefactos.

Para ello nos apoyamos en la experiencia de los niños y las niñas,

incentivando a reflexionar sobre:



72

• ¿Para que se utilizan los interruptores en nuestra casa?

• ¿En que aparatos o en qué lugares encontramos interruptores?

• ¿Todos los aparatos tiene interruptores?

• ¿Hay interruptores en los aparatos no eléctricos?, ¿cuáles conoces?

Estos elementos iniciales nos permiten construir un diálogo con

los y las estudiantes que está basado en las experiencias que ellos tienen como usuarios de estos artefactos. Esta exploración

es muy breve y sirve de motivación para comenzar la experimentación.

2. Experimentación

El profesor o la profesora reunirá a todo el grupo para recordarle

los consejos de seguridad. Les indicará que se organicen en grupos de tres o cuatro estudiantes y distribuyan los roles a

desempeñar por cada uno de ellos.

El ejercicio comienza haciendo un circuito simple como el que

habían construido en las sesiones anteriores.

Para ello, el profesor o la profesora deberá entregar al niño o a la niña que asume el rol de responsable de material en cada grupo

una batería, una roseta y dos caimanes. Una vez se tenga armado el circuito es importante pensar cómo funciona el circuito, es

decir, cuándo se apaga y cuándo se prende el bombillo. Lo importante aquí es evidenciar qué hacen los niños y las niñas

cuando quieren apagar el bombillo.



73

Se debe permitir que los niños y las niñas se pongan de acuerdo en qué hacen y cuántas opciones encuentran para armar el

circuito. Una vez hecha esta motivación se les pide que diseñen un interruptor usando un clip, dos alfileres, y una tabla de

madera.

Esté interruptor debe tener las siguientes características:

• Debe ser de fácil control • Debe poderse usar repetidas veces sin deteriorarse.

Se debe pedir a los niños y las niñas que dibujen el diseño que

van a realizar y que planeen qué y cómo se va a hacer. El secretario o la secretaria será quien haga este dibujo.

Mientras los niños y las niñas están realizando el diseño es

importante que el profesor o la profesora se acerque a las mesas haciéndoles preguntas orientadoras como:

• ¿De qué manera se utiliza el interruptor que diseñaron? • ¿Qué hace el usuario? • ¿Cómo hago para que vuelva a su posición inicial? • ¿Cómo funciona el encendido y cómo el apagado? • ¿Por qué no enciende la bombilla cuando el interruptor

está abierto?



74


El grupo se vuelve a reunir para comparar los interruptores que han diseñado y construido. Al igual que en la sesión anterior, el

profesor o la profesora puede pedir a algunos voluntarios o voluntarias que expliquen a sus compañeros su diseño en el

tablero y que el grupo opine sobre el funcionamiento de cada interruptor.

El funcionamiento del interruptor está basado en la interrupción

del flujo de corriente en un circuito al introducir un espacio de aire entre los cables, el cual se comporta como un aislante. Se

debe permitir que los niños y las niñas lleguen a está conclusión, para ello es importante reflexionar sobre cómo lograron hacer

funcionar el dispositivo que construyeron.

Se debe incentivar la reflexión sobre qué cosas de la vida

cotidiana se parecen a un interruptor: un semáforo cuando detiene el flujo de carros, un timbre, la entrada de transmilenio,

etc., es decir, los dispositivos que controlan el movimiento de algún elemento.



75


¿Contando el gasto de energía eléctrica?

Los niños y las niñas emprenderán una

búsqueda con ayuda de sus padres y madres para conocer el consumo de diferentes

electrodomésticos. Para ello es importante orientarlos de la siguiente manera:

Primero deberán encontrar el contador de la

casa y hacer una lista de los artefactos conectados a diferentes horas del día, y cuál

es la velocidad del disco o la frecuencia de encendido / apagado del Led del contador.

Después deberán hacer una lista de artefactos independientes.

Pueden pedir el apoyo de los familiares para encender un artefacto a la vez y mirar cómo se ve reflejado en el medidor.

La información debe clasificarse y analizarse. Para ello es

importante ordenar diferencias, coincidencias, y otras observaciones por ejemplo:



76

Electrodoméstico Hora del día encendido

Velocidad del medidor (Led, disco o

contador)

Lavadora

Noche 30 vueltas por minuto

Plancha …

…

… …

…

Finalmente en la clase, debe darse una discusión sobre los resultados obtenidos, permitiendo que un grupo de voluntarios

exponga sus hallazgos.

Anexo

Construyendo el interruptor

Los niños y las niñas deberán diseñar y construir un interruptor para la actividad. Esta es una forma de construir uno:

1. Tome el clip y haga un protector con cinta adhesiva, de tal

forma que los niños y niñas tengan un espacio para mover el clip y así encender y apagar el circuito.

2. Tome la tabla de balso y ubique en cualquier lugar el clip.



77

3. Cuando lo haya ubicado, tome el alfiler o el chinche y fije un extremo del clip a la tabla de balso. Este será el

extremo fijo del interruptor. 4. Tome el otro alfiler o chinche y ubíquelo en el otro

extremo del clip. Este será el punto donde el clip abrirá o cerrará el circuito.

6



Actividad de seguimiento: ¡No tocar!

Participan:





Agradecemos sus comentarios y aportes a la dirección de correo electrónico [email protected]



Actividad 6 – No tocar

80




En esta actividad los niños y las niñas resuelven un reto de

circuitos eléctricos partiendo de lo que han experimentado y aprendido en las sesiones anteriores.

Podrán utilizar todos los componentes eléctricos que conocen y

uno adicional llamado buzzer o zumbador, para proponer un circuito eléctrico con el cual se pueda jugar “no tocar”. Esta

actividad consiste en intentar pasar una argolla de un extremo a otro de un alambre retorcido sin tocarlo.

El profesor o la profesora deberá estar muy atento a las

propuestas de los y las estudiantes para identificar la manera en que han apropiado las experiencias anteriores y las utilizan para

resolver el reto.

La actividad puede orientar ampliamente al profesor o la

profesora acerca de los avances de sus estudiantes al aplicar lo aprendido en las sesiones anteriores para solucionar el reto. Se trata de una oportunidad para evaluar la comprensión lograda

por los y las participantes.



81

Para ello, el profesor o la profesora puede hacer seguimiento de

algunos elementos propuestos en la guía.

Objetivos Los niños y las niñas diseñarán y construirán un circuito eléctrico

para solucionar un reto, de manera que evidencien los aprendizajes logrados y a partir de ellos propongan soluciones a

un problema específico.


Duración estimada





mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de cuatro estudiantes.


de mucha ayuda.



82

Los materiales

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de cuatro

estudiantes se necesita una batería, cuatro caimanes, una roseta, un bombillo, un zumbador, dos clip, dos alfileres, una tabla de

madera, 1.50 metros de alambre desnudo.



El equipo debe escribir una lista de los materiales que va a

utilizar y entregarla al momento de recogerlos. El profesor o la profesora debe verificar que no se soliciten materiales

adicionales o que las cantidades no sobrepasen los valores señalados. Si esto sucede, los y las estudiantes deben justificar

su uso en el diseño.


El profesor o la profesora deberá cargar las baterías con mínimo 5 horas de anterioridad y revisar el correcto funcionamiento de

las bombillas.




83

El juego “¡No tocar!” es una de las experiencias más divertidas para niños y niñas que están aprendiendo sobre circuitos

eléctricos. ¿Cómo funciona?

Cuando una persona toca el alambre con el anillo metálico, el

zumbador o el elemento que esté encargado del control se manifestará, sea en forma de sonido, luz, etc. Esto sucede ya

que, en el momento en que el anillo y la ruta se tocan, cierran el camino eléctrico, y la batería queda conectada directamente con

ese elemento actuador.

Es por eso que el zumbador se enciende cada vez que una

persona toca el alambre que forma el camino del juego.

Cuando el jugador o la jugadora pasa el anillo metálico por el alambre sin tocarlo, el circuito eléctrico se mantiene abierto,

evitando así que la corriente circule y que ésta llegue al zumbador para encenderlo.

Existen diferentes factores que pueden modificar el desempeño

del circuito diseñado para el juego. Debe tenerse en cuenta que:

1. El zumbador tiene una polaridad específica, la cual se

evidencia por cables de colores rojo y negro, con la longitud de sus patas, o con un gravado en la parte

superior de su carcasa. Según sea el caso, los niños y las niñas deben concluir acerca de la manera correcta de

conectar el zumbador en un circuito eléctrico.

El diseño debe tenerlo en cuenta para que el zumbador suene

cuando el anillo toque el camino metálico. Por esto se realiza una primera actividad de experimentación, en la que los niños y niñas

reconocen esta condición.



84

2. Es importante que las uniones de todos los elementos se hagan correctamente, ya que cualquier error abre el

circuito e impide que la corriente eléctrica encuentre un camino. Los caimanes suelen soltarse si no están bien

ubicados.


La actividad ocurre en cuatro momentos:

1. Recordar, en el que los y las estudiantes identifican los elementos que han aprendido hasta el momento.

2. Exploración, en el que descubren el funcionamiento del

zumbador. 3. Experimentación, en el que resuelven el reto del juego

“no tocar”. 4. Cierre y reflexión, en el que obtienen conclusiones

acerca de las diferentes soluciones propuestas para el reto.

1. Recordar

El profesor o la profesora inicia una charla con el grupo recordando las experiencias de las sesiones anteriores.



85

Es importante que los estudiantes describan, con sus palabras, cómo recuerdan el desarrollo de cada sesión, ¿De qué hablamos?,

¿Qué hicimos?, ¿Cómo?, ¿Con qué materiales?, ¿Cómo funcionaba?, ¿Qué hicimos fuera del colegio?

En el tablero se pueden registrar estas descripciones a medida

que los y las estudiantes participan.

El profesor o la profesora deberá conducir y recoger la charla

alrededor de puntos clave para esta actividad:

• Los circuitos eléctricos y el camino de la corriente. • Baterías y elementos que actúan en el circuito al tener

un flujo de corriente (actuadores: bombillos, motores y otros).

• Materiales conductores y aislantes y elementos de seguridad.

• Interruptores, abrir y cerrar circuitos.

2. Exploración

El profesor o la profesora reunirá a todo el grupo para recordarle los consejos de seguridad. Luego organizará grupos de cuatro

estudiantes y presentará la actividad de exploración. En cada grupo se deberá definir el rol que cumplirá cada participante

durante la actividad.

El niño o la niña que asume el rol de responsable del material tomará una batería, un zumbador y dos caimanes. La primera

actividad consistirá en construir un circuito simple, como el que se realizó en la sesión Circuitos eléctricos I, pero reemplazando

el bombillo por el zumbador.



86

Es posible que en algunos circuitos el zumbador suene y en otros no, ya que este trabaja con una polaridad específica. Si esto

último sucede, el profesor o la profesora deberá pedirle a los niños y las niñas que intercambien la conexión de la patas del

zumbador, para así trabajar con la polaridad correcta.

Los niños y las niñas deben darse cuenta que el zumbador

funciona sólo con la polaridad correcta.

Conexión incorrecta Conexión correcta

3. Experimentación

Luego que los niños y las niñas han explorado el funcionamiento

del zumbador, el profesor o la profesora indicará que el reto consiste en diseñar y construir un dispositivo eléctrico para el

juego “no tocar”.

En este juego los y las participantes debe pasar un anillo metálico

a través de un alambre, de un extremo a otro, sin que se toquen entre si.

Cuando el participante toque el alambre con el anillo, se debe

activar una señal de alerta. El y la participante que toque el alambre menos veces habrá ganado el juego.



87

Para todos los equipos debe establecerse una misma longitud de alambre y un mismo diámetro para el anillo. Los demás

materiales del dispositivo y el diseño son el aporte que cada equipo hace al juego y de ellos dependerá el nivel de dificultad.

Cada niño o niña que asume el rol de secretario de cada grupo,

debe registrar en un cuaderno de apuntes el esquema del circuito y una lista con las cantidades de material que se requiere.

El niño o la niña que asume el rol de responsable del material de cada equipo debe pasar con el diseño y la lista para recoger los

materiales que hacen falta en su mesa.

El profesor o la profesora dará un tiempo prudente para la

construcción de los dispositivos y pasará por las mesas identificando si las conexiones son correctas. También debe

revisar que las conexiones estén bien hechas, es decir, que las uniones entre los elementos estén haciendo contacto, logrando

así cerrar el circuito eléctrico. Es importante que el docente haga diferentes preguntas, para así promover el diálogo en los y las

participantes y obtener información que pueda servir como evaluación de las actividades previas.

