Transformaciones Conceptuales y Procedimentales de los ...
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Transformaciones Conceptuales y Procedimentales de los Estudiantes en la Comprensión del Circuito Eléctrico Simple Gerardo Cely Rodríguez Universidad Distrital Francisco José De Caldas Facultad de Ciencias y Educación Maestría en Educación Bogotá, D. C. 2018
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Transformaciones Conceptuales y Procedimentales de los Estudiantes en la Comprensión
del Circuito Eléctrico Simple
Gerardo Cely Rodríguez
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Facultad de Ciencias y Educación
Maestría en Educación
Bogotá, D. C.
2018
Transformaciones Conceptuales y Procedimentales de los Estudiantes en la Comprensión
del Circuito Eléctrico Simple
Gerardo Cely Rodríguez
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de Magister en
Educación
Dr. Jaime Duván Reyes Roncancio
Universidad Distrital Francisco José De Caldas
Facultad de Ciencias y Educación
Maestría en Educación
Bogotá, D. C.
2018
3
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................................ 10
Abstract ......................................................................................................................................... 11
Introducción .................................................................................................................................. 12
Problema de investigación .......................................................................................................... 144
Pregunta de investigación ....................................................................................................... 155
Preguntas orientadoras ............................................................................................................ 155
¿Porque es importante hacer esta investigación? .................................................................... 155
Objetivos ..................................................................................................................................... 166
General .................................................................................................................................... 166
Específicos .............................................................................................................................. 166
1. Referentes Conceptuales ......................................................................................................... 177
1.1 Aspectos históricos del circuito eléctrico ......................................................................... 177
1.2 Problemática de la enseñanza del circuito eléctrico ......................................................... 199
1.3 El circuito eléctrico simple en los libros de texto ............................................................... 30
2. Referentes Metodológicos ...................................................................................................... 411
2.1 Investigación acción como enfoque metodológico ........................................................... 411
2.1.1 Test de intereses relacionados con los fenómenos eléctricos .................................... 422
2.1.2 Diseño de cuatro talleres-laboratorio ......................................................................... 422
2.1.3 Registro fotográfico ................................................................................................... 422
2.1.4 Diario de campo como herramienta complementaria de las observaciones .............. 433
2.2 fases de los procesos de la investigación .......................................................................... 444
4
2.2.1 Consulta documental sobre la enseñanza de la electricidad ...................................... 444
2.2.2 Diseño de los talleres ................................................................................................. 455
2.2.3 Validación con expertos ............................................................................................. 466
3. Resultados y Análisis ................................................................................................................ 50
3.1 Análisis del test de intereses ............................................................................................... 50
3.2 Análisis de los talleres ...................................................................................................... 511
3.2.1 Taller 1 ....................................................................................................................... 511
3.2.1.1 El Modelo unipolar ............................................................................................. 522
3.2.1.2 Analogía: Transmisión por contacto ................................................................... 533
3.2.1.3 Síntesis de la situación 1 ..................................................................................... 544
3.2.1.4 Situación 2 .......................................................................................................... 555
3.2.1.5 Síntesis de la situación 2 ..................................................................................... 577
3.2.1.6 Situación 3 ............................................................................................................ 58
3.2.1.7 Síntesis de la situación 3 ....................................................................................... 59
3.2.1.8 Situación 4 ............................................................................................................ 60
3.2.1.9 Síntesis de la situación 4 ..................................................................................... 622
3.2.1.10 Situación 5 ........................................................................................................ 633
3.2.2 Taller 2. ...................................................................................................................... 633
3.2.2.1 Situación 1 .......................................................................................................... 633
3.2.2.2 Situación 2 .......................................................................................................... 666
3.2.2.3 Síntesis de la situación 2 ....................................................................................... 67
3.2.2.4 Situación 3 .......................................................................................................... 677
3.2.2.5 Síntesis de la situación 3 ..................................................................................... 699
5
3.2.2.6 Situación 4 ............................................................................................................ 70
3.2.2.7 Síntesis de la situación 4 ..................................................................................... 711
3.2.3 Taller 3 ....................................................................................................................... 722
3.2.3.1 Situación 1 .......................................................................................................... 722
3.2.3.2 Síntesis de la situación 1 ..................................................................................... 744
3.2.3.3 Situación 2 .......................................................................................................... 755
3.2.3.4 Síntesis de la situación 2 ..................................................................................... 777
3.2.4 Taller 4 ....................................................................................................................... 788
3.2.4.1 Situación 1 .......................................................................................................... 788
3.2.4.2 Situación 2 .......................................................................................................... 799
3.2.4.3 Síntesis de la Situación 2 .................................................................................... 822
3.2.4.4 Situación 3 .......................................................................................................... 822
3.2.4.5 Síntesis de la situación 3 ..................................................................................... 833
4. Conclusiones ........................................................................................................................... 855
Referencias .................................................................................................................................. 899
Anexos ........................................................................................................................................ 944
6
Lista de Figuras
Pág.
Figura 1. Campo eléctrico en un punto. ..................................................................................... 233
Figura 2. Líneas de campo equipotenciales ............................................................................... 233
Figura 3. Campo eléctrico placas paralelas. ............................................................................... 244
Figura 4. Circuito eléctrico. ........................................................................................................ 244
Figura 5. Representación de los campos electromagnéticos en un circuito ............................... 299
Figura 6. Sentido convencional de la corriente .......................................................................... 311
Figura 7. Tubo de rayos catódicos ............................................................................................. 322
Figura 8. Necesidad de cables conductores ................................................................................ 322
Figura 9. Representación del campo eléctrico ........................................................................... 322
Figura 10. Trayectoria cerrada en un circuito ............................................................................ 333
Figura 11. Millikan y el circuito eléctrico .................................................................................. 344
Figura 12. Diferencia de potencial ............................................................................................. 344
Figura 13. Carga adquirida por placas paralelas ........................................................................ 355
Figura 14. Conexión de condensadores...................................................................................... 355
Figura 15. Movimiento de electrones ......................................................................................... 366
Figura 16. Flujo continuo de carga............................................................................................. 366
Figura 17. Símbolos de los circuitos .......................................................................................... 377
Figura 18. Transformación de energía en el circuito ................................................................. 388
Figura 19. Resistencia interna .................................................................................................... 399
Figura 20. Corriente y resistencias ............................................................................................... 40
Figura 21. Ciclos de la investigación acción .............................................................................. 422
7
Figura 22. Fase 1: Metodología.................................................................................................. 477
Figura 23. Fase 2: Metodología.................................................................................................. 488
Figura 24. Fase 3: Metodología.................................................................................................. 499
Figura 25. Grupos construyendo su primer circuito ................................................................... 522
Figura 26. Representaciones de las fuentes de energía .............................................................. 588
Figura 27. Representación de los circuitos elaborados con interruptor ..................................... 622
Figura 28. Representaciones de las interacciones del imán y la brújula .................................... 655
Figura 29. Representaciones sobre el contenido de la caja negra .............................................. 688
Figura 30. Construcción de un circuito con dos bombillos ........................................................ 733
Figura 31. Representaciones sobre la solución de la situación 2 ............................................... 755
Figura 32. Representaciones de los circuitos con dos baterías .................................................. 788
Figura 33. Empleando dos baterías para obtener diferente brillo al de la situación 1 ............... 811
Figura 34. Representaciones de los montajes de la linterna ....................................................... 833
8
Lista de Cuadros
Pág.
Cuadro 1. Explicaciones alternativas .......................................................................................... 266
Cuadro 2. Síntesis de resultados test de intereses ......................................................................... 50
Cuadro 3. Transcripción de resultados taller 1 ........................................................................... 511
Cuadro 4. Explicaciones del encendido del bombillo ................................................................. 555
Cuadro 5. Fuentes de energía ...................................................................................................... 588
Cuadro 6. Función del interruptor y demás elementos del circuito .............................................. 60
Cuadro 7. Análisis de las interacciones imán y brújula .............................................................. 633
Cuadro 8. Análisis interacción brújula y circuito ....................................................................... 666
Cuadro 9. Análisis de las explicaciones del contenido de la caja negra ..................................... 677
Cuadro 10. Análisis de las explicaciones de la historieta ............................................................. 70
Cuadro 11. Análisis de la comparación de circuitos de 1 y 2 bombillos .................................... 722
Cuadro 12. Síntesis de las explicaciones del circuito en paralelo ............................................... 766
Cuadro 13. Análisis de las explicaciones de acuerdo a la conexión de baterías ......................... 799
9
Lista de Anexos
Pág.
Anexo 1. Test de Intereses ........................................................................................................ 944
Anexo 2. Síntesis de las ideas de fenómenos eléctricos a partir del test de intereses .......... 965
Anexo 3. Talleres ....................................................................................................................... 976
Anexo 3.1. Historieta............................................................................................................... 1009
Anexo 4. Diario de campo ...................................................................................................... 1032
Anexo 5. Trabajo en carpetas ................................................................................................ 1154
Anexo 6. Transcripción de Resultados .................................................................................. 1165
Anexo 7. Registro fotográfico................................................................................................... 1209
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Resumen
Este trabajo de grado, en la modalidad de profundización, presenta el diseño, la
implementación y los análisis correspondientes al desarrollo de cuatro talleres de enseñanza de
la física, fundamentados en la comprensión integral del circuito eléctrico simple, aplicados en un
curso de grado 11 del colegio Nuevo Chile IED. Los talleres estuvieron precedidos por una
encuesta de intereses de los estudiantes sobre el circuito eléctrico, así como por la revisión
documental acerca de las problemáticas en la enseñanza de la electricidad y el circuito eléctrico.
La metodología de indagación se apoyó en los principios básicos de la investigación -
acción. En la implementación de los diferentes talleres se evidencian transformaciones en las
habilidades para la construcción práctica de los circuitos, lo mismo que avances en la
comprensión de los fenómenos asociados al circuito eléctrico simple, tales como el campo
electromagnético responsable de la transmisión de la energía. En este sentido, los resultados del
proyecto se constituyen en un aporte para la consolidación de una didáctica de la electricidad
que, en el caso de los circuitos eléctricos, integre al campo electromagnético en las explicaciones
fenomenológicas correspondientes.
Palabras Clave: Circuito eléctrico, energía, investigación acción, campo
electromagnético, Talleres
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Abstract
This work of degree, in the modality of deepening, presents the design, the
implementation and the analyses corresponding to the development of four workshops of
teaching of the physics, based on the integral comprehension of the simple electrical circuit,
Applied in a Grade 11 course of the new Chile IED School. The workshops were preceded by a
survey of students ' interests in the electrical circuit, as well as by the documentary review of the
problems in the teaching of electricity and electrical circuits.
The inquiry methodology was based on the basic principles of action research. In the
implementation of the different workshops there is evidence of transformations in the skills for
the practical construction of the circuits, as well as advances in the understanding of the
phenomena associated to the simple electrical circuit, such as the field Electromagnetic
responsible for the transmission of energy. In this sense, the results of the project are constituted
in a contribution for the consolidation of a didactic of the electricity that, in the case of the
electrical circuits, integrates the electromagnetic field in the corresponding phenomenological
explanations.
Keywords: Electric circuit, energy, action research, electromagnetic field, Workshops.
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Introducción
Este trabajo de grado, enmarcado en la modalidad de profundización está orientado hacia
la búsqueda por mejorar los resultados en la comprensión sobre el tema de los circuitos eléctricos
en estudiantes de grado once, para ello se trabajó en la elaboración de cuatro talleres- laboratorio
cada uno de los cuales pretende hacer que el estudiante desarrolle habilidades de observación y
análisis para mejorar la comprensión, de tal manera que pueda integrar los diferentes fenómenos
físicos que se presentan en el tema de los circuitos eléctricos, buscando orden, coherencia,
claridad, precisión y un aprendizaje reflexivo. En este sentido para una comprensión integral
sobre los circuitos eléctricos simples se abordan algunos fenómenos asociados al campo eléctrico
y campo magnético, cuyas explicaciones usualmente se presenta de manera aislada, como
capítulos en los que no existe relación con un circuito simple, y/o en secciones separadas en la
mayoría de los textos de educación secundaria.
Este trabajo, además se orienta desde una perspectiva constructivista pues se busca crear
un entorno interesante y estimulante propicio para la exploración, planteando preguntas que de
alguna manera se conviertan en retos para los estudiantes. Por otra parte, la construcción de este
aprendizaje, lleva a la construcción de una interpretación de los fenómenos eléctricos basados en
la interacción social y educativa en el aula (Cubero, Cubero, Santamaria, Saavedra, & Yoseff,
2007). Una razón por la cual es interesante realizar este trabajo es dar algunas herramientas
desde la teoría electromagnética para que los estudiantes posean mejores argumentos a la hora de
explicar lo que sucede en un circuito eléctrico, de esta manera se buscó la integración de los
conceptos que tradicionalmente son explicados en los circuitos eléctricos con los conceptos de
campo eléctrico y campo magnético.
A continuación se realiza una descripción de los contenidos de cada uno de los capítulos.
13
En el capítulo 1. Referentes conceptuales: se presenta el desarrollo histórico relacionado
con los fenómenos eléctricos, aproximándonos a las primeras nociones de la construcción del
circuito eléctrico, a continuación se tratan las principales problemáticas relacionadas con la
enseñanza del circuito eléctrico, destacando allí las ideas o explicaciones alternativas de los
estudiantes relacionadas con el circuito eléctrico y acorde a las investigaciones de autores de
diversas nacionalidades. En este sentido se exponen propuestas de investigadores como Matar y
Welti, Solano y Várelo entre otros, relacionadas con el mejoramiento en la comprensión del
circuito eléctrico. Finaliza el capítulo con el análisis de textos de física usualmente empleados
en la educación sobre el desarrollo de los temas previos relacionados con el circuito eléctrico.
En el capítulo 2. Referentes metodológicos: se inicia con la fundamentación teórica de la
investigación-acción como enfoque metodológico, sustentado en autores como J. Elliott y
Latorre. Después se describen los pasos llevados a cabo para el diseño del test de intereses
relacionado con los fenómenos eléctricos, lo mismo que para el diseño de los cuatro talleres,
además se explica la importancia de los registros fotográficos y el diario de campo como
herramientas complementarias de la observación y análisis. Finalmente se sintetizan las
diferentes fases de este proceso de investigación.
En el capítulo 3. Resultados y análisis: Empieza con el análisis de los resultados del test
de intereses, el cual se sintetiza en un cuadro que permite asociar las diferentes explicaciones de
los estudiantes. Se continúa con los talleres haciendo un análisis preliminar y sintetizado en
cuadros que revelan tipos de explicaciones y categorías de cada una de las situaciones
presentadas en los talleres, finalmente se presentan las conclusiones y algunas recomendaciones
frente a la investigación desarrollada.
14
Problema de investigación
Este trabajo se fundamenta básicamente en la dificultad personal que he encontrado con
los estudiantes en los grados once relacionado con el tema de los circuitos eléctricos, dificultad
que también la he conocido en conversaciones con otros colegas y que ha sido abordada como
trabajos de grado e investigaciones desde diferentes perspectivas de las cuales mencionare y en
las que me podré apoyar para el desarrollo de la propuesta.
Se hace evidente en la revisión documental las diversas recomendaciones de relacionar
los fenómenos de campo eléctrico y magnético con el tema de los circuitos eléctricos, ya que
posibilita una interpretación integral entre los diferentes componentes en un circuito eléctrico
Otro aspecto que es importante analizar es que a través de las explicaciones tradicionales
que incluyen, conceptos presentados en el tablero, ejercicios de práctica para solucionar
problemas, preguntas en forma de test, prácticas de laboratorio, etc. Persisten errores
conceptúales importantes, tales como “circulación de voltaje”, relacionando así a la pila o batería
como una fuente de corriente o también el llamado “efecto topológico que consiste en que los
alumnos se confunden fácilmente cuando se les cambia el esquema eléctrico así físicamente el
circuito sea el mismo (Shipstone D. , 1985).
Otra dificultad que se suele presentar en muchos de los estudiantes es cuando este pasa de
los problemas teóricos a la práctica o a la realización de un montaje real de un circuito eléctrico
simple y se complica aún más si se trata de un circuito más complejo como el circuito paralelo o
mixto, parece que en muchos estudiantes se debe a falta de habilidades técnicas, por lo cual sería
interesante analizar si este inconveniente está directamente relacionado con dificultades
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conceptuales o si por el contrario es una dificultad que persiste a pesar de que un estudiante
tenga claridad conceptual
De acuerdo con lo anterior, la pregunta de investigación que fundamenta nuestro
proyecto de trabajo es:
Pregunta de investigación
¿Cómo mejoraría la conceptualización de los fenómenos asociados al circuito eléctrico
simple en los estudiantes del colegio Nuevo Chile del grado 11-02 a partir de la implementación
de talleres bajo la metodología de la investigación acción?
Preguntas orientadoras
¿Cómo diseñar talleres que permitan el desarrollo conceptual en la enseñanza del circuito
eléctrico simple?
¿Cómo detectar los avances de las explicaciones de los estudiantes sobre los fenómenos
asociados al circuito eléctrico simple?
¿Podemos mejorar las habilidades de construcción práctica del circuito eléctrico simple
con la aplicación de talleres?
¿Porque es importante hacer esta investigación?
Diversas investigaciones coinciden en la dificultad en la enseñanza de los circuitos
eléctricos; se han identificado a través de ellas explicaciones “alternativas” que son comunes en
estudiantes de diferentes nacionalidades, en este sentido se presume que la manera de abordar y
desarrollar el tema de los circuitos eléctricos en la enseñanza ha venido dejando diversos vacíos
conceptuales, por lo tanto se hace necesario buscar otras formas de abordar este tema con el fin
de contribuir para mejorar los niveles conceptuales, de tal manera que esta investigación se
apoya en el diseño de cuatro talleres que permitirán detectar avances en las explicaciones de los
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estudiantes relacionados con el circuito eléctrico. También se pretende analizar los alcances en
cuanto a explicaciones relacionadas con los campos eléctricos y magnéticos, responsables de la
transmisión de la energía entre las cargas y a si dar una visión más científica del fenómeno.
Objetivos
General
Diseñar una alternativa didáctica que contribuya en la comprensión del circuito eléctrico
simple y de construcción practica considerando el campo electromagnético
Específicos
• Diseñar cuatro talleres en ambientes de aprendizaje fundamentados en los desarrollos
conceptuales sobre enseñanza del circuito eléctrico simple.
• Identificar las transformaciones de las explicaciones de los estudiantes sobre el
circuito eléctrico simple.
• Identificar los avances en las habilidades instrumentales en el montaje del circuito
eléctrico simple.
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1. Referentes Conceptuales
Inicialmente se presenta un recorrido de los principales hechos históricos relacionados
con los avances de los fenómenos eléctricos que dieron paso a la construcción del circuito
eléctrico. Luego se presentarán las problemáticas relacionadas con la enseñanza del circuito
eléctrico fundamentales en la identificación de los antecedentes y se finalizara con el análisis de
los contenidos de algunos textos sobre el circuito eléctrico simple. A partir de lo anterior se
fundamentan el problema y los objetivos de este trabajo.
1.1 Aspectos históricos del circuito eléctrico
Al realizar un recorrido histórico para estudiar el proceso de desarrollo del circuito
eléctrico es común encontrar que su evolución está íntimamente ligada a los avances que se
fueron realizando entorno a los fenómenos eléctricos, como punto de partida los descubrimientos
realizados en la época de Tales de Mileto que se remonta hacia los años (640-545 a. C), en los
cuales descubre que el ámbar (resina fosilizada de árboles coníferos como el pino) al ser frotado
con la lana adquirían la propiedad de atraer otros objetos y debido a esto se le atribuyó que era
una sustancia viva, que podía atraer hacia ella otras sustancias inanimadas, posteriormente se dan
cuenta que dos sustancias de ámbar se repelían entre sí, sin poder explicar este fenómeno, ya que
luego descubren que no solamente el ámbar, sino otros materiales también podían atraer a otras
sustancias (Gamow, 1988).
Pasaron alrededor de 20 siglos para que ya en el siglo XVII, personajes como Guillermo
Gilbert, inglés, quien con su obra publicada en 1600, resume las investigaciones sobre
atracciones eléctricas y cuerpos magnéticos, siendo el primero en usar los términos atracción
eléctrica y fuerza eléctrica; Otto Von Guericke, alemán, desarrolla la primera máquina
electrostática produciendo cargas eléctricas y pequeñas chispas al ser frotada una esfera de
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azufre y por primera vez se pensó que la electricidad podía fluir de un objeto a otro; Stephen
Gray, inglés, estudia la conductibilidad de los cuerpos y es el primero en transmitir electricidad
(efluvios eléctricos) a través de un conductor con la condición de que este debía estar aislado de
tierra; Francisco de Cisternay Du Fay, francés, determina la existencia de dos cargas eléctricas,
positiva y negativa cada una de las cuales pertenecía a dos clases de fluidos eléctricos uno de
repulsión y el otro de atracción.
Ya en el siglo XVIII algunos conceptos evolucionan con Benjamín Franklin, quien
cuestiona las teorías de Du Fay, afirmando que la electricidad era un fluido único, distinguiendo
a las sustancias con propiedades eléctricamente positivas y negativas y de acuerdo con el exceso
o defecto de ese fluido. Después establece la diferencia entre materiales conductores y aislantes.
En 1747, Sir William Watson comprobó que una corriente eléctrica se podía originar a través de
una descarga de electricidad estática de tal forma que al experimentar con la botella de Leyden
descubre que una descarga eléctrica era equivalente a una corriente eléctrica; posteriormente
Luigi Galvani en 1780, aplica pequeñas corrientes en la médula espinal de la rana, notando las
contracciones musculares que producen movimiento de las patas, Galvani relacionó los músculos
de la rana con la botella de Leyden considerando que estos poseían electricidad positiva en el
interior y negativa en el exterior de los músculos, llamando a esto electricidad animal,
relacionándola con la fuerza vital (Gamow, 1988).
Alessandro Volta fue un físico italiano quien se interesa en los experimentos de Galvani,
pero llego a otra conclusión en 1794, afirmando que no se necesitaban los músculos de una rana
para producir corriente, pues estos solo permiten la conducción por su humedad salina, Volta
logra la fabricación de una pila con placas de cobre y cinc superpuestas y en contacto con una
solución salina obteniendo una corriente eléctrica que podía fluir, así se revoluciona el uso de la
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electricidad y se logra el control de la circulación de la corriente eléctrica, Convirtiéndose en el
punto de partida en la utilización práctica de la energía eléctrica y diseñando circuitos para
cumplir diferentes finalidades (Guisasola, Montero, & Fernández, 2008).
1.2 Problemática de la enseñanza del circuito eléctrico
Gran parte de la terminología empleada en los fenómenos de la electricidad son
adquiridos en ambientes diferentes a la educación formal, es por esto que comúnmente las
personas emplean términos como corriente, electricidad, carga, energía como si fueran sinónimos
para tratar de explicar situaciones en el campo de la electricidad, además se evidencia que
muchos modelos aprendidos en la informalidad presentan una gran resistencia al cambio a través
de la instrucción formal (Shipstone, 1985, p. 3).
Desde hace varios años se realizan bastantes investigaciones sobre las ideas previas que
presentan los estudiantes en el tema de los circuitos eléctricos y los conceptos asociados en ellos,
de igual manera que en otros campos de la ciencia la enseñanza convencional ha sido incapaz de
conseguir que estas preconcepciones evolucionen o dialoguen con las ideas admitidas por la
comunidad científica, poniéndose de manifiesto la necesidad de buscar nuevas estrategias de
enseñanza.
Tradicionalmente los alumnos presentan respuestas alternativas a las científicas frente a
las cuestiones o preguntas planteadas en el aula y, ante esta situación comúnmente la respuesta
de los profesores siempre ha sido sancionatoria. Sin embargo, ahora, estos errores se están
analizando desde otra perspectiva. Debido a la gran variedad de investigaciones en didáctica,
existe una evidencia empírica de que los alumnos antes de llegar a la instrucción formal ya
poseen sus propias explicaciones y concepciones sobre los fenómenos naturales que se les quiere
enseñar (Periago & Bohigas, 2005).
20
Esto influye en un tipo de distante de los principales conceptos y modelos que se utilizan
para interpretar los fenómenos naturales, más aún, si el profesor no es lo suficientemente
cuidadoso a la hora de tener en cuenta las ideas previas de sus alumnos, en el momento de su
planeación de las actividades o de su trabajo en el aula.
Otras investigaciones han tratado de explicar sobre el origen de las ideas previas,
encontrando que existen esquemas conceptuales presentes en todas las culturas que van en otros
sentidos y no corresponden a las teorías científicas, de tal manera que muchas de las ideas
previas del estudiante están relacionadas con su entorno y experiencias cotidiana, es así que se
puede evidenciar en el uso del lenguaje, constantes incoherencias y el empleo de algunas
analogías imprecisas que muchas veces son reforzadas en ambientes diferentes a la educación
formal y por los medios de comunicación (Viennot, como se citó en Campanario & Otero, 2000).
Furió y Guisasola (2001) expresan su preocupación sobre las ideas previas erróneas, pues
son las que persisten y no logran ser reemplazadas por las ideas científicas “correctas” y en
muchas ocasiones conviven paralelamente, además se cree que las ideas previas erróneas
perduran aún después de haber recibido una formación específica, por lo tanto, cambiar esas
estructuras mentales a veces requieren de largos periodos y muchos esfuerzos por parte del
profesor. Al respecto se ha encontrado que cuando los estudiantes mantienen esquemas paralelos
y los emplean de acuerdo a la necesidad, es así que en algunos casos recurren a explicaciones
recibidas en el ambiente académico para resolver preguntas y aprobar exámenes, pero siguen
manteniendo por otra lado una gran cantidad de ideas previas para interpretar los fenómenos que
lo rodean, se sabe “que es frecuente encontrar universitarios y profesionales que mantienen
concepciones erróneas para explicar cualquier asunto científico” (Furió & Guisasola, 2001, p.
320).
21
Para que se empiece a presentar cambio en el tipo de explicaciones alternativas se
necesita que el estudiante sea consciente de la necesidad de mejorar las limitaciones que tiene y
de los esquemas conceptuales que emplea para explicar los fenómenos, es importante anotar que
los cambios conceptuales no se darán por la cantidad de acumulación de nueva información
transmitida, este cambio se dará si se logra que los preconceptos entren en crisis y surja la
necesidad de modificación y así poder transformar un concepto, de esta manera se daría un
proceso con tendencia al enfoque constructivista, donde las redes conceptuales son activamente
construidas por el que aprende (Campanario & Moya, 1999; Driver, 1986; Driver & Oldham,
1986).
De esta manera el proceso de aprender requiere que el alumno aporte sus ideas existentes
al enfrentar una situación intentando comprenderla, pero esta reestructuración no se dará en
cortos periodos de tiempo, ni con un par de lecciones y puede incluso requerir años, es así que el
rol del profesor es el de enfrentar a sus estudiantes con problemas y diseñar experimentos para
contrastar las diferentes hipótesis de los estudiantes y en consecuencia construir conocimientos
sólidos (Driver, 1986).
De acuerdo a Carrascosa (1985), en el campo de la física se han hecho numerosas
investigaciones en los errores conceptuales que se dan con mayor frecuencia sobre todo en
relación entre fuerza y movimiento, pero otro de los campos menos explorados es la didáctica de
los circuitos eléctricos y los conceptos involucrados como: Intensidad de corriente, resistencia y
diferencia de potencial, las concepciones de los estudiantes investigadas sobre este tema arrojan
resultados similares en casi todos los grados (Cohen, Eylon, & Ganiel, 1983; Furió & Guisasola,
2001; Periago & Bohigas, 2005).
22
Podríamos decir, entonces, que uno de los problemas de la enseñanza de la electricidad
consiste en la poca asimilación de los conceptos a pesar de los esfuerzos del profesor y de las
ilustraciones que aparecen en los libros de texto, pues las dificultades se hacen evidentes en el
momento que los estudiantes deben solucionar problemas prácticos o explicar el funcionamiento
de un artefacto eléctrico. Además, se ha encontrado una verdadera inconsistencia en cuanto a
conceptos fundamentales aún después de repetidas explicaciones y es un aspecto que se
generaliza en diferentes temáticas de la física. (Furió & Gil, La didáctica de las ciencias en la
formación inicial del profesorado, 1989). Pero esta problemática es común y afecta tanto a
estudiantes de diversas regiones como a profesores e ingenieros, debido a esto han surgido
algunas propuestas e investigaciones en didáctica encaminadas al mejoramiento de la enseñanza
de los fenómenos eléctricos (Montanero, Peña, Clavo, & Suero, 1991; Montanero, Suero, Pérez,
& Pardo, 2002; Calvo, y otros, 1992; Solano, Gil, Pérez, & Suero, 2002; Gil, Suero, Pérez, &
Solano, 2003).
Adicionalmente investigaciones admiten que una buena comprensión de los temas
relacionados con electrostática puede facilitar la integración de los nuevos conceptos que surgen
en los circuitos de corriente directa, pues existen aspectos relacionados y sería muy útil que los
estudiantes lograran una interpretación como un solo conjunto (Chabay & Sherwood, 1999). Por
lo cual, sería provechoso examinar los campos eléctricos y magnéticos que rodean un circuito
eléctrico debido a los conductores, baterías, generadores y otros elementos del circuito,
acercándonos con ello a una mejor interpretación sobre el flujo de energía en un circuito de
corriente directa o continua y para aproximar a nuestros estudiantes a esa interpretación debemos
analizar la carga superficial de los conductores que transportan corriente, pues es allí donde
aparecen los campos eléctricos y es a través del vector de Poyting con el que podemos calcular
23
esa transferencia de energía. Se dice que estos campos que rodean los conductores es
actualmente ignorado por muchos profesores de física y además por investigadores de física, lo
mismo que los textos de física ignoran en su contenido o no mencionan en los conductores
resistivos las cargas superficiales sobre ellos (Feyman, Leighton, & Sands, 1965).
En este mismo sentido, de Pro y Saura, (1996) al relacionar la electrostática con el
estudio del circuito eléctrico, analizan dos situaciones en el estudio de la electricidad (sin
aparente relación); el de electrización por fricción y una bombilla encendida en una conexión
eléctrica, ya que no se asocia la energía potencial con potencial eléctrico ni con fuerzas
electrostáticas, además el concepto de diferencia de potencial se relaciona con términos como
potencial eléctrico, también referido a fuerza electromotriz o como una variable en el análisis de
la ley de Ohm. En este sentido las primeras tres graficas muestran poca relación con la bombilla
encendida en un circuito eléctrico.
Figura 2. Líneas de campo equipotenciales.
Figura 1. Campo eléctrico en un punto.
Fuente: Pérez, 2000, p. 399 Fuente: Pérez, 2000, 399.
24
Desde un análisis cuidadoso de los anteriores conceptos y la coherencia como sean
presentados estos, dependerá una buena propuesta didáctica.
En los siguientes párrafos encontraremos algunas de las investigaciones que se han
realizado sobre el circuito eléctrico simple y sobre los cuales corroboramos muchos de los
aspectos anteriormente mencionados, así como los diversos tipos de explicaciones alternativas
que dan los estudiantes y cómo los diferentes investigadores han clasificado e interpretado cada
uno de los modelos que la mayoría de estudiantes emplean para explicar los diferentes conceptos
involucrados en el circuito eléctrico, empezamos entonces con:
Solano (2003) propone un modelo didáctico para la enseñanza de la Física, y más
exactamente, para la enseñanza de la Electricidad, basado en la Teoría de la Elaboración de
Reigeluth y Stein, la cual plantea un método que va de lo general a lo particular y de la misma
manera de lo sencillo a lo complejo. Este camino didáctico, pretende un ciclo en espiral,
asegurando que las ideas iniciales sean retomadas, después de haber realizado un proceso de
ganancia para que de esta manera se consoliden en el aprendizaje del estudiante, así por ejemplo
Figura 4. Circuito eléctrico.
Figura 3. Campo eléctrico placas paralelas.
Fuente: Pérez, 2000, p. 400 Fuente: Pérez, 2000, p. 412.
25
si tenemos en cuenta las ideas previas de un estudiante acerca de la energía eléctrica, estas
pueden estar muy relacionada con la cotidianidad del alumno y esta idea se puede ampliar con
relaciones y conceptos subordinados, enriqueciendo el proceso conceptual del alumno de tal
manera que se le puedan agregar aspectos de consumo, transformación, producción y seguridad
entre otros.
En esta tesis también se le da importancia a la didáctica experiencial, dando cuenta de dos
estrategias, una de ellas propone que a partir de un ejemplo aislado se llegue a la generalización
y la otra es que se llegue a la generalización aumentando la cantidad de ejemplos relacionados
con un concepto, al respecto Reigluth afirma que con ello no solamente se pueden adquirir ideas
nuevas, sino que además se logren organizar interiormente y así mejorar las ideas ya adquiridas,
por otro lado propone que el profesor debe elegir un contenido concreto como eje principal de
todo el proceso de aprendizaje de tal manera que los siguientes contenidos se vayan
concatenando a los anteriores, pretendiendo explicar así que la teoría de la elaboración no
emplea un solo contenido, como suele pasar con los modelos tradicionales.
El trabajo también describe como los contenidos tradicionales se toman aislados de otros
contenidos que claramente están relacionados, pero como no existe la intención de integrarlos,
entonces los estudiantes difícilmente podrán relacionar los contenidos y siempre los verán
aislados como lo que sucede con los conceptos de electrostática y el tema de los circuitos
eléctricos. En este sentido Chabay y Sherwood (como se citó en Solano, 2003), distinguen que
un claro entendimiento de los conceptos de electrostática es fundamental para adquirir una buena
comprensión de los conceptos de electrocinética (circuitos eléctricos).
Varela (1994) dedica gran parte de la investigación a los esquemas alternativos en el
campo de la electricidad y apoyada en investigadores como Dupin y Joshua (1986); Shipstone
26
(1988); Cosgrove et al. (1983); Millar (1993); Cohen et al (1983); Rhoneck y Grob (1987);
Maichle (1981); Closet (1983); Solomon (1985); Andersson (1986); Llorens (1991); Osborne
(1983); Gauld (1985); Varela et al (1988, 1993) lleva a cabo la investigación utilizando técnicas
de detección comunes en este tipo de estudio, allí se menciona que los autores emplean
elementos convencionales en las prácticas de laboratorio para electricidad, con lo cual se les pide
a los estudiantes después de realizar un determinado montaje que expliquen lo que ellos creen
que está sucediendo. Se ha sabido que este método arroja buenos resultados y son más visibles
en edades tempranas. En este trabajo se analizan las ideas más importantes que los alumnos de
diferentes países suelen contestar en los diferentes niveles de la enseñanza en el campo de la
electricidad. Del tipo de respuestas que dan los estudiantes inicialmente se estudia el proceso de
evolución conceptual que deben experimentar los estudiantes, vemos aquí algunos ejemplos de
respuestas alternativas más comunes. (Ver Cuadro 1).
Cuadro 1
Explicaciones alternativas.
Modelo Respuestas alternativas
Movimiento de electrones
Es donde se almacena la corriente y se transmite muy
rápido o instantáneamente por todo el circuito. Idea ligada
al movimiento de electrones
Corrientes Antagonistas
la corriente sale de cada uno de los polos de una pila y
llega hasta una bombilla es significativa en cuanto al
número de respuestas de este tipo en estudiantes incluso de
diferentes países.
27
Modelo Respuestas alternativas
Gasto de corriente
La corriente sale de un polo y pasa por la bombilla para
entrar al otro polo,
produciéndose un desgaste de la corriente al pasar por la
bombilla, olvidando así el concepto de la conservación de
esta en un circuito
Razonamiento Secuencial
Los alumnos sólo ven de manera local lo que sucede en un
circuito aún después de habérsele hecho alguna variación
al circuito, es decir que si se cambia un elemento del
circuito esto afectará otros componentes que estén después
de esta corriente que sale del elemento que se cambió. Así
por ejemplo si el bombillo A lo intercambiamos de
posición con el bombillo B, la tendencia de las
explicaciones es que el brillo del bombillo A tiende a
disminuir su brillo, ya que el bombillo B quedaría más
próximo al positivo de la batería y por el sentido
convencional de la corriente pasaría primero por B
Fuente: Elaboración propia.
Podemos considerar, además, como otra de las respuestas alternativas sobre voltaje, pues
es considerado como una consecuencia de la corriente, pero no lo ven como la causa de la
corriente en un circuito, además no reconocen la existencia de diferencia de potencial sin que
exista corriente en un circuito.
Muchos estudiantes llegan a la universidad resolviendo perfectamente la ecuación V=I.R,
pero les cuesta realizar un análisis cualitativo en un circuito simple de la relación entre las
variables I y V.
Matar y Welti (2010) se refieren a las explicaciones tan limitadas del profesorado y de los
textos sobre la transmisión de la energía en los circuitos simples, descuidando siempre la
importancia del campo eléctrico presente y asociado a los conductores que lo constituyen, lo
anterior llevaría a una explicación más significativa de la transmisión de la energía, por lo tanto
28
la manera tradicional o común llevará siempre a que los circuitos y los campos
electromagnéticos aparecen como temas aislados y sin aparente relación.
Matar y Welti (2010) llaman la atención sobre el comportamiento del campo eléctrico en
un circuito y hace un análisis de lo que sucede con el cambio de la intensidad de la luz de la
bombilla si se acercara la batería a una lámpara, para mostrar que no existe una relación entre la
distancia de la fuente a la lámpara, ya que es usual pensar que las fuentes del campo eléctrico en
el filamento de la lámpara o bombilla son las cargas que se encuentran en los polos de la batería.
Otra de los conceptos que se estudia aquí, es cómo se da la transferencia de la energía
desde la fuente hasta la bombilla, discutiendo así con la idea común del movimiento de
electrones dentro de los hilos conductores que lleva la energía desde la fuente hasta la bombilla.
Para Matar y Welti, el concepto de campo y el principio de conservación de energía, nos ayudan
a entender cómo se da el proceso de esta energía que va desde la batería hasta la lámpara en un
circuito. Primero aclaramos que no es correcto pensar en la energía como una sustancia que se
distribuye por el espacio, en cambio si se piensa en los campos eléctricos y magnéticos que se
distribuyen en el espacio y alrededor del circuito, como cantidades vectoriales relacionados entre
sí y con la energía, y como portadores de la misma, entonces la idea de estos campos
electromagnéticos almacena y transmite la energía es la mejor explicación de la transmisión de
esta en un circuito.
En síntesis, el proceso que explican Matar y Welti del circuito eléctrico es que al conectar
los dos conductores a cada uno de los polos de la batería, ellos adquieren la polaridad de la
batería y funcionan como una extensión de cada uno de los electrodos, en el momento que se
conectan a la bombilla se modifica la naturaleza equipotencial de los dos conductores y se inicia
el proceso de corriente, la polaridad de los conductores crea un campo eléctrico denotado con las
29
flechas que se curvan en el interior del circuito (ver figura 5) y en dirección de las cargas
positivas hacia las negativas, además se crea un campo eléctrico en el interior de los conductores
debido a la distribución superficial de carga.
Figura 5. Representación de los campos electromagnéticos en un circuito. Fuente: Adaptado de
Matar y Welti, 2010, p. 87.
Los círculos alrededor de los conductores (figura 5) representan las líneas de campo
magnético entrando y saliendo debido a la existencia de una corriente según la ley de Biotsavart,
esta combinación del campo magnético y el eléctrico mencionado anteriormente son
perpendiculares y la energía viaja por el espacio perpendicular a estos campos a la velocidad de
la luz desde la batería hasta la bombilla.
Si se considera E y H campo eléctrico y magnético, respectivamente, en un punto del
espacio, la densidad de energía electromagnética U (J/m3) en dicho punto se calcula mediante la
expresión
U= 0 E 2 + 0 H 2 (1)
Las constantes 0 y 0, corresponden a las leyes de Coulomb y de Ampere relacionando
los campos eléctrico y magnético con las cargas y las corrientes, respectivamente. Los cambios
de energía potencial de un circuito pueden asociarse exactamente con los cambios energía
asociada con los campos mediante la Ecu. (1). Ahora bien, la teoría electromagnética establece
30
que hay un flujo de energía en cualquier punto que rodea a un circuito donde exista un campo
eléctrico y un campo magnético que viene dado por
= X (2)
Donde representa el flujo de energía, también conocido como vector de Poynting, en
honor de J. H. Poynting (1852–1914) explicando la transferencia de energía electromagnética a
partir de las ecuaciones de Maxwell. Las unidades de P = E × H son. [P] = [E] [H] = (V/m)
(A/m) = W/m2 = J/m2s. Por lo tanto, el flujo de energía es la cantidad de energía que atraviesa la
unidad de área en la unidad de tiempo. Si se conocen los sentidos de los campos eléctrico y
magnético se puede determinar el sentido del flujo de la energía mediante la Ec. (2). En la
Fig.4 se muestra el campo de Poynting mediante una flecha ancha con su interior pintado de
blanco. Como puede verse, el flujo de energía se dirige desde la batería hacia la lamparita en un
camino de una sola vía.
1.3 El circuito eléctrico simple en los libros de texto
Se realiza a continuación un análisis de cuatro textos de física comúnmente empleados,
enfocándonos en el tema de la corriente eléctrica y la secuencia que desarrollan para abordar el
circuito eléctrico.
• Física de Santillana 2011, texto de bachillerato
• Corriente eléctrica
• Capitulo cargas eléctricas en movimiento
• Temas de la unidad: Corriente eléctrica y Circuitos eléctricos
La primera aproximación a circuito la emplea para explicar el sentido de la corriente allí
aparece el primer esquema de batería, conductores, bombilla e interruptor, pero es empleado
específicamente para explicar el sentido que sigue la corriente eléctrica. Cuando habla de cómo
31
medir la corriente y el voltaje vuelve aparecer implícitamente el esquema del circuito, para
explicar la manera como se deben colocar los instrumentos y después se hace más evidente la
aparición de circuito cuando tratan sobre la Asociación de resistencias en serie y paralelo, pues
aquí ya se habla de la distribución de la corriente y del voltaje para luego aplicar la ley de ohm.
Figura 6. Sentido convencional de la corriente. Fuente: Santillana, 2011, p. 185.
Cuando aborda el tema de circuito eléctrico hace relación a la forma como se conectan
los diferentes dispositivos y la necesidad que requieren los aparatos eléctricos de un flujo de
corriente constante en el tiempo y además define el circuito eléctrico como un conjunto de
elementos conductores unidos que requieren de un generador que mantenga el flujo de corriente
constante, para que un circuito funcione debe crearse un camino por donde los electrones puedan
circular y si esto ocurre el circuito está cerrado. (Ver Figura 6).
Texto universitario
Física de Giancoli para Ciencias e Ingeniería 4 edición
El primer esquema en el que aparece la idea de circuito de este libro es en el capítulo 23
titulado "Tubo de rayos catódicos”. En este apartado aparece la idea de batería unida a través de
dos conductores para explicar los términos ánodo y cátodo, de ahí surge una aproximación al
término flujo en el que se explica que los electrones pasan del cátodo hacia el ánodo (p. 620).
(Ver Figura 7).
32
Figura 7. Tubo de rayos catódicos. Fuente: Giancoli, 2008, p. 620.
En el capítulo 24 sobre el tema de capacitores vuelve aparecer el esquema de idea de
circuito, aunque no se menciona la palabra flujo, si deja la idea de que la carga positiva en una
placa proviene del Polo positivo de la batería y que la carga negativa proviene del Polo negativo
de la batería y que esto se logra a través del uso de cables conductores, (Figura 8), más adelante
de este mismo capítulo con la conexión de capacitores en serie y paralelo, explica que los
capacitores se encuentran en diversos circuitos eléctricos y definiendo circuito eléctrico.
Figura 8. Necesidad de cables conductores. Fuente: Giancoli, 2008, p. 629.
Como la trayectoria cerrada entre conductores u otros dispositivos por los que puede fluir
la carga incluyendo una fuente de voltaje o batería. p (633)
Figura 9. Representación del campo eléctrico. Fuente: Giancoli, 2008, p. 633.
33
En el capítulo 25 p (652), afirma que se necesita de un campo eléctrico para poner cargas
en movimiento y para mantenerlas en movimiento en cualquier conductor normal, figura 9, pues
hasta el año de 1800 el desarrollo tecnológico de la electricidad consistió en producir cargas
estáticas mediante fricción, pero todo cambió ese año cuando Alessandro Volta inventó la batería
eléctrica y con ella produjo el primer flujo de carga estacionario y por tanto una corriente
eléctrica constante, p (652); a continuación presenta la figura 10, en la que muestra cómo a través
de dos pilas en serie se conectan los polos de las baterías para encender un bombillo p (653) y
continúa con la afirmación del propósito de las baterías que es la de producir una diferencia de
potencial para provocar movimiento de cargas, cuando se forma una trayectoria de conducción
entre las terminales de la batería, obteniendo un circuito eléctrico p(654). Aparece después un
ejercicio para determinar cómo se debe conectar una batería o pila con el alambre y el bombillo
para establecer un circuito eléctrico y de esta manera mejorar la conceptualización de Circuito
como trayectoria cerrada.
Figura 10. Trayectoria cerrada en un circuito. Fuente: Giancoli, 2008, p. 652.
Luego se busca realizar la explicación del sentido convencional de la corriente y el
sentido real, explicando que el sentido convencional históricamente surgió hace dos siglos,
además hace claridad sobre el campo eléctrico paralelo a las líneas de conducción o alambres
una vez que se conecten a la otra terminal de la batería.
34
Texto Tippens bachillerato
En este texto a diferencia de los anteriores aparece muy rápido la idea de circuito
eléctrico, una vez abordado el tema de potencial eléctrico se pasa al experimento de Millikan y
en una de las figuras aparece el diagrama de un circuito con una pila, conductores, resistencia
variable, condensador, para ajustar un campo eléctrico en el cual se explica cómo la fuerza
eléctrica se puede igualar a la fuerza gravitacional. (Ver Figura 11).
Figura 11. Millikan y el circuito eléctrico. Fuente: Tippens, 2011, p. 506.
Se vuelve a la idea de circuito y aunque no lo define si lo menciona al explicar en el
capítulo 26.1 las limitaciones al cargar un conductor, dice," A la diferencia de potencial entre dos
puntos de un circuito, se le puede llamar voltaje o tensión' pues al pasar a través de algún
elemento del circuito se produce una caída de potencial" fig. 12, también aparece la idea de
circuito abierto aclarando que no hay suministro de corriente para medir la diferencia de
potencial
Figura 12. Diferencia de potencial. Fuente: Tippens, 2011, p. 508.
35
En el capítulo 26.2 sobre el condensador al igual que en otros textos se muestra la carga
adquirida por las placas paralelas Unidas por conductores a una batería, dando la noción de flujo
de cargas a través de los conductores. (Figura 13).
Figura 13. Carga adquirida por placas paralelas. Fuente: Tippens, 2011, p. 510.
Para el estudio de conexión de condensadores en este texto se explica la necesidad de la
utilización del circuito eléctrico, para ello hace una breve descripción del diagrama que se va a
emplear, lo mismo que de los dispositivos eléctricos y sus símbolos. En cuanto a la conexión de
condensadores en serie explica que la batería mantiene una diferencia de potencial entre las
placas adyacentes a los polos de la batería, existiendo una transferencia de electrones. (Figura
14).
Figura 14. