8f - conectando en paralelo
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Discovery Box – Energía y Electricidad
Conectando en paralelo
Participan:
Fundación SIEMENS Alianza Pequeños Científicos
Universidad de los Andes 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]
Guía para el profesor o la profesora de los grados 4to y 5to de primaria.
Discovery Box – Energía y Electricidad Actividad 8 – Conectando en paralelo
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Descripción de la experiencia
La configuración que se prueba ahora es la conexión en paralelo, donde hay tantos caminos de corriente como componentes conectados en
paralelo al circuito.
Los estudiantes exploran el comportamiento del voltaje y la corriente
eléctrica al quitar o colocar componentes 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.
La analogía con el sistema hidráulico sigue utilizándose para construir
relaciones entre los componentes de cada sistema y entre las configuraciones de los circuitos.
La actividad para explorar el entorno continúa con la construcción de la analogía entre los sistemas domésticos de agua y electricidad. En esta
oportunidad se propone construir un mapa del recorrido de cada elemento por la casa.
La participación de los familiares y amigos es fundamental para el
desarrollo de esta serie de ejercicios de contexto.
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Objetivos
Los estudiantes conectarán componentes en paralelo y analizarán el
comportamiento de estos circuitos comparándolos con el sistema hidráulico.
Identificarán cómo cambia la corriente y el voltaje cuando se agregan
componentes en paralelo a la batería.
Preparación logística
Duración estimada
Una sesión de 90 minutos
El espacio de trabajo
Es deseable un espacio de trabajo amplio, bien iluminado y con 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
Cada equipo de 4 estudiantes cuenta con la siguiente cantidad de
material: 1 batería, 6 caimanes, 3 rosetas, 3 bombillos, 1 motor, 1 zumbador.
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Orientaciones disciplinares (Para el profesor o la profesora)
Las siguientes orientaciones disciplinares están escritas para apoyar
conceptualmente el trabajo del profesor o la profesora.
La descripción del trabajo con los estudiantes en el aula está descrita en la
siguiente sección: Orientaciones Didácticas.
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 ramas en paralelo se coloquen.
El valor de la corriente en cada rama depende del valor de la resistencia
que se hayan conectado en cada una. También se puede calcular mediante la ley de Ohm:
sistenciaRe
Voltaje
Corriente R
VI =
El voltaje, en cambio, se mantiene constante para todas las ramas y su
valor es el mismo que el voltaje de la batería.
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:
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Componentes en paralelo
Todos reciben el mismo voltaje, pero la corriente que pasa por cada uno depende de su resistencia. La corriente total es la suma de las corrientes de cada rama.
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. La batería de mayor voltaje “carga” a la otra. Finalmente es como tener una sola batería del mismo voltaje pero en capacidad de entregar el doble de corriente.
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Orientaciones didácticas
La actividad ocurre en cuatro momentos:
El primero para recordar la sesión anterior, de circuitos conectados en serie y la analogía con el sistema hidráulico.
El segundo de exploración de ideas para identificar los referentes previos y seguir construyendo relaciones entre sistemas.
El tercero de experimentación en el que los estudiantes prueban conectando componentes en paralelo.
Y el cuarto de cierre y reflexión en el que se obtienen conclusiones acerca de los circuitos armados.
Recordar la sesión anterior
El profesor o la profesora organizará equipos de 4 estudiantes y dará las
indicaciones generales para esta actividad.
La actividad empieza con un recuento de lo ocurrido en la sesión anterior, puede apoyarse de las siguientes preguntas:
• ¿Qué ocurre con la corriente eléctrica en un circuito en serie
cuando se colocan o se quitan componentes? • ¿Por qué en los circuitos eléctricos el interruptor se conecta en
serie con el bombillo o con el motor? • ¿Cómo representamos un circuito en serie en un sistema
hidráulico?
También se pueden hacer algunas preguntas sobre la experiencia “para
explorar el entorno”:
• ¿Cuáles componentes conforman el sistema hidráulico y cuáles
el eléctrico? • ¿Los dos sistemas son iguales?, ¿en qué se parecen y en que se
diferencian?