Es posible que en algunos grupos quieran agregar un bombillo al

circuito para la señal de alerta o incluir un interruptor para encender o apagar el juego. Estas y otras ideas son muy válidas y

deberán recogerse en la reflexión final.

Una posible solución para el reto del juego “no tocar” es:



88

Una vez que los equipos han finalizado y probado sus dispositivos, el profesor o la profesora indicará la dinámica del

juego. Puede hacerse de la siguiente manera:

En cada equipo se elige un encargado para dirigir la mesa. Él o

ella está fijo para el resto de la actividad y lleva el registro de los y las participantes y sus puntajes.

Los demás niños y niñas se inscriben en las mesas en las que

quieran jugar. El profesor o la profesora define un número máximo de inscritos por mesa, según la cantidad de juegos y el

tiempo disponible.

El profesor o la profesora dará la señal de inicio de los juegos.

Los y las participantes van concursando según el orden de inscripción y el encargado o la encargada llevará el registro.




89

Es importante hacer una reflexión final con todo el grupo para recoger las experiencias de los diseñadores y de los participantes

del juego. Las siguientes ideas pueden orientar el ejercicio:

• En el diseño básico del juego, ¿cómo era el camino de

la electricidad? ¿Por qué piensan ustedes que funciona de esa forma?

• ¿Qué elementos innovadores se incluyeron?, ¿más señalización, interruptores, niveles de dificultad?

• ¿Qué condiciones hacían para que el juego fuera más fácil o más difícil?

• ¿Qué cosas han visto antes que funcionen como el juego que construyeron?



90


Una alarma para la casa

El profesor o la profesora propondrá un reto a

los niños y a las niñas para que diseñen una alarma que pudiera funcionar en sus casas.

La alarma se debe activar cuando alguien abra

la ventana o la puerta de la casa.

Siempre debe sonar el mismo zumbador.

Los niños y las niñas deben dibujar el

esquema del circuito eléctrico y hacer una lista de los materiales que necesitan.

También pueden hacer un prototipo sencillo a manera de maqueta utilizando los materiales

de la Siemens Discovery Box.

En la siguiente sesión el profesor o la profesora deberá invitar a

algunos estudiantes a que compartan sus diseños al grupo.

La charla debe incluir aspectos claves como:



91

• ¿En qué parte de la ventana o de la puerta se pueden colocar los elementos del circuito?

• ¿Qué debe hacer el intruso para activar la alarma? • ¿Cómo son los caminos de la corriente cuando está

apagada y cuando está encendida la alarma?

7



Conectando en serie









Actividad 7 – Conectando en serie

94




95


En esta actividad se recoge la experiencia de las sesiones

anteriores para empezar la exploración de circuitos eléctricos con diferentes configuraciones.

La primera configuración se conoce como circuito en serie. Es

una conexión eléctrica en la que hay un camino de corriente que atraviesa varios componentes del circuito, uno tras otro.

Los y las estudiantes exploran las variaciones de la intensidad de

luz de los bombillos y la velocidad de los motores al agregar o quitar estos componentes en el circuito o al conectar otra batería

en serie.

La experimentación cuenta con diferentes niveles de

profundización, de manera que el profesor o la profesora puede avanzar en la actividad de acuerdo a las características del grupo.

Es importante continuar el trabajo en la sección para explorar el

entorno. Continúa el ejercicio de medición del consumo de energía eléctrica en casa, a partir de la lectura del medidor.

Objetivos



96

Por medio de ejercicios de experimentación con circuitos en serie los niños y las niñas reconocerán cómo varía la intensidad de luz

de una conexión de bombillos en serie, al agregar o quitar elementos del circuito.


Duración estimada





mesas y sillas dispuestas para trabajar en equipos de 4 estudiantes.

Las actividades de inicio y de cierre se realizan con todo el grupo.

Es importante contar con un espacio abierto, organizado en círculo o similar para que todos los participantes puedan verse.

Los materiales


estudiantes se necesita una batería, cinco caimanes, tres rosetas, tres bombillas, un motor, un zumbador.



97



El profesor o la profesora debe cargar las baterías con mínimo 5 horas de anterioridad y revisar el correcto funcionamiento de las

bombillas.



apoyar conceptualmente el trabajo del profesor o la profesora.

La descripción del trabajo con los y las estudiantes en el aula


Conceptos claves

Recordemos algunas ideas claves sobre la electricidad.



98

La electricidad es un fenómeno muy común de la naturaleza que tiene su origen en las cargas eléctricas, por ejemplo, un electrón.

El flujo de estas cargas eléctricas tiene una gran cantidad de aplicaciones tanto naturales como artificiales. Este flujo de cargas

eléctricas, denominado corriente eléctrica, es el que permite transportar la energía eléctrica y utilizarla al transformarla en

otros tipos de energía, como es el caso de la producción de luz (bombilla), calor (plancha), sonido (radio).

Para que se produzca una corriente eléctrica se necesita una

fuerza que obligue a mover las cargas eléctricas en una dirección dada. Esta fuerza se relaciona con lo que se denomina voltaje o tensión eléctrica. Por ejemplo una pila de uso corriente tiene un

voltaje de 1.5 Voltios[V] mientras que una toma eléctrica de nuestras casas tiene un voltaje de aproximadamente 110

Voltios[V].

Cuando varios componentes se conectan entre si de manera que

por ellos circula una misma corriente eléctrica, se habla de un circuito eléctrico. En los circuitos eléctricos puede variar la

corriente eléctrica y el voltaje. En los circuitos eléctricos que trabajamos en este módulo la corriente eléctrica es directamente

proporcional al voltaje, es decir, si aumenta el voltaje, aumenta la corriente, y viceversa.

Circuitos conectados en serie

En esta sesión se construyen circuitos con componentes

conectados en serie, es decir, en secuencia uno detrás de otro.



99

La principal característica de este tipo de circuitos es que tienen un único camino de corriente que atraviesa todos los

componentes. Teniendo en cuenta esto, se pueden observar diferentes manifestaciones en el funcionamiento de los

componentes, como una menor intensidad de luz o menor velocidad de giro del motor, a medida que se agregan más

componentes al circuito.

Para comprender este fenómeno debemos recordar que la

resistencia eléctrica de un componente se opone al paso de la corriente eléctrica por el.

De esta forma, entre más componentes se conecten en serie (uno

detrás del otro), más oposición habrá al paso de la corriente. Esto se define como una relación inversamente proporcional

entre la resistencia y la corriente eléctrica, es decir, si aumenta la resistencia disminuye la corriente eléctrica, y viceversa1.

La ventaja de las conexiones en serie tiene que ver con el control

del flujo de la corriente eléctrica (utilizando interruptores y sensores) y la suma de voltaje de las baterías conectadas en serie

(teniendo en cuenta la polaridad) para lograr mayores intensidades de voltaje.

A continuación se resumen las configuraciones en conexión serie

utilizadas en esta actividad:

1 Estos fenómenos se han generalizado en una ley básica de la electricidad que se aplica a la mayoría de las situaciones, llamada la ley de Ohm. Esta ley relaciona el voltaje, la resistencia y la corriente eléctrica. Se expresa algebraicamente de la siguiente manera:

sistenciaCorrienteVoltaje RIV Re⋅= Esta relación indica por ejemplo, que en un componente de resistencia eléctrica constante, a mayor voltaje o fuerza eléctrica aplicada, mayor será la corriente eléctrica que pase. En otro ejemplo, con una fuente de voltaje constante (las baterías en algunos casos se pueden aproximar a esto) a medida que aumenta la resistencia eléctrica de un componente conectado ella, disminuye la corriente eléctrica que la atraviesa.



100



101

Componentes en serie

En este circuito pasa la misma corriente por todos los

componentes, pero el voltaje de la batería se distribuye en ellos.

Generalmente el bombillo no enciende cuando está conectado en serie con otros componentes,

aunque los demás sí funcionen de manera atenuada. Esto ocurre porque la corriente

eléctrica del circuito es menor y no alcanza para encender el

bombillo.

Bombillo y motor en serie (frenando el motor)

El motor utiliza una gran cantidad de corriente para

arrancar. Cuando el motor está frenado

pasa suficiente corriente por él y por el bombillo y este último se

enciende. La intensidad del bombillo varía

según la velocidad del motor.

Baterías en serie

El voltaje de las baterías se suma o se resta según la

polaridad en que se conecten. Así, podríamos tener una batería

del doble de voltaje o de 0V

Se puede consultar el capítulo de energía y electricidad para tener más claridades sobre los temas a trabajar en esta sesión.



102



1. Recordar las sesiones anteriores, en el que los y las estudiantes hacen un recuento de lo que han aprendido hasta el

momento. 2. Experimentación, en el que los y las estudiantes prueban

conectando componentes eléctricos en serie. 3. Cierre y reflexión, en el que obtienen conclusiones acerca de

los diferentes circuitos armados.

1. Recordar las sesiones anteriores

El profesor o la profesora organizará equipos de cuatro estudiantes y dará las indicaciones generales para esta

actividad, incluyendo la distribución de roles dentro de los equipos y recordará con todo el grupo los consejos de

seguridad y las recomendaciones de uso al trabajar con la caja de energía y electricidad.

La actividad empieza con un recuento de los temas vistos hasta

el momento.

Los y las estudiantes deben dar cuenta de sus aprendizajes

valiéndose de argumentos válidos. Puede hacerse a manera de diálogo mientras el profesor o la profesora registra en el tablero.



103

A continuación se listan los conceptos explorados en las actividades anterior para orientar el diálogo entre los y las

estudiantes:

• La corriente eléctrica tiene un camino por donde

circula. • Las baterías y otros componentes tiene polaridad, esta

polaridad está relacionada con la dirección de la corriente eléctrica.

• Hay materiales conductores y materiales aislantes de la electricidad. Ambos son importantes cuando nos referimos a la seguridad eléctrica.

• Los interruptores son elementos que permiten abrir y cerrar circuitos.

• Hay varios componentes eléctricos que hemos puesto a funcionar: motores, bombillos, zumbadores y cada uno tiene características particulares.

Es importante incluir las experiencias de los ejercicios “para

explorar el entorno” y hacer evidentes las conclusiones que se lograron en cada actividad.

2. Experimentación

Cada equipo deberá recordar la tarea que le corresponde a cada

uno de los integrantes, dependiendo de su rol en el grupo.

El profesor o la profesora puede iniciar el ejercicio de

exploración con algunas preguntas para que los y las estudiantes hagan predicciones de lo que puede ocurrir en la

experimentación. Es importante hacer este ejercicio en equipos y luego socializar con todo el grupo.



104

• ¿Recuerdan cómo era el camino de la electricidad en un circuito Batería-Bombillo? (Ayudaría dibujarlo en el tablero)

• ¿Qué pasaría si a ese circuito le colocamos otro bombillo en serie? o ¿Cómo sería el camino de la electricidad? o ¿Qué piensas que pasaría con la luz de los

bombillos? • ¿Y si colocamos otro bombillo más?

o ¿Por dónde iría la electricidad? o ¿Qué pasaría ahora con la luz de los bombillos?

• ¿Qué pasaría si saco uno de los bombillos de la roseta?

Los y las estudiantes pueden discutir sus hipótesis en el equipo y

luego el niño o la niña que asume el rol de vocero participa en la charla.

Es importante que el profesor o la profesora incentive a los y las

estudiantes para que soporten sus opiniones con argumentos claros y preferiblemente a partir de evidencias

retomadas de experiencias anteriores.

Luego de la discusión anterior, el profesor o la profesora recordará los consejos de seguridad de la caja Discovery

Energía y Electricidad.

El niño o la niña que asume el rol de responsable del material

deberá llevar a su mesa una batería, tres bombillos, tres rosetas, un motor, un zumbador y cinco caimanes.

El profesor o la profesora pedirá a los equipos armar un circuito

simple: batería y bombillo. Luego pedirá que conecten otro bombillo en serie (después del otro bombillo) y luego otro

bombillo más.



105

Es importante permitir a los y las estudiantes elegir la ubicación de los bombillos adicionales, de manera que pongan en práctica

los esquemas que habían pensado al hacer las predicciones.

El niño o la niña que asume el rol de secretario deberá hacer el registro en su cuaderno, construyendo una tabla y dibujando los esquemas de los circuitos y los resultados obtenidos. ¿Qué pasó

al conectar el segundo bombillo?, ¿y el tercero?, ¿cómo es la intensidad de la luz en cada caso?

