SECRETARIA DE EDUCACIÓN PÚBLICA Y CULTURA DEL ESTADO DE SINALOASUBSECRETARIA DE EDUCACIÓN BÁSICA

DEPARTAMENTO DE ESCUELAS SECUNDARIAS GENERALESCONCURSO ESTATAL DE PROYECTOS DE CIENCIAS

Culiacán Sinaloa, 31 de Agosto de 2012

IdentificaciónZona escolar: 04 de Secundarias GeneralesSupervisor: Profesor Francisco Miranda VitalEscuela: Escuela Secundaria General Federalizada “Adolfo López Mateos” clave: 25DES0022k, ciclo escolar: 2011-2012

Nombre del proyecto: “Motor eléctrico”Modalidad: Proyecto tecnológicoMaestro asesor: Profr. Daniel Ontiveros SánchezAlumnos participantes:

http://esgangostura.blogspot.mx

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Aurelio Domínguez Camacho 2º B Anahiz Quintero Arce 2º D Cecilia Guadalupe Elizalde Angulo 2º D Jesús Eduardo Rúelas Sosa 2º D Karen Castro Castro 2º D

Introducción.

Trabajo por proyectos

Una estrategia para organizar las clases es el trabajo por proyectos, que

constituye el espacio privilegiado para constatar los avances en el desarrollo de

las competencias, ya que favorece la integración y la aplicación de conocimientos,

habilidades y actitudes, dándoles sentido social y personal.

En ciencias II con énfasis en física, es importante planear y desarrollar un proyecto

para cada cierre de bloque; sin embargo, queda abierta la posibilidad de que se

planee un solo proyecto para el ciclo escolar, cuya consecución deberá abarcar

los contenidos y aprendizajes esperados de cada bloque, lo que llevaría al final del

ciclo escolar a una mayor integración de dichos contenidos.

Todo proyecto deberá partir de las inquietudes y los intereses de los alumnos, que

podrán optar por alguna de las preguntas sugeridas en los bloques, tomar éstas

como base y orientarlas o, bien, plantear otras que permitan cumplir con los

aprendizajes esperados. También es indispensable planear conjuntamente el

proyecto en el transcurso del bloque, con el fin de poderlo desarrollar y comunicar

durante las dos últimas semanas de cada bimestre.

En el desarrollo de sus proyectos los alumnos deberán encontrar oportunidades

para la reflexión, la toma de decisiones responsables, la valoración de actitudes y

formas de pensar propias; asimismo, para el trabajo colaborativo, priorizando los

esfuerzos con una actitud democrática y participativa que contribuya al

mejoramiento individual y colectivo.

Proyectos tecnológicos. Estimulan la creatividad en el diseño y la construcción

de objetos técnicos, e incrementan el dominio práctico relativo a materiales y

herramientas.

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También amplían los conocimientos del comportamiento y la utilidad de diversos

materiales, las características y la eficiencia de diferentes procesos. En el

desarrollo, los alumnos pueden construir un producto técnico para atender alguna

necesidad o evaluar un proceso, poniendo en práctica habilidades y actitudes que

fortalecen la disposición a la acción y el ingenio, que conduce a la solución de

problemas con los recursos disponibles y a establecer relaciones costo-beneficio

con el ambiente y la sociedad.

El presente proyecto, titulado “Motor Eléctrico”, fue diseñado y desarrollado

durante el bloque IV del plan de estudios 2011 y tiene el siguiente diseño:

UBICACIÓN CURRICULAR DEL PROYECTO DE APRENDIZAJENOMBRE DEL PROYECTO: “Motor Eléctrico”

ASIGNATURA: Ciencias II con énfasis en física

BLOQUE IV: Manifestaciones de la estructura interna de la materia

DESTINATARIOS: Alumnos de 2° grado grupo de educación secundaria

NÚMERO DE SESIONES PARA EL PROYECTO:

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EQUIPAMIENTO REQUERIDO: a) Laboratorio escolarb) Aula de medios con 30 mochilas digitales Telmex.c) Aula de HDT con 15 Lap top

COSTO APROXIMADO: $ 100:00Incluyendo además material reciclables

Competencia que se favorece en el proyecto: Comprensión de los alcances y limitaciones de la ciencia y del desarrollo tecnológico en

diversos contextos

Aprendizajes esperados que se lograron en el bloque IV:

Contenidos temáticos

Explica la corriente y resistencia eléctrica en función del movimiento de los electrones en los materiales.

Corriente y resistencia eléctrica. Materiales aislantes y conductores.

Identifica las ideas y experimentos que permitieron el descubrimiento de la inducción electromagnética.

Descubrimiento de la inducción electromagnética.

experimentos de Oersted y de Faraday.

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Valora la importancia de aplicaciones del electromagnetismo para obtener corriente eléctrica o fuerza magnética en desarrollos tecnológicos de uso cotidiano.

El electroimán y aplicaciones del electromagnetismo.

.

Diseña y elabora objetos técnicos, experimentos o modelos que le permitan describir, explicar y predecir fenómenos eléctricos, magnéticos o sus manifestaciones.

La energía y su aprovechamiento Obtención y aprovechamiento de la

energía. Beneficios y riesgos en la naturaleza y la sociedad.

Importancia del aprovechamiento de la energía orientado al consumo sustentable.

Desarrollo del proyecto

Propósito o justificación. La vida moderna sería impensable sin la existencia de

los motores, estos se encuentran en todas partes: en la industria, en el transporte,

en el hogar, etc. Para cualquier lado que volteemos podemos encontrar una

máquina que funcione con un motor. Debido a estas consideraciones nos

decidimos desarrollar este proyecto tecnológico titulado “Motor Eléctrico” y

comprobar y demostrar que la utilización de la corriente eléctrica combinada con el

electromagnetismo, permite a los seres humanos tener dispositivos que le facilitan

las actividades que desarrollamos en la vida cotidiana.

Cronograma de actividades:

No. FECHAS ACTIVIDADES

1 07/05/2012Y08/05/2012

Investigar aspectos relacionados con la electricidad y el electromagnetismo para seleccionare el proyecto a desarrollar.

2 09/05/2012 Integración de equipos y selección del proyecto “Motor Eléctrico”

3 10/05/2012 Investigar el descubrimiento de la inducción electromagnética:

Experimentos de Oersted y de Faraday Electroimán y aplicaciones del electromagnetismo Funcionamiento del motor eléctrico.

4 11/05/2012 Recolección de materiales. Varilla de cobre

4

Cinta aislante Alambre esmaltado para embobinar Madera Imanes de bocinas usadas Tornillos o pijas Pegamento Alambre dulce Láminas para escobillas Pintura Disco de DVD de desecho Tachuelas y clavos Plásticos para bujes

5.- 16/05/201217/05/201218/05/201221/05/2012

Elaboración del Motor eléctrico1. Construcción de una caja de madera2. Hacer orificios en la caja de madera3. Embobinar el alambre sobre un pedazo de varilla,

ajustarlo con cinta aislante para evitar que se desarme.4. Fijación de los imanes de bocina en cada lado

cuidando que estén polos contrarios. 5. Colocar en los orificios la varilla (rotor) con cuidado

para evitar que la bobina se destruya.6. Colocar un disco en el otro extremo delante para

observar la descomposición de la luz blanca. 7. Poner dos escobillas en la salida de el pedazo de

antena, cuidando que choquen pero que no la detenga y para ajustarlas se utilizan unos tornillos.

8. Pelar los extremos de un cable solo de un lado. 9. Por último poner los cables en la pila de carro y

observar cómo se mueve y funciona. 10.Prueba del funcionamiento del motor eléctrico

22/05/2012 Participación en la feria de ciencias II, para demostrar el funcionamiento del Motor Eléctrico en el concurso de la etapa intramuros.

Desarrollo:5

Motor eléctrico

¿Qué es?Un motor eléctrico es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. El motor eléctrico lo Inventó Michael Faraday En Europa en el año de 1821.