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Exploración de ideas
La exploración de ideas previas puede continuar con la analogía del
sistema hidráulico:
• Piensa en la misma situación del tanque de agua elevado a cierta altura del suelo. Ahora tiene conectados dos tubos del mismo grosor para la salida de agua. o ¿Qué pasa con el agua que está en el
tanque? o ¿Qué pasa si uno de los tubos es más
grueso que el otro?
La experimentación
Para empezar cada equipo deberá reasignar los roles de sus integrantes y
recordar las tareas que le corresponde a cada uno.
El profesor o la profesora puede sugerir algunas situaciones para que los estudiantes construyan hipótesis sobre lo que pasará en el momento de
experimentación.
• Recuerda nuevamente el circuito sencillo: Batería-Bombillo
(Ayudaría dibujarlo en el tablero). • ¿Qué pasaría si colocamos otro bombillo al lado del primero,
en paralelo? o ¿Cómo sería el camino (o los caminos) de corriente? o ¿qué pasaría con la luz de los bombillos?
• ¿Y si colocamos otro bombillo más en paralelo? 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?
Los estudiantes pueden discutir sus hipótesis en el equipo y luego el
vocero participa en la charla. Es importante que el profesor o la profesora incentive a los estudiantes para que defiendan sus
opiniones con argumentos claros.
Luego de la discusión anterior el profesor o la profesora reunirá a todo el
grupo para recordarle las normas de seguridad vistas en las
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grupo para recordarle las normas de seguridad vistas 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.
El encargado de los materiales deberá ir por 1 batería, 3 bombillos, 3
rosetas, 1 motor, 1 zumbador y 6 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 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 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 vocero
del equipo sigue siendo el encargado de responder después de que el grupo ha discutido las preguntas:
• ¿Por dónde circula la corriente? • ¿Cuántos caminos de corriente hay en el circuito? • ¿Qué ocurre si desconectamos uno de los bombillos? • ¿Por qué el resultado es diferente a la conexión en serie?,
¿Qué diferencias encuentran?
El profesor o la profesora deberá indicar al 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 será el único encargado de anunciar la respuesta del equipo:
• ¿Creen que la corriente cambia 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?
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o todos los componentes en paralelo? • ¿Qué pasará si conectamos dos baterías en paralelo?
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 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 por los resultados:
• ¿Qué ocurre con el motor y el bombillo conectados en
paralelo? • ¿Qué ocurre cuando el motor se frena?, ¿por qué no se apaga
el bombillo? • ¿Qué ocurre con el zumbador y el bombillo conectados en
paralelo? , y ¿qué ocurre cuando están todos los componentes?
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• ¿Qué pasa con los bombillos cuando la segunda batería se conecta en paralelo?
• La corriente de los componentes en paralelo se suma, ¿qué pasa con el voltaje?
El cierre y la reflexión
El profesor o la profesora debe reorganizar el grupo para retomar la situación con la que se abrió la actividad y para hacer la comparación entre
las conexiones serie y paralelo.
• ¿Cómo se representa un bombillo en paralelo a un zumbador utilizando la analogía del tanque de agua?
• ¿Cómo se representan dos baterías conectadas en 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 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.
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Para explorar el entorno
Construyendo mapas
En la sesión anterior los estudiantes identificaron los componentes que
hacen parte de los circuitos eléctricos e hidráulicos de sus casas.
Encontraron cables, tuberías, lavamanos, electrodomésticos, bombillos,
etc. y consultaron sobre las hidroeléctricas y las fuentes hídricas.
En esta segunda parte el objetivo es dibujar un mapa del recorrido que
realiza el agua y la electricidad por la casa.
Los estudiantes deben consultar con sus familiares y amigos. Les pueden
hacer preguntas como: • ¿Sabes cómo se distribuye la energía eléctrica o el agua por la
casa? • ¿En dónde empieza el recorrido, por donde pasa y en donde
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 se 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 manera de ejemplo de lo que los
estudiantes podrían lograr en la construcción de un mapa del recorrido de la electricidad por sus casas.
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