Magnetismo. Imanes permanentes

	Autor: Hernán Ferrari Responsable disciplinar: Silvia Blaustein Área disciplinar: Física Temática: Magnetismo. Propiedades magnéticas. Imanes permanentes. Electroimanes 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

Los fenómenos magnéticos fueron conocidos por los antiguos griegos. Fue Oersted quien evidenció por primera vez en 1820 que una corriente eléctrica genera un comportamiento equivalente al de un imán.

En el interior de la materia, existen pequeñas corrientes cerradas al movimiento de los electrones que contienen los átomos; cada una de ellas origina un microscópico imán. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones, sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas. En cambio, si todos los imanes se alinean, actúan como un único imán y en ese caso se dice que la sustancia se ha magnetizado. Por último, si se coloca un material en un fuerte campo magnético producido por un imán permanente o por una corriente eléctrica, este puede magnetizarse.

Los imanes se utilizan de diversas maneras: bocinas, cierres de puertas, motores eléctricos, tarjetas magnéticas, detectores de metales, brújulas, auriculares, grúas, generadores de electricidad, entre otras muchas aplicaciones.

Objetivo de las actividades

Que los alumnos conozcan la historia del magnetismo y de los materiales magnéticos, así como las múltiples aplicaciones en las que se pueden encontrar materiales con estas propiedades.

Actividad 1. Imanes permanentes y electroimanes

1. Miren los siguientes videos:

a) Describan de qué manera se utilizan imanes para acelerar un carro de una montaña rusa, comparando las velocidades de esta con la de un dispositivo mecánico. ¿Por qué se utilizan imanes y electroimanes, y no solamente imanes permanentes?

b) Enumeren por lo menos diez aplicaciones donde se utilizan imanes, según lo que se muestra y menciona en los videos.

c) ¿Qué materiales son atraídos por un imán y cuáles no lo son?

d) ¿En qué se basa el funcionamiento de un electroimán y qué diferencia tiene con un imán permanente?

e) ¿Cuál fue la primera herramienta realizada por el ser humano en la que se utilizaban imanes para orientarse, y en qué se basa su funcionamiento? Realicen una breve descripción histórica de su desarrollo.

f) Oersted, Faraday y Maxwell describieron la relación entre corrientes eléctricas y magnetismo. Expliquen brevemente estas relaciones. ¿Qué aplicaciones se realizaron utilizando estas relaciones hace más de cincuenta años?

g) Describan el funcionamiento de un motor eléctrico, base de todo aparato que tenga algún elemento que gire utilizando electricidad. Busquen diez aparatos que tengan este tipo de motores.

2. Realicen un informe en el programa Write de sus equipos portátiles sobre los pasos realizados en la actividad, los gráficos de posición de los cuerpos que puedan medir y las conclusiones a las que pueden arribar.

Actividad 2. Imanes modernos y aplicaciones en la medicina

1. Miren los siguientes videos:

a) ¿Cuáles son los cuatro elementos con los que se obtuvieron imanes permanentes al comienzo del siglo pasado?

b) ¿Qué proceso se realiza para magnetizar estos imanes luego de realizar la aleación de los cuatro elementos en un horno a altas temperaturas?

c) ¿Dónde se colocan imanes permanentes para obtener microondas (las mismas que se utilizan en las cocinas para calentar alimentos) y cómo se denominan estos dispositivos?

d) ¿Qué electrodomésticos –visuales y sonoros– utilizaban veinte años atrás el magnetismo para su funcionamiento? (Aunque existen versiones más modernas basadas en la óptica.)

e) ¿Qué nuevo material magnético permitió reducir los costos y los tamaños de las aplicaciones con imanes? Describan brevemente el proceso de producción de estos materiales.

f) ¿De qué elementos está hecha la nueva generación de imanes, de mayor intensidad que los anteriores? Enumeren cinco dispositivos a los que se les pudo reducir de forma significativa su tamaño a partir del uso de estos materiales. ¿Cómo se clasifican los materiales? (Tengan en cuenta si son atraídos o repelidos por un imán.) ¿Cómo es la fuerza de atracción en el primer caso, comparada con la fuerza de repulsión de los materiales en el segundo caso?

g) Describan el principio que utiliza la resonancia magnética por imágenes para estudiar el cuerpo humano y sus posibles enfermedades.

2. Realicen un informe en el programa Write de sus equipos portátiles, sobre los pasos realizados en la actividad, los gráficos de posición de los cuerpos que puedan medir y las conclusiones a las que pueden arribar.