Magnetismo y superconductores

	Autores: Fernanda Velazquez y Hernán Ferrari Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Física Temática: Propiedades magnéticas de la materia Nivel: Secundario, ciclo básico Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar

Propósitos generales

Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

La palabra magnetismo viene del latín y significa «imán»: se trata de un fenómeno físico por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción y repulsión sobre otros materiales.

A comienzos del siglo pasado se descubrió que ciertos materiales, al ser enfriados muy por debajo de la temperatura ambiente, presentan propiedades notables. La primera de ellas es que no oponen resistencia al paso de una corriente eléctrica. A esta propiedad se la conoce como superconductividad.

Sin embargo, un superconductor es mucho más que un conductor perfecto ya que además presenta características magnéticas que lo hacen expeler completamente un campo magnético de su interior.

Objetivo de las actividades

Que los alumnos analicen una propiedad que presentan los materiales superconductores asociada con su comportamiento magnético.

Actividad 1

1. Observen el funcionamiento de un pequeño tren de juguete que levita sobre sus vías construidas con potentes imanes. Luego respondan el siguiente cuestionario.

Nota: La temperatura que se alcanza con nitrógeno líquido es de -196 °C y no -166 °C, como aparece en el video por un error tipográfico. Por otra parte, las propiedades magnéticas que producen la levitación en estos superconductores se deben a irreversibilidades en la entrada de campo magnético en ellos y no al efecto Meissner.

a) Expliquen qué es un material superconductor.

b) Expliquen qué es un material diamagnético.

c) Walter Meissner fue el que descubrió las particulares propiedades magnéticas que presentaban los materiales superconductores por debajo de su temperatura crítica. Describan cuáles son estas propiedades.

d) Expliquen mediante un esquema cómo está conformado el tren del experimento.

e) ¿De qué material están compuestas las pastillas superconductoras que se colocan en el tren o en el automóvil de juguete?

f) ¿Qué rol cumplen los 3 imanes y cómo afectan al superconductor las líneas del campo magnético producidas por ellos?

g) ¿Por qué no hay posibilidad de que el tren se desvíe de sus vías?

Actividad 2

1. Observen el siguient e video sobre los cambios en la propiedad de los materiales a bajas temperaturas y luego resuelvan el cuestionario.

a) ¿Qué materiales componen la pastilla superconductora que se encuentra dentro de un recipiente blanco en el video?

b) ¿Qué sucede con las propiedades magnéticas del YBaCuO a temperatura ambiente?

c) ¿Qué sucede con la pastilla al enfriarla a una temperatura de -196 °C utilizando nitrógeno líquido?

d) ¿Qué sucede con un imán al colocarlo arriba de la pastilla en el estado superconductor? ¿El imán es atraído o repelido?

e) ¿Qué sucede al levantar el imán? En este caso, el imán y el superconductor, ¿se atraen o se repelen?

f) ¿Cómo se clasifican los superconductores? ¿Qué sucede con el campo magnético en un superconductor de tipo II?

g) ¿Por qué el imán puede levitar sobre el superconductor y no se desplaza hacia los costados para evitar al superconductor que lo repele?

h) ¿Qué sucede con el imán cuando el superconductor se calienta y vuelve al estado normal?

2. Realicen un informe con el programa Write de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.