Lección Teach
Campo magnético: distancia y corriente
Actividad autónoma de secundaria (15–16 años): los estudiantes usan el laboratorio remoto de Campo Magnético para investigar cómo cambia el campo con la distancia al conductor y con la corriente.
Resultados de aprendizaje
Describir cómo un conductor recto con corriente genera un campo magnético a su alrededor.
Usar el laboratorio remoto para registrar filas de distancia y campo magnético con 4 A.
Explicar con datos que el campo aumenta al acercarse al conductor.
Comparar corrientes a distancias parecidas usando filas de referencia etiquetadas.
Convertir distancias de centímetros a metros cuando se use 1/r.
Redactar una conclusión con afirmación, evidencia, razonamiento y una limitación.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
Plantear el modelo
9 min
Vas a investigar una pregunta concreta: ¿cómo cambia el campo magnético cuando el sensor se acerca a un conductor con corriente, y qué pasa si la corriente es mayor?
Antes de abrir el laboratorio, usa este vocabulario:
- Corriente eléctrica: movimiento ordenado de cargas. En la actividad se mide en amperios, A.
- Conductor: material por el que puede circular corriente. Aquí es un conductor recto, parecido a un cable.
- Campo magnético, B: efecto magnético alrededor del conductor. En la pantalla se lee en militeslas, mT.
- Sensor Hall: sensor que mide el campo magnético en el punto donde está colocado.
- Distancia, r: separación entre el sensor Hall y el conductor. En la pantalla se lee en centímetros, cm.
- Comparación controlada: comparación justa en la que cambias solo una variable importante. Para comparar corrientes, usa distancias iguales o muy parecidas.
- Punto atípico: dato que se aleja mucho de los datos cercanos. No se borra sin explicación; se marca y se revisa.
Un conductor recto por el que circula corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En este laboratorio, un sensor Hall se acerca al conductor mientras la corriente se mantiene fija durante la ejecución. Tu tarea no es demostrar una fórmula perfecta: es usar datos reales para defender un patrón y reconocer límites.
Montaje del laboratorio remoto
El laboratorio usa un sensor Hall para medir el módulo del campo magnético a diferentes distancias de un conductor recto con corriente.
Modelo de conductor recto
El modelo de conductor recto ayuda a pensar el patrón: a distancia parecida, una corriente mayor suele dar un campo mayor; con corriente fija, el campo aumenta cuando el sensor está más cerca.
Elige una opción. En esta investigación, ¿cuál es la fuente del campo magnético que se mide?
Elige una opción. Según el modelo de la regla de la mano derecha para un conductor recto, ¿qué ocurre con la dirección del campo magnético alrededor del cable?
Responde con 2-3 frases. Antes de abrir el laboratorio, predice dos patrones: qué debería ocurrir con B cuando el sensor se acerca a corriente fija, y qué debería ocurrir con B cuando la corriente es mayor a una distancia parecida.
Planificar una medida justa
9 min
En esta actividad seguirás una ruta concreta: ejecutas 4 A en el laboratorio y tomas filas de la traza mientras el sensor se mueve. Después comparas esa observación con filas de referencia ya etiquetadas para otras corrientes. El laboratorio no permite escribir cualquier distancia a mano; por eso, tu comparación debe usar filas de distancia parecida, no puntos inventados.
Flujo de trabajo
Usa un flujo consistente: tu evidencia directa sale de 4 A y la comparación de corriente usa filas de referencia etiquetadas.
Elige una opción. ¿Qué plan da la comparación más sólida entre corrientes?
Responde con un plan de 3-5 frases. Incluye que observarás 4 A en el laboratorio, qué filas de distancia compararás, cómo usarás las filas de referencia para otras corrientes, y qué tabla o gráfica usarás para justificar tu conclusión.
Recoger y procesar evidencia
22 min
Abre el laboratorio, observa una ejecución de 4 A y registra datos. No necesitas descargar nada del laboratorio para completar esta actividad: copia a mano las filas visibles que necesitas.
Abrir el laboratorio de Campo Magnético
Usa 4 A como corriente de trabajo.
Pulsa
Acercar automáticamentepara ejecutar el movimiento del sensor. El sensor se acerca desde unos 20 cm hasta unos 1,5 cm; en tu traza, busca filas cercanas a 20 cm, 10 cm, 5 cm y 2 cm.Copia la corriente, la distancia en cm y el campo magnético en mT. No cambies las unidades de la pantalla al copiarlas.
Registra tus filas de 4 A como
observado 4 A.Para comparar corrientes, usa las filas de referencia etiquetadas que aparecen debajo.
Usa las siguientes filas de referencia para comparar corrientes con una ruta común de clase. Copia en tu tabla de evidencia las filas que necesites y escribe referencia en la columna "Repetición/fuente". No las mezcles como si fueran datos observados por ti en directo.
