Departament de Cincies E viewElectromagnetisme Guia didctica Programa de Formaci per a l’Ensenyament de les Cincies a l’ESO Subdirecci General de Formaci Permanent i Recursos Pedaggics

  • View
    218

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of Departament de Cincies E viewElectromagnetisme Guia didctica Programa de Formaci per a...

Departament de Cincies Experimentals

ElectromagnetismeGuia didctica

Electromagnetisme

Guia didctica

Programa de Formaci per a lEnsenyament de les Cincies a lESO

Subdirecci General de Formaci Permanent i Recursos Pedaggics

Departament dEducaci

Generalitat de Catalunya

Electromagnetisme

Guia didctica

Programa de Formaci per a lEnsenyament de les Cincies a lESO

Subdirecci General de Formaci Permanent i Recursos Pedaggics

Departament dEducaci

Generalitat de Catalunya

J. Lorenzo Ramrez1 (coordinador), M Lourdes Codina2, M Carmen Snchez3

Centres de treball: 1 IES Maria Rbies (Lleida); 2 IES Guindvols (Lleida);

3 IES Ronda (Lleida)

Grup de Fsica i Qumica - ICE UdL

Tant lelectroimant de la portada, com la resta dillustracions dinstruments clssics sn del llibre de Fsica de Ganot (1873).

Presentaci de la seqncia

Els objectius generals de la seqncia Electromagnetisme en ser elaborada han estat:

Permetre la innovaci didctica a travs de la seva utilitzaci com a fil conductor en cursos de formaci.

Propiciar lestudi de lelectromagnetisme en lltim curs de cincies a lESO, contribuint a laprenentatge de les competncies bsiques, per tamb a les especfiques de lrea de cincies.

Contemplar la diversitat de lalumnat

El fil conductor est basat en el context histric en el que es va desenvolupar lelectromagnetisme, intentant, per, encabir situacions quotidianes, aplicacions prctiques, problemtiques socials, etc., a partir dels segents dos problemes:

Com s el magnetisme natural, i com explicar-ho?

Quina relaci hi ha entre el magnetisme i lelectricitat?

La unitat, pensada per lalumnat de 4t dESO, est dividida en dos subunitats que intenten respondre a cadascuna daquestes preguntes a travs una seqncia dactivitats que aborda els segents aspectes:

Propietats de la interacci entre imants

Un model dinterpretaci del magnetisme natural: Model dels dominis

Un model per a la interacci magntica: El camp magntic

La interacci electromagntica

La Terra, el gran imant

Aplicacions prctiques: brixoles, electroimants, motors, etc.

Les activitats densenyament-aprenentatge proposades en la seqncia per lalumnat intenten ser molt variades: diniciaci, de presentaci dels problemes a abordar i dels objectius de la seqncia, dexploraci didees, dintroducci de continguts, de reestructuraci dels coneixements dels estudiants, de lectura i escriptura, de dibuix, dinterpretaci de fenmens i experincies, de debat, de comunicaci, demissi dhiptesis, dexperimentaci, de modelitzaci, dutilitzaci de les TIC, etc.

El material per al professorat inclou activitats opcionals de ms alt nivell, com sn les dinvestigaci, i altres que requereixen ms temps per desenvolupar-les, com poden ser les de construcci daparells.

La seqncia didctica Electromagnetisme s una proposta de treball pel professorat per a ser criticada i adaptada a cada context. Per ajudar al seu anlisi i millora inclou una guia didctica amb comentaris a les activitats i recursos extra, com sn textos histrics o treballs prctics addicionals.

Est elaborada per a ser desenvolupada en sis setmanes de classe (18 hores) com a mnim i t com a referncia lalumnat real dels instituts dels autors i la seva diversitat. En aquest sentit, remarcar que la unitat est farcida dactivitats experimentals, el que permet proposar en cada sessi de classe una activitat manipulativa.

ndex

3Presentaci de la seqncia

Marc didctic de la seqncia7

Per qu lelectromagnetisme?8

Resum de la seqncia dactivitats10

Electromagnetisme: Orientacions didctiques16

Introducci general:16

Forces magntiques:16

Magnetisme natural: Propietats dels imants17

A1- Imant sescriu sense h17

A2- A quins materials atrauen els imants?17

A3- Com sn les forces entre dos imants?18

A4- Els imants no atrauen igual per tot arreu18

A5- Qui atrau a qui, limant al ferro o el ferro a limant?18

A6- (opcional) Potncia dun imant19

A6.- (opcional) Estudi quantitatiu de la fora entre imants: Llei de Coulomb19

A7- La muntanya de limant21

El model dels dominis22

A8- Magnetisme indut i residual22

A9- Magnetisme indut: experincia de Gilbert22

A10- El model dels dominis o com explicar que els imants es comportin com a imants23

A11- Tots els materials imantables actuen com a imants?23

A12- Com fer un imant permanent?23

A12- (opcional) Construcci dun magnetmetre24

Camp magntic25

A13- Lnies de fora del camp magntic creat per un imant.25

A13- (opcional) Construcci dun detector de lnies de camp26

A13- (opcional) Ms lnies de fora26

A13- (opcional) Sobre linters del camp per a explicar les forces a distncia27

A14- Qu representen les lnies de camp?28

Les brixoles i el camp magntic terrestre29

A15- Les brixoles29

A16- Les brixoles i els imants29

A16- (opcional) Construcci duna brixola29

A17- La brixola i la Terra30

A18- Declinaci magntica.30

A18- (opcional) Inclinaci magntica.31

A19- Orientaci en el mapa32

Recapitulaci33

A20- Els imants sn tils33

A21- Els imants sn bons o dolents per a la salut?33

A22- Electrosttica i magnetisme33

Activitats complementries: Els imants i el magnetisme.35

Activitats de resum: Els imants i el magnetisme36

Buscant una possible relaci entre fenmens elctrics i magntics37

A23- Per, hi ha relaci o no entre lelectricitat i el magnetisme?37

Camp magntic generat per un fil conductor39

A24- Interacci entre els imants i el corrent elctric: experincia dOersted39

A24- (opcional) Per qu va funcionar lexperincia dOersted40

A24- (opcional) Construint una proposta de treball40

A25- Lnies de fora41

A26- Creant lnies de fora42

A26- (opcional) La intensitat del camp magntic42

A26- (opcional) La llei de Biot i Savart42

A27- Una regla mnemotcnica per a les lnies de fora43

A28- Aplicant les regles43

Aplicacions de lelectromagnetisme44

A29- Augmentant el camp magntic generat per un fil conductor44

A30- De la teoria a la prctica: Construcci dun electroimant44

A30- (opcional) Construcci dun galvanmetre44

A30- (opcional) Mesura del camp magntic terrestre45

A31- Avantatges dels electoimants47

A32- Construcci de motors47

A33- Aplicacions dels electroimants47

Producci de corrent elctrica mitjanant camps magntics48

A34- Juguem a ser Faraday48

A35- Inducci electromagntica entre un imant i una bobina48

A35- (Opcional) Inducci electromagntica entre bobines49

A35- (Opcional) Inducci electromagntica entre bobines: transformadors49

A36- La dinamo49

A37- El mon desprs dels generadors electromagntics50

La natura del magnetisme natural (opcional)51

A38- Es pot anar ms enll del model dels dominis?51

Activitats complementries: Lelectromagnetisme52

Activitats de resum: Lelectromagnetisme52

Formulari dexperincies cientfiques53

Formulari KPSI: Magnetisme i electromagnetisme53

Annex. Dificultats conceptuals i daprenentatge de lelectromagnetisme54

Annex. Materials i aparells per al treball experimental57

Annex. El camp magntic terrestre59

Dades geomagntiques de Lleida, com a exemple59

Annex: Tipus dimants61

FERRITA61

Neodimi61

SMCO62

ALNICO63

Imants flexibles63

Annex: Ms experincies i treballs prctics65

Imants que leviten65

Fabricar imants amb lajut de la Terra66

Generar corrents elctriques amb el camp magntic terrestre67

Construcci d'una Terreta68

Accelerador magntic (rifle de Gauss)69

Substncies diamagntiques70

Comprovaci amb leds del sentit altern del corrent indut entre un imant i una bobina71

Transferncia energia a travs de bobines71

Els metalls no ferromagntics i els imants72

Fer girar un vas dalumini72

Caiguda dun imant per un tub dalumini73

Moviment dun imant per sobre dalumini o coure73

Annex: Els cientfics i els seus textos74

William Gilbert74

La pedra imant75

Hans Christian Oersted77

Acci dels corrents sobre els imants78

Charles de Coulomb82

Franois Arago83

Jean Baptiste Biot84

Felix Savart84

Andr Marie Ampre85

Accions entre corrents86

Michael Faraday88

Corrents induts89

James Clerk Maxwell94

Consideracions sobre el camp electromagntic96

Referncies bibliogrfiques99

Marc didctic de la seqncia

Aquesta unitat didctica intenta facilitar la introducci de lestudi de lelectromagnetisme en lltim curs de cincies a lESO, trencant amb una tendncia que o b trasllada aquesta part de la fsica al batxillerat o noms la circumscriu als seus aspectes tecnolgics en lassignatura de Tecnologia.

En estudiar les seqncies que apareixen en els llibres de text vam veure que totes elles coincideixen amb les que proposen la recerca i innovaci (Grup Recerca Faraday, 1988; Seminari de Fsica i Qumica, 1988; Pro i Saura, 1996) i que tenen a veure amb la historia de la Fsica (Papp, 1945; Gamow, 1980; Berkson, 1985; Asimov, 1993; Diaz, 2001; Prez i Varela, 2003) i la lgica de la disciplina (Holton i Brussh, 1976; Hewitt, 1999).

Vam analitzar la possibilitat de plantejar un altre fil conductor alternatiu que estigus ms relacionat amb lo quotidi, lo social, lo tecnolgic, etc. i vam trobar una altra possi

Recommended

View more >