El profesor o la profesora deberá aprovechar este momento para

hacer algunas preguntas muy precisas, mientras los equipos siguen experimentado. El niño o la niña que asume el rol de

vocero del equipo sigue siendo el encargado de responder después de que el grupo ha discutido las preguntas:

• ¿Cuál es el camino que sigue la electricidad? • ¿Qué ocurre si desconectamos uno de los bombillos? • ¿Por qué piensan que ilumina menos cada bombillo al

conectar otros? • ¿Por qué piensan que esta conexión se llama conexión

en serie?



106

El profesor o la profesora deberá indicar al niño o la niña que asume el rol de líder de cada equipo que desconecte la batería y

la guarde un momento. La intención es ganar más atención en los equipos para que en cada uno se puedan discutir estas

preguntas durante un tiempo. El vocero o vocera será el único encargado de anunciar la respuesta del equipo:

• ¿Piensan que la corriente eléctrica cambia cuando se

conectan más bombillos?, ¿cómo cambia? • ¿Qué pasaría si conectamos...

o ...un bombillo y un motor en serie? o ...un bombillo y un zumbador en serie? o ...todos los componentes en serie?

• ¿Qué pasaría si en lugar de una, conectamos dos baterías en el circuito, una después de la otra?

Luego de escuchar las predicciones de los y las estudiantes, el profesor o la profesora le indicará al líder o a la líder de cada

grupo que puede devolver la batería al circuito para que prueben los montajes que se discutieron antes:

1. Un motor y un bombillo en serie (el profesor o la

profesora les debe pedir que prueben con el motor en movimiento y frenado con los dedos). Cuando el motor se frena la corriente en el circuito aumenta y entonces el bombillo enciende con mayor intensidad.



107

2. Un zumbador y un bombillo en serie (tener en cuenta

la polaridad del zumbador). En este caso la corriente eléctrica es suficiente para que el zumbador suene pero no para que el bombillo encienda.

3. Dos baterías y tres bombillos en serie (comparar lo que ocurre con una sola batería. La segunda batería se puede pedir prestada a otro equipo y sólo se debe colocar cuando estén los tres bombillos conectados en serie. En caso de que solo haya un bombillo conectado, con las dos baterías en serie, el bombillo se quemaría por exceso de voltaje).



108

El niño o la niña que asume el rol de secretario de cada equipo continuará registrando los esquemas y las conclusiones

obtenidas. El profesor o la profesora dará fin a la experimentación cuando todos los equipos hayan terminado y cerrará preguntando al vocero o a la vocera por los resultados

obtenidos:

• ¿Qué ocurre con el motor y el bombillo conectados en

serie? • ¿Qué ocurrió cuando el motor se frenó?, ¿Qué pasó con

la corriente eléctrica? • ¿Qué ocurre con el zumbador y el bombillo conectados

en serie? , y ¿qué ocurre cuando están todos los componentes?

• ¿Qué pasa con los bombillos cuando la segunda batería se conecta en serie?


El profesor o la profesora debe retomar con el grupo las conclusiones de los ejercicios de experimentación.

En esta actividad de cierre se deben registrar las conclusiones de

grupo. El profesor o la profesora puede usar una cartelera para construir un mapa de relaciones o una lista de las conclusiones

del grupo.

Se pueden retomar las preguntas del momento anterior y hacer

otras más generales:



109

• ¿Qué ocurre con el funcionamiento de los componentes en el circuito serie a medida que se conectan varios de ellos?, ¿por qué ocurre esto? Es importante analizar caso por caso: 1. Bombillo – motor. 2. Bombillo – zumbador. 3. Bombillos – baterías.

• ¿Qué diferencia hay en conectar en serie componentes de diferente tipo: bombillos, zumbadores, motores?

El profesor o la profesora debe garantizar que las explicaciones y

las propuestas de cada uno de los y las participantes sean escuchadas y discutidas por todo el grupo.


El medidor de energía

El medidor de energía eléctrica de nuestras casas permite hacer

la lectura de un valor numérico que generalmente está disponible en el frente del aparato medidor.



110

Para esta actividad se propone un ejercicio en el que los niños y las niñas hacen un registro

de los valores de consumo de electricidad diferentes momentos del día. Para hacer el

registro pueden tomar la lectura del medidor durante periodos iguales de tiempo en

diferentes horarios, por ejemplo: tomar la lectura en intervalos de media hora, en la tarde

y en la noche, durante tres días.

Al final habrán recogido suficiente información para identificar

situaciones como:

• ¿Cuál es la hora del día y el día de la semana en que

más y en que menos utilizamos energía eléctrica? • ¿Cuál electrodoméstico utiliza más electricidad en mi

casa?

A partir de este ejercicio se puede pedir a los y las estudiantes

que propongan algunas alternativas para ahorrar electricidad en sus casas.

• ¿Cómo se puede ahorrar electricidad en casa?

La siguiente tabla se puede usar como ejemplo para registrar las

lecturas:



111

Lectura inicial

(A)

Lectura final (B)

Consumo (B-A)

¿Qué aparatos estaban

encendidos?

¿Cuál creo que consume

más?

Tarde

- - -

-

Día 1

Noche

- - -

-

Tarde

- - -

-

Día 2

Noche

- - -

-

Tarde

- - -

-

Día 3

Noche ____ ____ ____

- - -

-

8



Conectando en paralelo








Siemens Discovery Box Energía y Electricidad Actividad 8 – Conectando en paralelo

94



En esta actividad se prueba la conexión en paralelo, donde hay tantos caminos de corriente como componentes conectados en

paralelo al circuito.

Los y las estudiantes exploran cómo varía el comportamiento de

los componentes al quitarlos o ponerlos en el circuito.

Siguen existiendo diferentes niveles de profundización en la

experimentación, de manera que el profesor o la profesora puede avanzar en la actividad de acuerdo a las características del grupo.

En el capítulo de la Energía y la Electricidad se hace un recuento

de los contenidos relacionados con esta sesión. Se proponen algunas relaciones y analogías con situaciones cotidianas.

La sección para explorar el entorno continúa la exploración del

sistema eléctrico de la casa y propone la construcción de un mapa del recorrido de la energía eléctrica.

La participación de los familiares y amigos es fundamental para

el desarrollo de esta serie de ejercicios de contexto.


95

Objetivos Los niños y las niñas reconocerán cómo varía el comportamiento

de los componentes eléctricos al agregarlos o quitarlos de un circuito en paralelo, por medio de la experimentación con este

tipo de circuitos.


Duración estimada








Los materiales


estudiantes se necesita una batería, seis caimanes, tres rosetas, tres bombillos, un motor, un zumbador.


96





bombillas.






Circuitos conectados en paralelo

La principal característica de los circuitos conectados en paralelo

tiene que ver con la distribución de la corriente.

En el circuito serie sólo hay un camino de corriente, mientras que

en el circuito paralelo hay tantos caminos de corriente como


97

ramas en paralelo.

El valor de la corriente en cada rama depende de la resistencia eléctrica del componente que se hayan conectado en cada una2.

Esto quiere decir que la corriente eléctrica que proviene de la

batería se distribuye por las ramas del circuito en paralelo.

En los circuitos conectados en paralelo se puede conectar una

gran cantidad de componentes, claro está, dentro de los límites técnicos de la batería y de los cables.

A continuación se resumen las configuraciones en conexión

paralelo utilizadas en esta actividad:

Componentes en paralelo

Todos reciben el mismo voltaje, pero la corriente que pasa por cada uno depende de su resistencia eléctrica. La corriente total es la suma de las corrientes de cada rama.

motorzumbadorbombillabatería IIII ++=

2 También se puede calcular mediante la ley de Ohm: sistenciaRe

VoltajeCorriente R

VI =


98

Bombillo y motor en paralelo

Conectados en paralelo los dos funcionan normalmente. Si se frena el motor aumenta la corriente a través de él, pero el bombillo sigue encendido con la misma intensidad. La batería entrega suficiente corriente a los dos.

Baterías en paralelo (tener en cuenta la polaridad)

El voltaje se equilibra entre las dos baterías, no se suma.

Puedes consultar el capítulo de energía y electricidad para tener más claridades sobre los temas a trabajar en esta sesión.


• http://www.alltestpro.com/pdf/Energyarticle_spanish.pdf • http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

http://www.alltestpro.com/pdf/Energyarticle_spanish.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia


99


La actividad ocurre en cuatro momentos:

1. Recordar la sesión anterior, en la que se trabajó circuitos conectados en serie y la analogía con el sistema eléctrico de una

casa. 2. Exploración de ideas, para identificar los referentes previos de

los y las participantes sobre las conexiones en paralelo.

3. Experimentación, en el que los y las estudiantes prueban

conectando componentes en paralelo. 4. Cierre y reflexión, en el que se obtienen conclusiones acerca

de los circuitos armados.

1. Recordar la sesión anterior

Se organizará al grupo en equipos de cuatro estudiantes, y se

definirá el rol a desempeñar por cada uno de ellos.

La actividad empieza con un recuento de lo ocurrido en la sesión

anterior. El profesor o la profesora puede apoyarse de las siguientes preguntas:

• ¿Qué sucede con un circuito simple cuando

empezamos a agregar en serie componentes como motores y zumbadores?

• ¿Qué ocurre con el comportamiento de los componentes eléctricos en un circuito en serie cuando


100

se colocan o se quitan del circuito? • ¿Qué ocurre en una extensión navideña cuando se daña

un bombillo?

2. Experimentación

Para empezar, cada equipo deberá recordar las tareas que le corresponde a cada uno de los integrantes del equipo

dependiendo de su rol.

El profesor o la profesora puede sugerir algunas situaciones para que los y las estudiantes construyan hipótesis sobre lo que

pasará en el momento de experimentación.

Recuerda nuevamente el circuito sencillo: Batería-Bombillo

(Ayudaría dibujarlo en el tablero).

• Cuando colocamos otro bombillo al lado del primero, en paralelo... o ¿Cómo sería el camino (o los caminos) de la

electricidad? (Pueden dibujar un diagrama para ver el recorrido de la corriente eléctrica.)

o ¿Qué piensan que va a pasar con la luz de los bombillos? ¿Por qué?

• Cuando colocamos un tercer bombillo al lado de los

otros dos… o ¿Por dónde iría la corriente? o ¿Qué pasaría ahora con la luz de los bombillos?

• ¿Qué pasaría si saco uno de los bombillos de la roseta?


luego el niño o la niña que asume el rol de vocero participa en la charla.


101

Es importante que el profesor o la profesora incentive a los niños y a las niñas para que soporten sus opiniones con

argumentos claros y evidencia de otras experiencias.

Luego de la discusión anterior el profesor o la profesora reunirá a

todo el grupo para recordarle los consejos de seguridad vistos en las primeras sesiones.

Debe hacerse énfasis en la conexión de las baterías en serie o en

paralelo y a los riesgos de corto circuito.


deberá ir por una batería, tres bombillos, tres rosetas, un motor, un zumbador y seis caimanes y llevarlos a su mesa.

Al igual que en la sesión anterior, el profesor o la profesora les pedirá a los equipos armar el circuito simple: Batería y bombillo. Luego les

pedirá que conecten otro bombillo en paralelo (al lado del primer bombillo) y luego otro

bombillo más. El profesor o la profesora debe verificar que la conexión se haga en paralelo y

no en serie.

Para esto, debe revisar que una de las borneras

de las bombillas queden conectadas en un mismo punto, y las borneras restantes queden

conectadas a un segundo punto en común, como se ve en la figura de la derecha.


102

El niño o la niña que asume el rol de secretario deberá hacer el registro en su cuaderno

dibujando los esquemas de los circuitos y los resultados obtenidos. ¿Qué pasó al conectar el segundo bombillo?, ¿y el tercero?, ¿cómo es la

intensidad de la luz en cada caso?

Los y las estudiantes deben comparar los

resultados obtenidos entre las conexiones serie y paralelo.

El profesor o la profesora deberá aprovechar este momento para

hacer algunas preguntas muy precisas, mientras los equipos siguen experimentado. El niño o la niña que asume el rol de

vocero del equipo sigue siendo el encargado de responder después de que el grupo ha discutido las preguntas:

• ¿Por dónde circula la electricidad? • ¿Cuántos caminos hay en el circuito? • ¿Qué ocurre si desconectamos uno de los bombillos? • ¿El resultado es diferente a la conexión en serie?, ¿Qué

diferencias encuentran?

El profesor o la profesora deberá indicar al niño o la niña que

asume el rol de líder de cada equipo que desconecte la batería y la guarde un momento. La intención es ganar más atención en

los equipos para que en cada uno se puedan discutir estas preguntas durante un tiempo. El vocero o la vocera será el único

encargado de anunciar la respuesta del equipo:

• ¿Cambia la corriente eléctrica cuando se conectan los

bombillos en paralelo?, ¿Cómo cambia? • ¿Qué pasaría si conectamos:

o un bombillo y un motor en paralelo? o un bombillo y un zumbador en paralelo? o todos los componentes en paralelo?