Principio de funcionamiento:

El principio de funcionamiento del motor se basa en la ley de Faraday que indica que cualquier conductor que se mueve en el seno del campo magnético de un imán se generara una D.D.P entre sus extremos proporcional a la velocidad de desplazamiento. Si en lugar de un conductor rectilíneo con terminales en circuito abierto se introduce un anillo conductor con los extremos conectados a una determinada resistencia y se hace girar en el interior del campo, de forma que varíe el flujo magnético abrazado por la misma se detectará la aparición de una corriente eléctrica que circula por la resistencia y que cesara en el momento en que se detenga el movimiento.

Normalmente en un motor se emplea un cierto número de espiras devanadas sobre un núcleo magnético de forma apropiada y también en algunas ocasiones se sustituye el imán permanente creador del campo por un electroimán, el cual produce el mismo efecto cuando se le aplica la corriente excitadora. A este último elemento (Imán o electroimán) se le denomina inductor, el conjunto espiras y núcleo móviles constituyen el inducido.

El sentido de la corriente eléctrica que circula por el inducido está definido mediante la Ley de Lenz que indica que toda variación que se produzca en el campo magnético tiende a crear un efecto en sentido opuesto que compense y anule la causa que la produjo. Si esta ley se aplica a nuestro caso nos indicará que la corriente inducida creará un campo magnético para que se oponga al movimiento de la misma lo que obligará a aplicar un determinada energía para mantener el movimiento la cual dependerá lógicamente de la intensidad de la corriente generada y del valor de la resistencia de carga (Rc), pudiendo calcularse como el producto de la energía consumida en la carga por un número que expresará el rendimiento de la conversión.

Ahora bien, todos los fenómenos expresados corresponden al efecto opuesto al de un motor, es decir, que mediante el sistema descrito se genera una corriente

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eléctrica a partir de un movimiento mecánico, lo que corresponde al principio de funcionamiento de un dinamo, sin embargo, al ser dicho efecto reversible, bastará con invertir los papeles y si en lugar de extraer corriente del inducido se le aplica un determinada tensión exterior, se producirá la circulación de una cierta intensidad de corriente por las espiras y éstas comenzarán a girar, completándose así el motor. Es importante considerar que teniendo en cuenta la ley de Lenz mencionada anteriormente, al girar él, se creará en el mismo una determinada tensión eléctrica, de sentido contrario al exterior que tenderá a oponerse al paso de la corriente para compensar así las variaciones de flujo magnético producidas, denominada fuerza contra electromotriz (FCEM)

Principio de Oersted

Oersted descubrió allá por 1819 que el fenómeno magnético estaba ligado al eléctrico. Si tenemos una carga a una velocidad, ésta generará un campo magnético que es perpendicular a la fuerza magnética inducida por el movimiento en ésta corriente.

Principio de faraday

Aunque los griegos de la antigüedad clásica, descubrieron, Tales de Mileto, que al frotar una barra de ámbar con lana se producía la atracción por parte de la barra de plumas u otros objetos ligeros, y que la piedra metálica de Magnesia, Aristóteles, podía atraer pequeños trozos de hierro, no fue hasta el siglo XIX que William Gilbert, Benjamin Franklin, Charles Coulomb, etc., no empezaron a poner los verdaderos fundamentos físicos de la electricidad y el magnetismo.

A partir del año 1800 con la invención por Alejandro Volta de la pila eléctrica, la investigación en electricidad y magnetismo avanzó de forma muy rápida. La fecha es interesante, pues fue hace relativamente pocos años; en el año 2000, Italia celebro el 200 aniversario del descubrimiento de Volta.

El danés Hans Christian Oersted demostró, hacia 1810, que una corriente eléctrica –cargas eléctricas en movimiento– que circulara por un hilo conductor producía efectos magnéticos: un imán situado cerca del hilo, colocado inicialmente paralelo al hilo, intentaba colocarse perpendicular al mismo cuando por éste circulaba una corriente eléctrica. Los franceses Jean Biot y Félix Savart descubrieron poco después que el campo magnético que se producía disminuía su intensidad de forma proporcional al inverso de la distancia del imán al hilo. Otro francés, Ampere –todos ellos estimulados a la investigación en electricidad por un Napoleón Bonaparte que tenía mucho interés en sus posibles aplicaciones–, descubrió que hilos por los que circulaba corriente en el mismo sentido se atraían, mientras que hilos por los que circulaba corriente en sentido contrario se repelían.

