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Las mil caras de la electricidad
Actividad 4: Y la electricidad se transformó en calor
Actividades:
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Actividad 1:
Verdades y mentiras sobre la electricidad

Actividad 2:
¿De dónde viene la electricidad que utilizamos?
Actividad 3:
Resistencia
Actividad 4:
Y la electricidad se transformó en calor
Actividad 5:
Construir un electroimán
Actividad 6:
Y la electricidad se transformó en sonido
Actividad 7:
La llave cambiante
Actividad 8:
¿Contamina la electricidad?
Actividad 9:
Consumir menos, pero ¿cómo?
Actividad 10:
Revista de electricidad
La electricidad tiene múltiples usos, uno de ellos es proporcionar calor, gracias al cual podemos cocinar, planchar, calentarnos, etc. Con un sencillo experimento los alumnos y alumnas observarán cómo la electricidad se convierte en calor, realizando una sierra eléctrica para cortar poliespan o gomaespuma. De esta forma además obtendremos un circuito eléctrico. Pero, ¿cuál es la diferencia entre un circuito en serie y uno en paralelo?

Necesitaréis...

Una tabla de madera de balsa de 50 x 25 cm (o cuelquier otro tipo de madera blanda), dos clavos de 10 cm, un martillo, hilo de cobre fino y grueso (pelados), una bombilla, 6 trozos de cable, una pila de petaca, 2 conectores triples (se pueden sustituir por dos llaves o dos arandelas), un trozo de poliespan o gomaespuma y un galvanómetro para cada equipo de trabajo.

Organización y desarrollo

Esta experiencia se organiza en tres fases. En la primera se realizará una sierra eléctrica -con lo que tenemos un circuito eléctrico-, en la segunda se elaborará un circuito en serie y otro en paralelo utilizando la sierra; en la tercera se exponen las conclusiones de los experimentos.
A la hora de realizar el experimento conviene tener en cuenta:

• Antes de comenzar el experimento y durante su desarrollo, invitar al alumnado a plantear hipótesis de trabajo: ¿qué sucederá?
• Introducir modificaciones en el experimento a partir de las explicaciones del alumnado, para ver qué ocurre.
• Realizar los experimentos en grupos de 3 ó 4 personas.
• Anotar las conclusiones y observaciones realizadas.
• Guardar las normas de seguridad (el hilo de cobre al calentarse, quema).
• Utilizar un galvanómetro, para medir la intensidad de la corriente pues es difícil distinguirla por la intensidad de luz de las bombillas.
• Estos experimentos deben realizarse con la supervisión del profesorado.

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Fase 1: La sierra eléctrica

Los pasos a seguir para montar nuestra sierra eléctrica serán los siguientes:

• Clavar los clavos en los extremos de la tabla de forma que queden altos, uno frente a otro y enrollar el hilo de alambre en la cabeza de los clavos de forma que quede tenso, tal y como aparece en la imagen.
• Enganchar dos cables, uno a cada clavo y conectar los extremos libres a la pila. ¿Qué creéis que sucederá?, ¿qué sucede realmente? El hilo de cobre debe calentarse.
• Cortar un trozo de poliespan o gomaespuma pasándolo por el hilo.
• A continuación, cambiar el hilo de cobre fino por otro más grueso. ¿Qué sucede?, ¿se calienta de la misma forma el hilo?, ¿corta de igual modo el hilo grueso que el fino?

Explicación: Cuando la corriente eléctrica circula por un conductor, el hilo de cobre, su temperatura aumenta proporcionalmente a la resistencia que ofrece el conductor y al cuadrado de la intensidad de la corriente. Es el efecto de Joule y en él se basan las bombillas incandescentes y los fusibles. Cuanto mayor es la resistencia que presenta un conductor al paso de la corriente, mayor será su calentamiento.
El cable puede hacerse muy resistente y partirse.
Ahora, aprovechando que tenemos una sierra eléctrica, vamos a ver los dos tipos de circuitos que se pueden conectar. Hay dos formas básicas: en serie y en paralelo.

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Fase 2: Circuitos en serie y en paralelo

A continuación se describien los pasos a seguir para montar un circuito en serie y otro en paralelo:
• Para hacer el circuito en serie, conectar todos los componentes (pilas, hilo conductor, bombilla y cables) en un circuito cerrado tal y como aparece en la imagen. ¿Qué ocurre?
• Para hacer el circuito en paralelo, conectar los componentes tal y como aparece en la imagen. Los conectores en este caso tendrán tres bornes de forma que se divida el circuito en dos ramales, uno va a la sierra y el otro a la bombilla. ¿Qué ocurre?, ¿se ilumina más la bombilla cuando el circuito está en serie que en paralelo?

Circuito en serie
Circuito en paralelo
Explicación:
Circuito en serie: La bombilla se enciende. La bombilla tiene mucha resistencia. Al haber más resistencia por el circuito pasa menos corriente. Es decir la intensidad es menor. Como el calor "liberado por una parte del circuito" depende de la intensidad, el calor liberado por la sierra es menor.

Circuito en Paralelo: La bombilla No se enciende. A diferencia del caso anterior, la corriente dispone de varios caminos para llegar de un polo de la pila al otro. La bombilla presenta mas resistencia, es un camino difícil, por lo tanto, muy pocos electrones pasarán por ella, sólo algunos aventureros, pero en cualquier caso insuficientes para encenderla.
El resto del pelotón pasará por el cable y lo calentará.
La conexión en paralelo no reduce casi nada la intensidad que pasa por la sierra, pues el camino alternativo (bombilla) es muy resistivo, es muy difícil.

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Fase 3: Concluir y debatir

Una vez realizados los experimentos los grupos exponen sus conclusiones y se debate en torno a las siguientes cuestiones:

• En estos experimentos se observa cómo la energía eléctrica se transforma en calor, ¿qué aparatos y electrodomésticos utilizan la energía eléctrica para transformarla en calor?
• ¿Qué se necesita para que funcione un circuito eléctrico?
• ¿Cuál es la diferencia entre un circuito en serie y uno en paralelo?

Explicación: Los circuitos deben estar cerrados para que fluya la corriente, pero hay dos formas en las que pueden conectarse. Cuando los componentes están en un circuito sencillo, se dice que están conectados en serie. Si los dividimos en ramales, están conectados en paralelo tal y como se ilustra en el experimento. Si la corriente eléctrica tiene un camino más fácil, es decir con menos resistencia, para pasar, se puede producir un cortocircuito.



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