• ¿Qué pasará si conectamos dos baterías en paralelo?


103

o ¿Qué precauciones hay que tener?

Luego de escuchar las predicciones de los estudiantes, el profesor o la profesora le indicará al líder que puede devolver la

batería al circuito para que prueben los montajes que se discutieron antes:

1. Un motor y un bombillo en paralelo (probar frenando el motor con los dedos). 2. Un zumbador y un bombillo en paralelo (tener en cuenta la polaridad del zumbador). 3. Dos baterías en paralelo con otros componentes en paralelo o en serie (comparar lo que ocurre con una sola batería. La segunda batería se puede pedir prestada a otro equipo pero es importante revisar la polaridad antes de conectar. Deben conectarse los polos iguales).

El niño o la niña que asume el rol de secretario de cada equipo continuará registrando los esquemas y las conclusiones

obtenidas. El profesor o la profesora dará fin a la experimentación cuando todos los equipos hayan terminado y

cerrará preguntando al niño o la niña que asume el rol de vocero por los resultados:


104

• ¿Qué ocurre con el motor y el bombillo conectados en paralelo?

• ¿Qué ocurre cuando el motor se frena? • ¿Qué ocurre con el zumbador y el bombillo conectados

en paralelo? , y ¿qué ocurre cuando están todos los componentes?

• ¿Qué pasa con los bombillos cuando la segunda batería

se conecta en paralelo?


El profesor o la profesora debe reorganizar al grupo para retomar

la situación con la que se abrió la actividad y para hacer la comparación entre las conexiones serie y paralelo.

• ¿Qué diferencias importantes se identifican entre los

circuitos serie y paralelo? o ¿Cómo circula la corriente en cada circuito? o ¿Qué pasa con las baterías conectadas en serie y las

baterías conectadas en paralelo?

• ¿Conoces alguna aplicación en la que se conecten

componentes en paralelo?

El profesor o la profesora debe garantizar que las explicaciones y

las propuestas de cada uno de los y las participantes sean escuchadas y discutidas por todo el grupo.

También debe procurar que al finalizar esta sesión las relaciones

de voltaje-corriente de cada tipo de conexión (serie, paralelo) sean claras y se puedan relacionar con situaciones similares y con aplicaciones reales.


105


Construyendo mapas

Se invitará a los participantes a dibujar un mapa del recorrido de

la corriente eléctrica por la casa.

Los y las estudiantes deben consultar con sus familiares y amigos. Les pueden hacer preguntas como:

• ¿Sabes cómo se transporta la electricidad por la casa? • ¿En dónde empieza el recorrido, por dónde pasa y en

dónde termina?

Pueden consultar también en los planos de la casa, si los tienen, o preguntando a un técnico o un profesional conocido si lo hay.

Luego, con la información que han recogido, deberán dibujar el mapa del recorrido de cada elemento por un lugar de sus casas

(la cocina, una habitación, el baño, etc.)

Deben identificar los componentes que hacen parte del recorrido

colocando sus nombres encima del mapa.

La siguiente ilustración se presenta a manera de ejemplo de lo

que los y las estudiantes podrían lograr en la construcción de un mapa del recorrido de la electricidad por sus casas.


106

9



Una alarma para el salón








Siemens Discovery Box Energía y Electricidad Actividad 9 – Una alarma para el salón

106



En esta actividad se exploran las conexiones mixtas, es decir,

combinación de conexiones de tipo serie y paralelo en un mismo circuito eléctrico.

La exploración parte de la revisión del concepto de interruptor y

su utilidad en los circuitos eléctricos.

La experimentación tiene un ejercicio adicional en el que los y las estudiantes deben resolver un reto. Este reto consiste en diseñar y construir un circuito eléctrico para un sistema de alarma en el

salón de clase.

Este ejercicio permite vincular una idea de circuito mixto con una

aplicación real, que incluso puede implementarse en el aula como actividad de extensión.

La actividad “Para explorar el entorno” continúa la exploración del sistema eléctrico doméstico a partir de la identificación de

conexiones serie o paralelo en cada uno.


107

Objetivos

Los niños y las niñas relacionarán los aprendizajes previos de circuitos en serie y en paralelo mediante el proceso de diseño y

construcción de una alarma para el salón basada en circuitos mixtos.


Duración estimada








Los materiales


108

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de cuatro estudiantes se necesita una batería, cinco caimanes, tres rosetas,

tres bombillos, un motor, un zumbador, alfileres, clips y una tabla de madera.





bombillas.






Circuitos mixtos: serie y paralelo

En esta sesión se utilizan los dos tipos de conexiones vistos en

las sesiones pasadas: serie y paralelo. Los circuitos compuestos


109

de estos dos tipos de conexiones se conocen como circuitos mixtos y se caracterizan porque la corriente y el voltaje varían en

cada componente según el lugar en que se conecte.

Una configuración básica consiste en conectar dos bombillos en serie, y luego a uno de ellos,

conectar otro bombillo en paralelo.

En este circuito hay un camino de corriente principal que se deriva en dos caminos de

corriente para los bombillos en paralelo y luego vuelve a ser un solo camino que llega a la

batería.

Se pueden armar otras configuraciones

incluyendo el motor y el zumbador. Hay que tener en cuenta que cada componente consume

una corriente diferente de acuerdo a su resistencia eléctrica.


Esta actividad ocurre en cuatro momentos:

1. Recordar la sesión anterior, en el que los y las estudiantes hacen un recuento de las conexiones serie y paralelo.

2. Experimentación, en el que se arman circuitos mixtos. 3. Diseño y construcción, en el que proponen la solución a un

reto. 4. Cierre y reflexión, en el que se obtienen conclusiones acerca


110

de los diferentes circuitos armados.

1. Recordar la sesión anterior

El profesor o la profesora organizará equipos de cuatro estudiantes y dará las indicaciones generales para esta

actividad.

La actividad empieza con una charla en la que se recuerda lo

ocurrido en las sesiones anteriores, puede apoyarse de las siguientes preguntas:

• ¿Qué diferencias encontramos entre las

conexiones en serie y paralelo? o ¿Qué pasa con el camino eléctrico en cada

caso?

• ¿Cómo se deben conectar las baterías para sumar los voltajes? o ¿Qué precauciones se deben tener?

Sobre la experiencia “para explorar el entorno”:

• ¿Cómo es el recorrido que sigue la electricidad por la

casa? • ¿Existe algún interruptor que abra el circuito de una

zona en especial de la casa?

2. Experimentación

Para empezar cada equipo deberá asignar los roles de sus

integrantes y recordar las tareas que le corresponde a cada uno. Se organizará al grupo en equipos de cuatro estudiantes, y se definirá el rol a desempeñar por cada

uno de ellos.


111

El profesor o la profesora puede sugerir algunas situaciones para que los y las estudiantes construyan hipótesis sobre lo que

pasará en el momento de experimentación:

• Piensa en un circuito con dos bombillos en serie. Luego

a uno de los bombillos le colocamos otro bombillo en paralelo (Es importante dibujarlo en el tablero para que sea claro para todos) o ¿Cómo sería el camino de corriente de este circuito? o ¿Qué pasaría con la luz de los bombillos? o ¿Qué pasaría si desconectamos el bombillo que está

solo y que hace parte del circuito serie? o ¿Qué pasaría si desconectamos uno de los

bombillos que está en paralelo? o Si en lugar del bombillo colocamos un motor en

paralelo, ¿qué pasaría con el camino de corriente?


luego el niño o la niña que asume el rol de vocero participa en la charla. Es importante que el profesor o la

profesora incentive a los y las estudiantes para que argumenten sus opiniones con claridad y para que

registren sus predicciones.

Luego de la discusión anterior, el profesor o la profesora

recordará los consejos de seguridad de la caja Discovery Energía y Electricidad. Debe hacer énfasis en la conexión de las baterías

en serie o en paralelo y a los riesgos de corto circuito.


deberá ir por una batería, tres bombillos, tres rosetas, un motor, un zumbador y seis caimanes y llevarlos a su mesa.

El profesor o la profesora pedirá a los equipos armar un circuito

serie con dos bombillos. Luego pedirá que conecten otro bombillo en paralelo a uno de los dos bombillos.


112

El niño o la niña que asume el rol de secretario deberá hacer el registro en su cuaderno dibujando el esquema del circuito y los

resultados obtenidos. ¿Qué pasó al conectar el bombillo en paralelo?, ¿cómo es la intensidad de la luz en cada bombillo?

El profesor o la profesora deberá insistir en que los estudiantes

comparen los resultados obtenidos en este circuito mixto con los obtenidos en las conexiones serie y paralelo.

Además se puede aprovechar este momento para hacer algunas

preguntas muy precisas, mientras los equipos siguen experimentado:

• ¿Cuántos caminos para la electricidad hay en el

circuito? • ¿Qué ocurre si desconectamos el bombillo que está

solo? • ¿Qué ocurre si desconectamos uno de los bombillos

que están en paralelo?

A continuación el profesor o la profesora le indicará a los

equipos que prueben cambiando la configuración del circuito mixto por otro similar. Estas son algunas sugerencias:

1. Un bombillo en serie con el paralelo de un bombillo y


113

un motor (pueden probar frenando el motor). 2. Un bombillo en serie con el paralelo de un bombillo y un zumbador. 3. Otras configuraciones que ellos deseen probar.

Es muy importante que el niño o la niña que asume el rol de secretario de cada equipo continúe registrando los esquemas y las conclusiones obtenidas. El profesor o la profesora dará fin a

la experimentación cuando todos los equipos hayan terminado y cerrará preguntando al vocero o vocera por los resultados:

• ¿Qué ocurre con el circuito del motor y los dos

bombillos? • ¿Qué ocurre en este caso cuando se frena el motor?,

¿cambia la intensidad de luz de los bombillos? • ¿Qué ocurre con el circuito del zumbador y los dos

bombillos?

3. Diseño y construcción

El profesor o la profesora presentará el reto para el grupo.

Deberán diseñar y construir una alarma que se encienda cuando se abra la puerta o la ventana del salón de clase.

La alarma puede funcionar con un bombillo o un zumbador.


114

Por medio de una charla, el grupo llegará a características que

deben compartir las alarmas. Entre ellas están:

• La alarma tiene un interruptor de encendido y apagado. • Ocurre una acción cuando se activa: se ilumina un

bombillo, suena un zumbador, se mueve un banderín. El equipo lo elige.

• Se activa con cualquier evento: si se abre la puerta o si se abre la ventana.

Cada equipo contará con los mismos materiales que tiene en la

mesa más los que necesite para construir los interruptores: clips, tabla, alfileres, etc. El niño o la niña que asume el rol de

responsable del material debe llevar estos materiales a la mesa.

Mientras los y las estudiantes están realizando el diseño es

importante que el profesor o la profesora se acerque a las mesas haciendo preguntas orientadoras como:

• ¿Cuál es el camino que debe seguir la corriente para

encender la alarma? • ¿Cómo se detecta que se abre la ventana o la puerta?

Es importante que en esta actividad se

identifiquen en dónde está y qué función cumple cada tipo de conexión: serie y

paralelo.

El esquema eléctrico de la derecha es una posible conexión para solucionar el reto.

Hay un interruptor en serie con el zumbador,

la batería y un arreglo en paralelo de dos interruptores que representan el estado de la

ventana y la puerta.


115

Cuando todos los equipos hayan terminado la conexión y las pruebas, el profesor o la

profesora debe indicarles que cambien de mesa para que observen y prueben el circuito

de otro equipo. • ¿Cumple con las reglas que se

dieron al comienzo? • ¿El circuito que se diseñó y el que se

construyó es el mismo? • ¿Son evidentes las conexiones en

paralelo y en serie?


El profesor o la profesora debe reorganizar el grupo para

socializar la actividad y obtener conclusiones en relación con los circuitos mixtos.

• ¿Cómo resultó el proceso de diseño del sistema de

alarma?, ¿se cumplió como se requería? • ¿En dónde se utilizaron conexiones serie y en dónde

conexiones paralelo?, ¿Qué uso se dio a cada una? • ¿Qué otras aplicaciones conoces en las que se empleen

conexiones en serie y en paralelo simultáneamente?


Descubriendo conexiones


116

En las sesiones anteriores los y las estudiantes identificaron los

diferentes electrodomésticos de su hogar y dibujaron mapas del recorrido de la corriente eléctrica por la casa.

En esta actividad, el objetivo es identificar las conexiones

eléctricas y qué sucede cuando se realizan múltiples conexiones en paralelo que no pueden ser soportadas por el sistema

eléctrico.

Este ejercicio depende de los resultados de las actividades

anteriores, así que son claves la continuidad y la revisión permanente del proceso.

Los y las estudiantes pueden acudir

nuevamente a sus familiares y amigos para hacer algunas preguntas. Deben registrar las

respuestas en su cuaderno de apuntes: • ¿Por qué piensas que algunas veces

baja la intensidad de la luz en un bombillo cuando prendemos artefactos como el horno o la ducha eléctrica o la plancha?

• ¿Puedo conectar muchos electrodomésticos a una misma toma?, ¿hay un límite?, ¿por qué?

• ¿Sabes por qué decimos en algunas ocasiones “se bajó o se saltó el taco”?

• ¿Cómo piensas que están conectados los tacos al sistema eléctrico?, ¿se parecen a un interruptor?

También pueden revisar el mapa que hicieron la sesión anterior.

Pueden ubicar: • Los puntos donde se unen o se separan los caminos de


117

electricidad. • Los caminos que se pueden abrir o cerrar por un

interruptor.

Con la información que recogen pueden identificar algunas conexiones en serie y en paralelo del sistema eléctrico.

Estos resultados los pueden organizar en una tabla como la siguiente:

En el circuito eléctrico…

Cuántos caminos son: ______ Qué se conecta: Hay conexiones

en paralelo

Cuántos caminos son: ______ Qué se conecta:

Hay conexiones en

serie

Cuántos componentes son: ______ Para qué se utiliza:

10



La resistencia eléctrica








Siemens Discovery Box Energía y Electricidad Actividad 10 – La resistencia eléctrica

118

Guía para el profesor o la profesora de los grados y quinto de primaria.


Hasta la actividad anterior se trabajaron tres sesiones dedicadas a las configuraciones de los circuitos eléctricos: serie, paralelo y

mixto.

En esta actividad se retoma el concepto de materiales

conductores y no conductores, para explorar en detalle el fenómeno de la resistencia eléctrica.

Se experimenta con un hilo de esponjilla que sirve de resistencia eléctrica variable en un circuito sencillo. Se prueba modificando

la longitud y el número de hilos, que puede compararse con conectar otros hilos en serie o en paralelo.

A partir de la variación de esta resistencia se observan cambios

en la iluminación, el movimiento o el sonido, según el componente que esté conectado.

En la actividad “Para explorar el entorno” se retoma el ejercicio de

observación en casa para identificar aparatos que aprovechan este fenómeno de variar la resistencia eléctrica, y reconocer su

consumo de energía eléctrica.


119

Objetivos

Los y las estudiantes reconocerán la posibilidad de variar la resistencia eléctrica mediante la experimentación con un hilo

metálico y un circuito eléctrico simple.


Duración estimada








Los materiales


120

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de cuatro estudiantes se necesita una batería, un bombillo, una roseta, tres

caimanes y dos hilos de esponjilla de aprox. 30 cm.




Los hilos de esponjilla deben ser cortados por el profesor o la

profesora antes del desarrollo de la actividad. Puede utilizar unos alicates “cortafríos”, unas tijeras, o con los dedos retorcer

durante un punto varias veces hasta que el alambre se rompa.


bombillas.




La descripción del trabajo con los estudiantes en el aula está

descrita en la siguiente sección: Orientaciones Didácticas.


121

Valores de resistencia eléctrica

Los componentes eléctricos de la caja Discovery Box cumplen

alguna función particular cuando se conectan a la batería: iluminan, suenan o se mueven.

Por cada uno de estos componentes pasa cierto flujo de carga

eléctrica que depende de diferentes factores, incluyendo su resistencia eléctrica. Recordemos que la resistencia es la

capacidad de un material para oponerse al paso de la corriente eléctrica.3


• http://www.alltestpro.com/pdf/Energyarticle_spanish.pdf • http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia



1. Recordar sesiones anteriores, en el que los estudiantes hacen un recuento de las conexiones de circuitos serie, paralelo y

mixto.

3 El valor de la resistencia eléctrica se puede calcular utilizando la Ley de Ohm:

Corriente

VoltajesistenciaRe I

VR =

http://www.alltestpro.com/pdf/Energyarticle_spanish.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia


122

2. Exploración de ideas, para trabajar con una analogía de resistencia eléctrica.

3. Experimentación, en el que se realizan experimentos con un hilo metálico que funciona como resistencia eléctrica.

4. Cierre y reflexión, en el que se obtienen conclusiones de la experimentación y se reflexiona sobre algunas aplicaciones

prácticas.

1. Para recordar sesiones anteriores

Para iniciar la actividad el profesor o la profesora organizará equipos de cuatro estudiantes y asignará los roles.

En esta primera parte se hace un repaso corto de los aspectos

claves de las sesiones anteriores.

El profesor o la profesora debe incluir en el repaso las

actividades “para explorar el entorno” y retomar los descubrimientos que los y las estudiantes han conseguido en sus

casas.

Se debe trabajar sobre las siguientes relaciones e incluir otras

que los y las estudiantes o el profesor o la profesora consideren importantes para esta parte.

• En la sesión de “Conductores y no conductores”

encontramos materiales que conducen corriente eléctrica y otros que la aíslan. Estos materiales fueron clasificados según su capacidad de conducir, más o menos, la corriente eléctrica.

• En los circuitos en serie hay un único camino de corriente que atraviesa todos los componentes. La ausencia de uno de los componentes “abre” el circuito.

• En los circuitos en paralelo hay varios caminos de corriente, uno por cada componente. Uno de los


123

componentes se puede retirar sin afectar el funcionamiento de los demás

• La corriente eléctrica varía en los circuitos serie y

paralelo según el número de componentes en el circuito y el tipo de componentes agregados: cuando se agregan componentes en un circuito serie, la corriente disminuye; cuando se agregan componentes en un circuito paralelo, la corriente se distribuye por todas las ramas, y los componentes solicitan aún más corriente hasta el límite que la batería entrega.

• Cuando se conectan dos baterías en serie hay dos

posibilidades: que el voltaje aumente cerca del doble del valor de una batería (de 3.6V se aumenta a 7.2V) o que el voltaje disminuya, casi a cero.

• En un circuito mixto hay diferentes caminos de

corriente, y según como se conecten los componentes, la corriente aumentará o disminuirá en los segmentos del camino.

El ejercicio anterior permite consolidar los aprendizajes

logrados hasta este momento y entender la manera como se hará en adelante la experimentación con las resistencias

eléctricas.

2. Exploración de ideas

Pueden explorarse algunos referentes cotidianos sobre la resistencia eléctrica a través de las siguientes preguntas:

• ¿Conoces cómo se puede variar la intensidad de la luz de un

bombillo? ¿o el calor de una plancha o de una estufa eléctrica?


124

3. Experimentación

Luego de la discusión anterior el profesor o la profesora recordará los consejos de seguridad de la caja Discovery Energía

y Electricidad. Debe hacer énfasis en evitar las conexiones de corto circuito.

Cada equipo deberá reasignar los roles de sus integrantes y

recordar las tareas que le corresponde a cada uno. El niño o la niña que asume el rol de responsable del material deberá llevar a su mesa una batería, un bombillo, una roseta, tres caimanes y

dos hilos de esponjilla de aprox. 30 cm. cada uno.

El primer ejercicio de cada grupo será armar un circuito de

pruebas: una conexión en serie de batería, bombillo y un espacio entre caimanes para conectar otro componente.

Se les debe indicar que unan por un momento los caimanes para cerrar el circuito y que observen la intensidad de luz del bombillo

encendido. Es importante que lo recuerden para más adelante y que registren en su bitácora una descripción de la intensidad de

la luz.

Luego deben tomar uno de los hilos de esponjilla, estirarlo y

conectar sus extremos a los caimanes:

El niño o la niña que asume el rol de secretario de cada equipo


125

debe dibujar el esquema de este circuito y los resultados en el cuaderno de apuntes.

La experimentación se puede guiar con las siguientes preguntas. El niño o la niña que asume el rol de líder acuerda con su grupo de trabajo las ideas y conclusiones de estas preguntas, y el niño o la niña que asume el rol de vocero será quien responda por el

equipo.

• ¿Qué sucedió con la intensidad de luz en el bombillo? • ¿Por qué ha cambiado la intensidad de luz? • ¿Qué piensas que ha pasado con la corriente eléctrica

en el circuito?

A continuación el profesor o la profesora indicará la manera de

probar cambios de resistencia eléctrica.

1. Un extremo del hilo de esponjilla debe seguir conectado al

caimán y un estudiante lo debe mantener fijo contra la mesa para que no se mueva.

2. El otro extremo del hilo se debe soltar del caimán y otro estudiante lo debe halar suavemente hasta que se estire completamente.

3. Finalmente otro estudiante debe tomar el caimán que se soltó y sin abrirlo, por su borde exterior, deslizarlo sobre el hilo de esponjilla.


126

Mientras el caimán se desliza entre los extremos del hilo los estudiantes deben observar lo que ocurre en el circuito.

• ¿Qué se puede observar en esta actividad?

Se sugiere hacer un registro de la relación entre la intensidad de

luz del bombillo y la longitud del hilo que está cerrando el circuito. ¿Cómo se relaciona la longitud del hilo con la intensidad

de luz del bombillo, y esta con la corriente eléctrica?

Las respuestas deben concluir que la corriente eléctrica aumenta

cuando la longitud del hilo es más corta, por lo cual la luminosidad del bombillo aumenta cuando la longitud del hilo es

menor.

El profesor o la profesora debe indicar a los y las estudiantes que

prueben conectando otro hilo de esponjilla en paralelo al primero.


127

• ¿Qué ocurre con la luz?, ¿y con la corriente eléctrica? • ¿Cómo es el camino de la corriente? • ¿Qué piensan que pasaría si se colocan más hilos en

paralelo? ¿Por qué?

Los y las estudiantes, orientados por el profesor o la profesora,

deben concluir sobre la relación entre el número de hilos y la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través de ellos.

Hay dos características importantes de la resistencia eléctrica que se pueden concluir en esta parte. El profesor o la profesora debe estar atento a lograr que el grupo se acerque a conclusiones de

este tipo: • A mayor longitud de hilo, mayor resistencia y menos

luminosidad. • A mayor grosor o número de hilos, menor la

resistencia, y mayor luminosidad.

Estas conclusiones deben ser guiadas por el profesor o la

profesora, pero serán los y las estudiantes quienes las construyan a partir de los resultados de su experimentación.

Para ampliar su lista de resultados, los y las estudiantes pueden utilizar otros componentes eléctricos (el motor y el zumbador), variar la resistencia en serie (el hilo de esponjilla) y registrar los

resultados en el cuaderno de apuntes.


128


El profesor o la profesora debe reorganizar el grupo para

socializar las conclusiones de la experimentación y cerrar la actividad con una reflexión sobre las características de las

resistencias eléctricas.

• ¿Qué piensan que pasaría con el circuito del

experimento si el hilo de esponjilla fuera más delgado? • ¿Qué otro material se podría utilizar, diferente al hilo

de esponjilla?, y ¿qué resultados se esperarían?

Según los resultados del experimento en el que se desliza el

caimán por el hilo de esponjilla: • ¿Para qué puede ser práctico variar la corriente

eléctrica de un circuito?, ¿en dónde se podría aplicar?

Esta charla debe hacer evidentes diferentes aplicaciones prácticas

de la variación de la resistencia eléctrica, como: • Cambiar el volumen de la radio o de un televisor. • Cambiar la intensidad de luz de un bombillo. • Variar el calor de una estufa eléctrica. • Variar la velocidad de un motor, como el de una

licuadora.


Las resistencias eléctricas en casa


129

Este es un ejercicio de observación y registro en el que los y las estudiantes recorren sus casas en busca artefactos que usan resistencias eléctricas y lo relacionan su consumo de energía

eléctrica.

Dado que la mayoría de las resistencias no están a la vista, los y

las estudiantes deberán observar fenómenos como la producción de calor.

Además es importante comentar la actividad con sus familiares o amigos para que ellos les ayuden identificando artefactos útiles

para el ejercicio.

Finalmente podrán tener una lista extensa de artefactos en los que puede, o no, producirse

calor a partir de una resistencia eléctrica.

Para este ejercicio es importante registrar

todos los hallazgos, de modo que en la siguiente sesión de clase se haga la

clasificación.