Filas de referencia que puedes copiar:
- 4 A: 20 cm -> 0.0041 mT; 10 cm -> 0.0092 mT; 5 cm -> 0.0182 mT; 2 cm -> 0.0382 mT.
- 8 A: 20 cm -> 0.0080 mT; 10 cm -> 0.0165 mT; 5 cm -> 0.0333 mT; 2 cm -> 0.0796 mT.
- 12 A: 20 cm -> 0.0107 mT; 10 cm -> 0.0249 mT; 5 cm -> 0.0470 mT; 2 cm -> 0.1108 mT.
- 16 A: 20 cm -> 0.0140 mT; 10 cm -> 0.0311 mT; 5 cm -> 0.0624 mT; 2 cm -> 0.1332 mT.
Ahora rellena tu tabla de evidencia. Cada fila representa una distancia para una corriente. Copia current_a, distance_cm y magnetic_field_mt desde el laboratorio o desde la tabla de referencia; calcula distance_m dividiendo los cm entre 100; calcula inverse_distance_m_inv como 1 / distance_m; y completa source_or_repeat con observado 4 A, observado 8 A, referencia u otra etiqueta clara. Usa la columna de notas para indicar si una fila parece un punto atípico.
Evidencia del campo magnético
Registra al menos ocho filas. Cada fila debe tener corriente en A, distancia en cm, distancia en m, 1/r en m^-1, campo magnético en mT y origen. Usa tus filas observadas de 4 A y filas de referencia etiquetadas para comparar corrientes. Convierte distance_cm a distance_m antes de calcular inverse_distance_m_inv.
| Corriente A | Distancia cm | Distancia m | 1/r m^-1 | Campo magnético mT | Repetición/fuente | Notas o posible punto atípico |
|---|---|---|---|---|---|---|
Para la gráfica, 1/r significa "uno dividido entre la distancia en metros". No tienes que demostrar una fórmula: lo usarás como una forma sencilla de comprobar si los puntos cercanos al conductor tienen más campo que los lejanos.
Introduce un número y una explicación breve. Convierte 5 cm a metros y calcula 1/r en m^-1.
Buscar el patrón
10 min
Las gráficas ayudan a ver el patrón sin memorizar una fórmula. Primero compara B con la distancia para tu observación de 4 A. Después compara B a distancias parecidas para varias corrientes usando las filas de referencia etiquetadas. Si haces una gráfica con 1/r, úsala solo como ayuda: el laboratorio real no tiene por qué dar una línea perfecta.
Plantilla de gráfica
Usa esta plantilla como guía de organización. Representa primero tus propias filas de la tabla, usa otro color o etiqueta para las filas de referencia y después decide qué patrón apoya la evidencia.
Gráfica o evidencia
Adjunta o referencia una gráfica hecha por ti o revisada por el profesor a partir de tu tabla. Debe mostrar una de estas opciones: B frente a distancia para una corriente, B frente a 1/r, o una comparación entre corrientes a distancia parecida. No copies una gráfica de referencia terminada como si fuera tu propia evidencia.
Elige una opción. Para una corriente fija, ¿qué gráfica es más útil si quieres comprobar cualitativamente el modelo de conductor recto?
Responde con 2-4 frases. Si una fila es mucho mayor que las filas cercanas de la misma ejecución, ¿cómo decidirás si conservarla, repetirla o marcarla como posible punto atípico?
Responde con 2-4 frases y al menos dos números. Usa tu tabla para comparar el campo magnético a la misma distancia, o a una distancia parecida, para 4 A y otra corriente de referencia. Di claramente qué filas son observadas y cuáles son de referencia. ¿Qué sugiere la comparación sobre la relación entre corriente y B?
Hacer una afirmación científica
8 min
Redacta ahora una conclusión que un profesor de Física pueda corregir con rapidez. Usa afirmación, evidencia, razonamiento e incertidumbre.
Responde con 1-2 frases. Nombra una razón por la que el laboratorio real puede no seguir perfectamente el patrón ideal. Usa el montaje, el sensor Hall, las unidades o el entorno en tu explicación.
Responde con un párrafo de 5-7 frases. Incluye: (1) cómo cambia B con la distancia, (2) cómo cambia B con la corriente a distancias parecidas, (3) al menos dos números de tu tabla o gráfica, (4) si algún dato era observado o de referencia, y (5) una incertidumbre o limitación.
Extensión opcional
15 min
Úsala solo si tu profesor asigna la versión larga.
Responde con 3-5 frases o una mini-tabla. Elige una ejecución de corriente y estima si B/I cambia de forma parecida a 1/r. ¿Qué necesitarías calcular para reforzar esa comparación sin tratar la fórmula ideal como una respuesta exacta?