El británico Michael Faraday mejoró el experimento de Oersted haciendo que la corriente circulara por una bobina, muchas vueltas del mismo hilo, en lugar de por sólo una espira. Así, una bobina por la que circulaba corriente se convertía en un

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imán, con su polo norte, su polo sur, y orientándose hacia el Norte igual que una brújula.

Lo que hizo Faraday fue lo siguiente. Con la ayuda de una pila de Volta y una bobina de cobre preparó un primer circuito eléctrico. Su idea era conectar la pila y la bobina para producir un campo magnético potente. Cerca de esta primera bobina colocó una segunda bobina, sin conexión con la primera, y esta segunda bobina la conectó a un galvanómetro, un pequeño imán que le iba a permitir saber si por la segunda bobina circulaba, o no, corriente eléctrica. Su idea era cerrar el primer circuito, conectando la pila de Volta, observando qué sucedía en el galvanómetro, en el segundo circuito, esperando que un movimiento de la aguja del galvanómetro le indicara que había corriente circulando por el segundo circuito cuando circulaba por el primero. Sus primeros experimentos fueron decepcionantes. Nada parecía suceder en el segundo circuito, la aguja del galvanómetro no se movía, cuando la corriente sí circulaba por el primero.

Pero Faraday observó un día que la aguja del galvanómetro sí se movía, muy poco y para volver rápidamente a su situación de reposo, cuando, justo, conectaba el primer circuito. Más atento a partir de entonces, descubrió que la aguja también se movía, saliendo de su reposo, cuando desconectaba el primer circuito. Algunas sesiones experimentales después, ya habían descubierto que la aguja del galvanómetro del segundo circuito se movía siempre que él mantuviese en movimiento la primera bobina, por la que circulaba corriente, cerca de la segunda.

Una vez entendió Faraday que la primera y segundas bobinas debían estar en movimiento relativo para que mientras por la primera circulaba corriente, se indujera circulación de corriente en la segunda, y el galvanómetro se moviera, sustituyó la primera bobina por un imán (ya no había que gastar dinero en mantener activa la pila de Volta), comprobando que siempre que el imán y la bobina conectada al galvanómetro se mantuvieran en movimiento relativo, circulaba corriente por la bobina. Con el imán parado, no había corriente eléctrica. Con el imán en movimiento, se producía corriente eléctrica.

Tal y como lo expresó Faraday:

Para inducir una corriente eléctrica en un circuito, formado por un hilo y que encierra una cierta superficie, el flujo del campo magnético que atraviesa la superficie encerrada debe variar en el tiempo.

Michael Faraday

Realizó contribuciones en el campo de la electricidad. En 1821, después de que el químico danés Oersted descubriera el electromagnetismo, Faraday construyó dos aparatos para producir lo que él llamó rotación electromagnética, en realidad, un motor eléctrico. Diez años más tarde, en 1831, comenzó sus más famosos experimentos con los que descubrió la inducción electromagnética, experimentos que aún hoy día son la base de la moderna tecnología electromagnética.

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Electroimán y aplicaciones del electromagnetismo ¿Qué harías sin electricidad? imagínate una vida sin Internet, televisión, luz eléctrica, microondas... en la actualidad una vida sin electricidad es prácticamente algo inconcebible. Los transformadores se utilizan para transportar la energía eléctrica y éstos funcionan gracias al electromagnetismo.

Se le llama electromagnetismo al campo magnético que se genera eléctricamente. En la vida diaria el electromagnetismo tiene las siguientes aplicaciones.

Electroimán se utiliza en los timbres, para separar latas y clavos en vertederos y en manipulación de planchas metálicas.

Relé se utiliza en interruptores y conmutadores. Alternador máquina que sirve para generar corriente Dínamo se utilizan para obtener corriente continua en los carros. Transformador, sirve para transportar la energía Aparatos de medida para magnitudes eléctricas

Evidencias:

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FERIA DE CIENCIAS II (FÍSICA)

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