Entre los muchos componentes que pueden

identificar están: la plancha, la estufa y la ducha eléctrica, la licuadora, los variadores de

iluminación (dimmer), el volumen del radio, etc.:

Para el registro de los artefactos con resistencia eléctrica se

puede emplear una tabla como la siguiente:

¿En cuál aparato? ¿En dónde está la resistencia?

¿Para qué se usa la resistencia?


130

Luego deberán registrar el consumo de electricidad de los aparatos que cuentan con resistencia eléctrica. Para esto deberán recurrir a la sección Para explorar el entorno de la actividad 5, en la que registraron en una tabla la velocidad del medidor presente

en el contador de la casa para diferentes electrodomésticos.

El objetivo es comparar el consumo de aquellos aparatos que

producen calor con los que no. ¿Existe alguna relación entre el uso de resistencia eléctrica y el consumo de electricidad?

11



Luz, calor y fusibles








Siemens Discovery Box Energía y Electricidad Actividad 11 – Luz, calor y fusibles

130



Esta actividad complementa el trabajo de la sesión anterior sobre

resistencia eléctrica.

En este ejercicio se elimina el bombillo para conectar el hilo de

esponjilla directamente a la batería.

Los y las estudiantes podrán observar tres fenómenos: luz, calor y fusión, los tres debidos al paso de una corriente eléctrica muy

alta a través de un segmento corto de hilo de esponjilla.

Esta actividad tiene un ejercicio opcional que puede proponerse a manera de reto y consiste en calentar agua con electricidad. Esta

es una de las aplicaciones que los estudiantes deben descubrir en la exploración de este fenómeno.

La exploración continúa en la casa con el rastreo de otros

artefactos que utilicen resistencias eléctricas. Hay tres usos identificados en clase: calentamiento, iluminación y protección

eléctrica (fusibles).


131

Objetivos Los participantes reconocerán las manifestaciones de la corriente

eléctrica en los materiales conductores por medio de la experimentación con un hilo metálico y una batería.


Duración estimada








Los materiales


132

De la Siemens Discovery Box: para un grupo de cuatro estudiantes se necesita una batería, un bombillo, una roseta, tres

caimanes, una tabla, seis alfileres y dos hilos de esponjilla de aprox. 30 cm.




Los hilos de esponjilla deben ser cortados por el profesor o la

profesora antes del desarrollo de la actividad. Puede utilizar unos alicates “cortafríos”, tijeras o con los dedos retorcer durante un

punto varias veces hasta que el alambre se rompa.


bombillas.







133

La resistencia eléctrica y el calor

Cuando circula corriente eléctrica por un material, parte de la energía del movimiento de los electrones (energía cinética) se transforma en calor debido al choque entre las moléculas del

material por el que circulan.

Este choque eleva la temperatura del material y

ocurre un fenómeno de calentamiento.

En este caso haremos pasar una corriente

eléctrica alta (entre 1 y 2 amperios), a través del hilo de esponjilla. Esta corriente producirá tanto

calor, que el material llegará al punto de incandescencia, e iluminará como lo hace un

bombillo.

Si la corriente eléctrica se deja pasar por más tiempo, el calor en

el hilo aumentará, tanto que podría alcanzar la temperatura de fusión y se rompería el hilo. Este es el principio de

funcionamiento del fusible eléctrico.



1. Recordar la sesión anterior, sobre cambios de resistencia eléctrica y aplicaciones comunes.


134

2. Exploración de ideas, para trabajar con una analogía de resistencia eléctrica.

3. Experimentación, con un hilo metálico que funciona como resistencia eléctrica.

4. Cierre y reflexión, en el que se obtienen conclusiones de la experimentación y se reflexiona sobre algunas aplicaciones

prácticas.

1. Para recordar la sesión anterior

Para iniciar la actividad, el profesor o la profesora organizará los equipos de cuatro estudiantes y asignará los roles a cada uno.

En esta primera parte se revisa la actividad “para explorar el

entorno” de la sesión anterior y se comenta con todo el grupo las siguientes relaciones.

• ¿Cómo cambia la intensidad de luz en el bombillo

cuando varía la longitud del alambre de esponjilla? • ¿Qué ocurre si el hilo es más largo? • ¿Qué ocurre si se colocan más hilos en paralelo?

• De los aparatos registrados en la casa, ¿cuáles créen que usan resistencias eléctricas?

• ¿Qué usos de las resistencias eléctricas descubrieron?, ¿Se pueden clasificar?


Pueden explorarse referentes cotidianos sobre las características

de la resistencia eléctrica a través de las siguientes preguntas:

• ¿Por qué piensan que los bombillos se calientan

después de que han estado encendidos por un tiempo? ¿Cómo puedes saber si un bombillo está fundido o no?

• ¿Todos los bombillos se calientan?, ¿qué ocurre con los bombillos ahorradores?


135

• ¿Qué piensas que ocurre para que la plancha o el horno eléctrico se calienten empleando electricidad?

• ¿Conoces otros elementos eléctricos que se calienten?, ¿Cuáles?

3. Experimentación

Para empezar, el profesor o la profesora recordará los consejos

de seguridad de la caja Discovery Energía y Electricidad.

En este caso hay que tener especial cuidado con las

recomendaciones de corto circuito. El profesor o la profesora deberá estar muy atento durante toda la parte de

experimentación. También debe tener cuidado con la esponjilla, ya que sus hilos son muy finos y pueden cortar.

Cada equipo deberá reasignar los roles de sus integrantes y

recordar las tareas que le corresponde a cada uno. El niño o la niña que asume el rol de responsable del material deberá llevar a su mesa una batería, un bombillo, una roseta, tres caimanes, una tabla, seis alfileres y dos hilos de esponjilla de aproximadamente

30 cm. cada uno.

El primer ejercicio de cada grupo será armar la estructura que

aparece dibujada a continuación:

Se trata de clavar los seis alfileres sobre la tabla, en las esquinas y en el centro, de manera que el hilo de esponjilla se pueda


136

enredar desde una esquina hasta la otra, en zigzag. Entre menos segmento de hilo quede entre alfiler y alfiler, mejor.

El profesor o la profesora debe indicar la manera de hacer las

pruebas:

Para probar con el bombillo:

Se conectan en serie: la batería, el hilo de esponjilla (de extremo a extremo) y un bombillo. El bombillo debe encender con poca

intensidad, igual que en la sesión anterior.

Para probar sin el bombillo: En esta actividad el hilo de esponjilla se calienta por el paso de la

corriente eléctrica. El profesor o la profesora deberá estar muy atento para que las pruebas se realicen con cuidado. A

continuación se proponen los pasos a seguir para esta prueba:

• Primero se retira el bombillo y se prueba solamente el

hilo de esponjilla, conectado de extremo a extremo, a la batería.

• Los estudiantes deben esperar un poco menos de un

minuto y luego pueden tocar el hilo de esponjilla con los dedos o con la palma de la mano. • ¿Sienten que la temperatura del hilo cambió?


137

• Si aún no notan cambio, puede saltarse el primer segmento de hilo y conectar el caimán al segundo alfiler. • ¿La temperatura del hilo cambió?

• Si aún no notan muy bien que el hilo está calentándose, pueden pasar al tercer alfiler, pero SOLO hasta ahí para esta prueba. • ¿Por qué el hilo está más caliente? • ¿Los otros componentes también se calientan?

• NOTA: Cuando no estén en periodo de prueba, los

estudiantes deben desconectar el circuito de la batería. Para esto pueden soltar uno de los caimanes que están conectando los alfileres al circuito.

La experimentación debe tener una pausa para poder discutir

algunas preguntas. El niño o la niña que asume el rol de líder del grupo recopilará

las respuestas de los integrantes del equipo, y el vocero o vocera será quien responda cuando el profesor o la profesora le de la

palabra:

• ¿Qué sucede con el hilo de esponjilla? ¿Por qué


138

sucederá esto? • ¿Los caimanes y la batería se calientan?, ¿por qué? • Sin probar aún, ¿qué creen que pasaría si el hilo se

hace aún más corto?

En la siguiente parte de esta actividad, se quiere probar la resistencia máxima del hilo de esponjilla al paso de la corriente. Es importante que los estudiantes tengan claro que NO se debe

tocar el hilo en esta prueba.

Sólo para observación:

• Deben conectar los caimanes a un solo segmento del hilo de esponjilla y esperar unos segundos. El segmento del hilo debe estar completamente estirado para que esta prueba funcione.

• Después de un tiempo, ¿qué pueden observar que pasa con el hilo? (Hasta este punto sólo puede ocurrir que el hilo se caliente tanto que salga humo por el calentamiento del componente orgánico en el hilo metálico)

• Luego deben acercar aún más los caimanes, medio

segmento o quizás un poco menos, para que el hilo se caliente tanto que llegue a la incandescencia. Todos podrán ver brillar el hilo durante algunos segundos,


139

aunque es posible que el hilo se rompa.

¡Esta es una prueba en la que hay que tener mucho cuidado de no tocar el hilo y de no acercarlo a ningún otro objeto! Es

importante que los niños y niñas no se acerquen mucho al hilo, ya que algún segmento del hilo puede saltar al romperse, y

puede herirlos.

Cuando finalice la experimentación, se deben desconectar todos los circuitos e incluso pedir de regreso las baterías. El profesor o

la profesora puede iniciar una charla final con estas preguntas:

• ¿En esta prueba pasa más o menos corriente

eléctrica que en la prueba anterior? • ¿Los caimanes y la batería se calientan?, ¿por qué? • ¿Qué sucede con el hilo? ¿Por qué piensan que

sucede eso? • ¿Para qué podría ser útil este fenómeno? • ¿Por qué piensan que se rompe el hilo después de

un tiempo?, ¿esto también podría tener un uso?

El profesor o la profesora orientará a los y las estudiantes para

concluir sobre la relación entre la cantidad de corriente eléctrica y las dos manifestaciones que se producen: calor y brillo.

Una prueba adicional

Al finalizar las pruebas anteriores se puede hacer una corta experiencia de aplicaciones del fenómeno de calentamiento

eléctrico.

• Para esta prueba se necesitará un vaso con agua por

equipo. La cantidad de agua no debe ser mayor a 5ml, que es equivalente a la carga máxima de una jeringa mediana.

• Los equipos deben sumergir en el agua un segmento


140

de hilo de esponjilla sujetado en los extremos por dos caimanes. El hilo debe ser de aproximadamente 1 centímetro y debe tratar de mantenerse lo más estirado posible durante la prueba.

• Cuando el agua cubra completamente el hilo se puede

conectar el circuito a la batería.

En esta prueba no brillará el hilo de esponjilla,

pero los estudiantes notarán que después de un tiempo habrá un cambio en la temperatura

del agua.

Los equipos deben registrar este cambio de

temperatura. Si poseen un termómetro podrán hacer el registro de las temperaturas cada minuto. Si no poseen termómetro pueden

hacer un seguimiento cualitativo.

Al final es importante discutir sobre el tipo de aplicaciones que

se pueden desarrollar utilizando este fenómeno. • ¿En dónde han visto que se utilizan? • ¿Para qué otras aplicaciones podría usarse?


El profesor o la profesora debe reorganizar al grupo para

socializar los resultados de las pruebas y discutir algunas ideas.

• ¿Por qué piensan que se calienta el hilo? • ¿Qué pasaría si el hilo fuera más grueso, o más

delgado? • ¿Hay un límite para la corriente que puede pasar por el

hilo? • ¿Qué pasa con el hilo cuando alcanza una temperatura

muy alta y que se manifiesta por la cantidad de luz emitida?


141

• ¿Estos fenómenos puede ser útiles de alguna manera? • ¿Has escuchado hablar de los fusibles?, ¿sabes para

qué se utilizan?


¿Para qué sirven las resistencias?

Este ejercicio complementa la actividad anterior en la que se registraron aparatos que utilizan resistencias eléctricas y su

consumo de energía eléctrica.

En la actividad de clase, los y las estudiantes identificaron otras

aplicaciones de las resistencias eléctricas que es importante incluir en el registro anterior.

La tabla de registro puede tener la siguiente estructura:

Las resistencias… ¿En cuáles aparatos?

¿En dónde está la resistencia?

¿Cómo es la resistencia?

… producen calor.

o o

… producen luz. o o

… se rompen. o o

Una última actividad consiste en comparar el consumo de energía


142

durante un tiempo específico de dos tipos de bombillos: los ahorradores y los no ahorradores. Para esto es posible que en

una misma casa tengan bombillos de los dos tipos, en ese caso se puede recurrir nuevamente al contador de la casa para

comparar el consumo de los dos bombillos por 2 minutos. ¿Es muy grande la diferencia de consumo entre uno y otro?

Aún si hubiese los dos tipos de bombillos en la casa es

conveniente hacer la actividad de comparación con todo el grupo.

Hay que identificar qué estudiantes hicieron registro de bombillos ahorradores y quienes de bombillos no ahorradores y

comparar sus registros. Hay que fijarse en que los espacios de tiempo que se comparan sean iguales.

12



Sin baterías








Siemens Discovery Box Energía y Electricidad Actividad 12 – Sin baterías

142



Esta actividad introduce a un tema de amplio trabajo y de

diversas discusiones actuales: las fuentes alternativas de energía.

Se exploran tres métodos de obtención de energía eléctrica a

partir de transformaciones de tres tipos de energía: mecánica, solar y química.

Cada transformación se evidencia con un ejercicio de

construcción y experimentación. Se prueba con los diferentes componentes eléctricos de la caja Discovery: bombillos,

zumbadores, motores, etc., de manera que se identifica la cantidad de energía eléctrica que se obtiene en cada caso.

Durante la actividad se pregunta frecuentemente por las posibles

aplicaciones de cada tipo de energía, promoviendo la construcción de relaciones con los usos del contexto cercano de

los estudiantes.

La actividad “para explorar el entorno” también tiene un fuerte

componente de reflexión sobre el contexto.

Se presenta la situación de uso de baterías recargables en


143

comparación con las tradicionales desechables. Se proponen comparativos de precios, rendimiento, impacto, etc.

Esta exploración abre el tema a reflexiones más agudas acerca de

las posibilidades de reuso y reciclaje de basura electrónica y al impacto de este tipo de desechos en el medio ambiente.

Objetivos

Mediante la construcción y prueba de algunas instalaciones, los niños y las niñas descubrirán diferentes formas de transformar la

energía solar, química y mecánica, en energía eléctrica.


Duración estimada








144


Los materiales


estudiantes se necesita un bombillo, una roseta, cuatro caimanes, dos motores y un zumbador.


necesita un LED, una celda solar, tres vasos plásticos de 5oz., vinagre, tres piezas de zinc, tres piezas de cobre, cinta de

enmascarar y un trapo limpio.







145

Fuentes de energía eléctrica

En esta actividad se exploran tres fuentes de energía y tres

maneras de transformación en energía eléctrica:

A partir de energía mecánica

El motor eléctrico, siendo utilizado de manera inversa, puede generar un flujo de electrones a partir del movimiento. En el

interior del motor ocurre un fenómeno de inducción de corriente eléctrica debido al movimiento de un arreglo de alambres en

presencia de un campo magnético.

Esta corriente eléctrica “inducida” es proporcional al número de

espiras y a la intensidad del campo magnético.

A partir de energía solar

Las celdas solares son dispositivos construidos a partir de materiales semiconductores, como silicio, que aprovechan

el efecto fotoeléctrico. Cuando la luz choca contra las celdas solares, una porción de esta luz es absorbida por el

material semiconductor.

La energía libera electrones, los cuales comienzan a fluir en

dirección impuesta por un campo eléctrico creado por la celda. Este flujo de electrones es la manifestación final de

la transformación de energía lumínica en energía eléctrica.

A partir de energía química

Es el principio de las baterías eléctricas y se base en un proceso


146

químico transitorio en el que dos metales sumergidos en un líquido experimentan fenómenos de oxidación y

reducción. Esto implica el transporte de cargas eléctricas de un metal a otro. En este proceso se genera una diferencia de potencial (o voltaje)

eléctrico entre los metales debida a la acumulación de cargas en uno de los “polos” eléctricos.

Es importante aclarar que entender estas transformaciones

requiere más experiencias que permitan explorar los fenómenos a profundidad. Esto es solo un acercamiento a

estas transformaciones de energía.



1. Recordar las sesiones anteriores, y las actividades en las que han observado transformaciones de energía.

2. Exploración de ideas, de la generación de energía eléctrica. 3. Experimentación, con tres configuraciones que transforman

diferentes tipos de energía a energía eléctrica. 4. Cierre y reflexión, sobre la actividad y sobre los usos de las

fuentes de energía alternativas.

1. Para recordar las sesiones anteriores

Para iniciar la actividad, el profesor o la profesora organizará los

equipos de 4 estudiantes y asignará los roles a cada uno.


147

En la primera parte se revisa la actividad “para explorar el

entorno” de la sesión anterior acerca de las tres maneras de utilizar las resistencias eléctricas y el consumo de los bombillos

ahorradores y no ahorradores.

Luego se puede discutir con el grupo las siguientes situaciones:

• ¿Qué sucede con la resistencia en el hilo de la

esponjilla o en algunos electrodomésticos, como la ducha, la estufa eléctrica o la plancha? • ¿La electricidad se puede sentir?

• ¿Qué sucede al encender un bombillo? • ¿La electricidad se puede ver?

• ¿Qué sucede al encender un zumbador? • ¿La electricidad se puede escuchar?

Las preguntas secundarias de cada punto ya se habían realizado en la primera sesión de esta cartilla. En este caso los estudiantes deben diferenciar entre la energía eléctrica, que no se escucha ni

se ve, y las manifestaciones de incandescencia, en el caso del bombillo, de calor en el caso de la plancha o la estufa y de

vibración, en el caso del zumbador.


Se pueden realizar las siguientes preguntas para explorar las

ideas previas de los estudiantes acerca de las fuentes de energía:

• ¿Conocen algún artefacto eléctrico que funcione sin

conectarse a la toma o sin baterías?, ¿cuál?, ¿en dónde se utiliza?

• ¿Cómo piensan que se produce la energía eléctrica que utilizamos en la casa?


148

3. Experimentación

Para empezar, el profesor o la profesora recordará los consejos de seguridad y las instrucciones de uso de los materiales de la

caja Discovery Energía y Electricidad.

La experimentación tiene dos partes:

A. La exploración del motor y de la celda solar como elementos para transformar la energía mecánica y solar

en energía eléctrica. B. La construcción de una batería de vinagre para transformar energía química en energía eléctrica.

El motor y la celda solar

El salón se divide en dos grupos para realizar estos ejercicios en paralelo. La mitad del grupo experimenta con el motor y la otra

mitad con la celda solar.

Si dispone de suficiente tiempo, el profesor o la profesora puede intercambiar las actividades entre los grupos, de lo contrario,

puede dirigir una charla al final de la experimentación para que los grupos compartan sus experiencias.

Los equipos deben reasignar los roles de sus integrantes y

recordar las tareas que les corresponden a cada uno.


deberá llevar a su mesa los siguientes materiales, según el experimento que van a realizar:

o Para el motor eléctrico: un bombillo, una roseta, tres caimanes, un motor, un zumbador y un LED.

o Para la celda solar: un bombillo, una roseta, tres caimanes, una celda solar, un motor, un zumbador y un LED.


149

En cada experimento se puede probar con los diferentes componentes eléctricos que contiene la caja: el motor, el

zumbador, y el bombillo. También se recomienda adquirir especialmente para esta actividad el LED.

A continuación se describen por separado los dos ejercicios.

El profesor o la profesora puede trabajar con los dos grupos al tiempo: observando, preguntando y orientando la

experimentación.

Al final es importante que el grupo se reúna nuevamente para

compartir sus resultados.

El motor como generador

Este ejercicio puede empezar con una pregunta interesante para

discutir con el grupo:

• ¿Es posible poner a funcionar alguno de los

componentes eléctricos de la caja sin utilizar la batería?, ¿cómo lo harían?

El profesor o la profesora dará algunos minutos para que los y

las estudiantes piensen en la pregunta y propongan algunas alternativas. Deben registrarlas, socializarlas y discutirlas con su

grupo.

Luego pueden intentar algunas conexiones con los componentes

que tienen a mano. El niño o la niña que asume el rol de secretario del equipo debe registrar las pruebas en el cuaderno

de apuntes.

Los y las estudiantes deben probar por si solos durante un tiempo, permitiendo que entre los equipos compartan los

resultados y que el profesor o la profesora oriente los resultados.


150

El motor se puede conectar (como si fuera la batería) a cualquiera de los otros componentes: el bombillo, el zumbador o el LED. El

profesor también puede invitar a probar el circuito conectando un motor al motor, en este caso se puede pedir prestado por un

momento a otro equipo.

Cuando se gira el eje del motor con los dedos, se genera una corriente eléctrica que es suficiente para encender el LED, el

motor o el zumbador.

Posiblemente la corriente eléctrica generada no sea suficiente

para encender el bombillo. El profesor debe preguntar al grupo por qué piensan que ocurre esto.

¿Recuerdan el zumbador? ¿Qué debemos pensar siempre al conectarlo a un circuito eléctrico? Teniendo en cuenta esto,

¿afectará en algo hacia dónde gire el motor? Debido a que el LED y el zumbador tienen polaridad, el motor debe girar en una

dirección determinada para que estos enciendan. Por esta razón hay que probar en las dos direcciones con cada componente.


La celda solar

Este es un ejercicio que se puede realizar con algunos materiales de la Siemens Discovery Box. Se necesita un material que no está

incluido en la caja y es precisamente la celda solar.


151

Esta celda se puede adquirir en algunas ferreterías o con

distribuidores de componentes eléctricos.

El profesor o la profesora debe indicar las precauciones al

manejar la celda solar, debido a que su cara libre es de vidrio y puede romperse fácilmente con un golpe.

La exploración se puede motivar con algunas preguntas:

• ¿Recuerdan haber visto una celda solar en otra parte?, ¿en dónde?, ¿para qué se utiliza?

• ¿Cómo se puede conectar la celda a los otros componentes de la caja?

• ¿Qué pasará en cada caso si conectamos el zumbador, el bombillo, el LED o un motor a la celda solar?

• ¿Cómo se comporta la celda solar?, ¿podemos utilizarla en la noche?

El profesor o la profesora dará algunos minutos para que los

estudiantes discutan las preguntas y prueben algunas conexiones.

El niño o la niña que asume el rol de secretario del equipo debe

registrar en el cuaderno de apuntes todas las pruebas que se realicen.

La celda solar se puede conectar (como si fuera la batería) a

cualquier componente: el bombillo, el zumbador, el motor o el LED.


152

La celda genera un voltaje proporcional a la intensidad de luz que recibe en su superficie. Si la intensidad de luz es mayor,

también será mayor la cantidad de corriente eléctrica, entonces el motor girará más rápido, el LED encenderá con mayor intensidad

o el zumbador sonará más fuerte.

Acá también habrá que probar la polaridad del zumbador y del

LED. Para hacerlo hay que intercambiar la conexión de los componentes a los bornes de la celda solar.

Es posible que el día en que se realizan las pruebas no haya

mucha luz solar. Si este es el caso, puede utilizarse una lámpara para alumbrar a la celda solar y obtener algo de energía eléctrica

de ella. Es importante aclarar que esto es solo a modo de prueba, y que la celda siempre debe utilizarse con luz solar para

aprovechar todas sus características y no gastar energía eléctrica innecesariamente.

Algunas preguntas de cierre

Luego de que los y las estudiantes han probado diferentes

alternativas con el motor y con la celda solar, el profesor o la profesora deberá hacer un recuento con el grupo sobre lo que

sucedió en cada caso:


153

• ¿Por qué el motor puede encender el LED o el zumbador, pero no el bombillo?

• ¿Qué componentes se pueden encender con la celda solar?

• ¿De dónde proviene la energía eléctrica que genera cada componente: el motor y la celda solar?

• ¿Qué pasa si el motor gira más rápido, o más lento? • ¿Qué pasa si llega más o menos luz a la celda solar?

• ¿Qué podríamos hacer para que el motor gire

continuamente y siempre esté generando electricidad? • ¿En qué aplicación puede ser útil cada forma de

obtener electricidad?, ¿las hemos visto en otra parte?


La batería de vinagre

Para esta actividad el profesor o la profesora debe reunir

nuevamente a todo el grupo y recordar las indicaciones de cuidado de los materiales.

Debe insistirse en que los caimanes y los bornes metálicos de

todos los componentes se laven con abundante agua y se sequen muy bien después de utilizarlos, para disminuir la oxidación de

estos materiales.

El niño o la niña que asume el rol de responsable del material de

cada equipo debe llevar a su mesa los siguientes materiales: o Tres piezas de cobre, tres piezas de zinc, tres vasos

plásticos de 5oz., cuatro caimanes, un motor, un bombillo, un LED, un zumbador, trozos de cinta de

enmascarar y vinagre.

El profesor o la profesora le debe pedir a los estudiantes que

sigan estos pasos:


154

• Conectar un caimán a una pieza de cobre y otro caimán a una pieza de zinc.

• Colocar vinagre en un vaso plástico

hasta la mitad y sumergir las piezas de cobre y de zinc.

• Pegar con cinta de enmascarar cada

caimán que sale de las piezas de zinc y de cobre al borde del vaso plástico, para que no se muevan.

Es importante que dentro del vaso de vinagre las piezas de zinc y

de cobre no se toquen.

Los estudiantes deben observar durante medio minuto lo que ocurre dentro del vaso. El profesor o la profesora puede hacer

algunas preguntas: • ¿Qué esperaran que pase con el vinagre, con el zinc o

con el cobre? • ¿Qué ocurre realmente?

Se puede conectar un LED a los extremos sueltos de los

caimanes, cerrando el circuito. Debe probarse conectando en las dos direcciones del LED.

• ¿Ocurre algo con el LED?

Independientemente del resultado, los estudiantes deben armar

otro conjunto como el primero para conectarlo en serie.

En esta conexión se comparte un caimán: el que sale de la pieza de cobre del primer conjunto se conecta con la pieza de zinc del


155

segundo conjunto.

Nuevamente quedan dos caimanes libres. Se puede probar nuevamente conectando el LED, en las dos direcciones.

• ¿Esta vez ocurre algo diferente?, ¿por qué? • ¿Hay una corriente eléctrica en este circuito? • ¿Por dónde circula la corriente?

Los estudiantes pueden probar con otra batería de vinagre conectada en serie, como en el paso anterior. En este caso pueden intentar también con el zumbador, el bombillo y el

motor. • ¿Qué componentes se pueden encender? • ¿De dónde se obtiene la energía de esta batería? • ¿Cómo se puede hacer sonar más fuerte el zumbador o

iluminar con más intensidad el LED? • ¿Qué le ocurre al vinagre y a las piezas de cobre y de

zinc?


Todo el grupo se debe reorganizar para socializar los resultados

de las pruebas.

El profesor o la profesora puede orientar charlas en diferentes temas relacionados con las fuentes de energía. A continuación

proponemos algunos temas de reflexión:


156

• ¿Qué sabes sobre el origen de la energía eléctrica que llega a tu casa?, ¿en dónde y cómo se genera?

• ¿En dónde utilizarías cada una de las fuentes de energía eléctrica que hoy vimos?

• ¿Qué otras fuentes de energía eléctrica conoces o crees que podrían funcionar?

• ¿Por qué es importante ahorrar energía eléctrica?


Una batería de larga vida

Esta actividad prepara un ejercicio de reflexión acerca de la

situación actual de uso, reuso, desecho y reciclaje de basura electrónica en el país.

Para este ejercicio los y las estudiantes emprenden una búsqueda

de información que les permita documentarse y construir una discusión acerca de la vida útil y el uso de los artefactos

eléctricos y electrónicos, particularmente de las baterías.

El profesor o la profesora deberá dar indicaciones que orienten el

ejercicio fuera del aula. Se proponen las siguientes actividades para los estudiantes:


157

• Haz un listado de los aparatos eléctricos de tu casa que utilizan baterías. Consulta cada cuánto se deben cambiar las baterías y cuál es su costo aproximado.

• Pregunta a tus familiares y amigos si

conocen o usan cargadores de baterías y para qué aparatos los utilizan.

• Haz un listado de los aparatos eléctricos

que utilizan baterías recargables. Pregunta a algunas personas cuáles creen que son las ventajas de utilizar baterías recargables y si saben cuál es su costo aproximado.

• Se puede comparar el costo de usar baterías desechables contra baterías recargables, ¿cuántas veces se puede utilizar una batería recargable?, ¿en qué caso se ahorra más?, ¿sólo se ahorra dinero?, ¿hay otra ganancia?

Con la siguiente tabla se pueden recoger los resultados de los

tres puntos anteriores:


158

¿Qué aparatos las utilizan? ¿Cada cuánto deben cambiarse?

Las pilas y las

baterías...

¿En qué aparatos se utilizan? ¿Cómo son las baterías recargables?

Los cargadores..

.

¿Qué ventajas y desventajas tiene utilizar este tipo de baterías?

Encuestado 1: Las baterías recargables.

.. Encuestado 2:

El dinero que se invierte... La energía que se ahorra...

¿Cuánto cuesta una batería desechable? _________ ¿Cuánto cuesta una batería recargable? _________ ¿Cuántas baterías desechables se pueden comprar con una batería recargable? _________

¿Cuántas veces se puede utilizar una batería recargable? _________ ¿Cuántas baterías desechables se dejan de botar a la basura cuando se utilizan baterías recargables? _________

Los costos...

(Utiliza valores

aproximados)

¿Cuántas baterías desechables dejo de comprar si uso una batería recargable? _________


159

Este ejercicio puede continuarse en una reflexión más detallada

sobre aspectos de impacto al medio ambiente y políticas de reciclaje locales y nacionales. Algunos temas que se pueden

abordar:

• ¿Por qué las baterías desechables no se deben botar a la

basura? • Impacto de las baterías sobre el medio ambiente: los

suelos, el agua, los cultivos, etc. • Iniciativas de reciclaje de teléfonos celulares en la ciudad y

en el país. • Programa “Computadores para educar” • Políticas del Ministerio de Medio Ambiente sobre el

reciclaje de la basura electrónica.

13



Actividad de seguimiento: Carrito a control remoto

Participan:





Agradecemos sus comentarios y aportes a la dirección de correo electrónico [email protected]



Actividad 13 – Carro a control remoto

158




En esta actividad los niños y las niñas resuelven un reto de

circuitos eléctricos partiendo de lo que han experimentado y aprendido en las sesiones anteriores.

Podrán utilizar todos los componentes eléctricos que conocen

para proponer la solución a un reto: la construcción de un carro a control remoto alámbrico.

El profesor o la profesora deberá estar muy atento a las

propuestas de los estudiantes para identificar la manera en que los estudiantes han apropiado las experiencias anteriores y las

utilizan para resolver el reto.

Esta actividad tiene la intención de hacer un seguimiento a los aprendizajes de los y las estudiantes al aplicar lo aprendido en

las sesiones anteriores para solucionar el reto.

Objetivos



159

Los niños y las niñas diseñarán y construirán un carro a control

remoto para solucionar un reto, de manera que apliquen lo aprendido acerca de circuitos eléctricos.


Duración estimada


tiempo puede variar dependiendo del interés de los y las estudiantes, y del desarrollo general de la actividad





de mucha ayuda.

Los materiales


estudiantes, la cantidad máxima de material será dos baterías,



160

seis caimanes, cuatro clips, seis alfileres, una tabla de madera y dos motores.



El equipo debe escribir una lista de los materiales que va a

utilizar y entregarla al momento de recogerlos. El profesor o la profesora debe verificar que no se soliciten materiales

adicionales o que las cantidades no sobrepasen los valores señalados. Si esto sucede, deben argumentar por qué lo

necesitan.


El profesor o la profesora debe cargar las baterías con mínimo 5 horas de anterioridad.


El carro a control remoto utiliza un juego de interruptores que

intercambian la polaridad de las baterías, para que el giro de los motores del carro cambie de sentido. ¿Cómo funciona?

Los interruptores tienen siempre conectado un punto fijo, o

anclado, y dos puntos que se accionan o no, dependiendo de la



161

posición del interruptor. Cuando el interruptor está en la posición 1, el punto anclado se conecta con la opción uno, y el

punto dos se desconecta del circuito. Cuando el interruptor está en la posición 2, se desconecta el punto uno y el punto dos se

conecta con el punto anclado.

Este interruptor actúa entonces como un relevo, el cual permite cambiar la polaridad de conexión de los motores. Esto, a su vez,

cambia el sentido de giro del motor, y nos permite controlar hacia dónde queremos que se vaya.

¿Cómo logramos cambiar de polaridad? Si conectamos dos

baterías en serie, duplicando su voltaje, tendremos tres puntos de donde conectar los motores: +7.2, +3.6 y 0.

Ahora bien, el hacer un relevo entre opción 1 y opción 2, lo que

realmente estamos haciendo es cambiando uno de los puntos de conexión del motor entre +7.2 y 0, y manteniendo fijo el punto

+3.6. De esta forma el motor puede cambiar de voltaje de alimentación: +3.6 o -3.6.

La siguiente es una posible configuración para el circuito:



162

Conexiones:

El punto X es el ancla del interruptor. Este se conecta/desconecta

con clip a los círculos verdes. Los caminos de colores deben conectarse con caimanes.

Puntos a tener en cuenta

Ya que la polaridad de los motores es fundamental para el

desempeño del carro, es posible que en la primera conexión el carro no se desplace como se espera. Esto puede modificarse al cambiar las conexiones de uno de los motores para así cambiar

el sentido de giro de este actuador.



163



1. Recordar, en el que los estudiantes identifican los elementos que han conocido hasta el momento, incluyendo interruptores y

motores. 2. Experimentación, en el que se diseña y construye un carro a

control remoto. 3. Cierre y reflexión, en el que se obtienen conclusiones acerca

de las diferentes soluciones propuestas para el reto.

1. Recordar

El profesor o la profesora inicia una charla con el grupo recordando las experiencias de las sesiones anteriores.

Es importante que los y las estudiantes describan, con sus

palabras, qué aprendieron durante dichas actividades. En el tablero se pueden registrar estas descripciones intentando

clasificarlas a medida que los estudiantes participan.

Es importante que el profesor o la profesora conduzca la charla

hasta llegar a tocar los temas de interruptores y motores.

2. Experimentación

El profesor o la profesora indicará a los y las estudiantes que el

reto consiste en diseñar y construir un dispositivo eléctrico para controlar un carro a control remoto alámbrico.



164

La idea es que el carro tenga dirección, y esta puede lograrse al

cambiar el sentido de giro de los motores. ¿Cómo se hace? ¿Qué necesitaremos? Debe hacerse evidente el conocimiento de los

participantes sobre la polaridad de algunos componentes eléctricos, en este caso el motor.

Cada equipo debe registrar en un cuaderno de apuntes el

esquema del circuito y una lista con las cantidades de material que se requiere. Es importante que el o la docente revise el

diseño para constatar que no haya corto circuitos, y que efectivamente el motor pueda cambiar de sentido de giro al hacer

un cambio en los interruptores. Es importante que el docente recuerde a los estudiantes los temas vistos durante las sesiones

anteriores, para que los niños y niñas recuerden puntos clave que pueden ser de utilidad en el diseño del carrito (Ej. circuitos

eléctricos, componentes, polaridad, interruptores, etc.).

El responsable o la responsable de los materiales de cada equipo debe pasar con la lista para recoger los elementos que necesitan

para armar su carro.

El profesor o la profesora dará un tiempo prudente para la

construcción de los dispositivos y pasará por las mesas identificando si las conexiones son correctas.

También debe revisar que las conexiones estén bien hechas, es

decir, que las uniones entre los elementos estén haciendo contacto, logrando así cerrar el circuito eléctrico. Es importante que los grupos justifiquen lo que hacen, para lograr así realizar

una evaluación de lo aprendido previamente sobre Energía y Electricidad.


Todos los equipos mostrarán sus diseños al grupo, explicando

cómo funciona. Después mostrarán el resultado final de su



165

trabajo.

Se sugiere que el profesor o la profesora oriente una reflexión final para recoger las experiencias de los equipos durante el diseño y la construcción del carro a control remoto, y cómo

aplicaron lo aprendido para lograr realizar el reto:

• ¿Qué apliqué para mi diseño? ¿Conocimiento de

materiales aislantes? ¿Conductores? ¿Interruptores? • ¿Qué elementos innovadores se incluyeron? • ¿Cómo podría aplicar esto en mi casa? ¿En mi barrio?

Esta versión de la cartilla se finalizó el 30 de

diciembre de 2009 en

Maloka

¡La fascinante aventura del conocimiento!

Coordinación del proyecto Diego Alejandro Corrales Caro – Maloka

Diseño de actividades

Diego Alejandro Corrales Caro – Maloka Manuel Franco Avellaneda – Maloka

Asesoría pedagógica y metodológica Manuel Franco Avellaneda – Maloka

Desarrollo disciplinar

Diego Alejandro Corrales Caro - Maloka Laura Becerra Fajardo - Maloka

Validación estrategia de enseñanza de las ciencias Programa Pequeños Científicos – CIFE – Universidad

de los Andes

Revisión de redacción

Diana Carolina Flórez Niño – Maloka

Ilustración Pilar Torres Serrano – Maloka



158

pequeños científicos

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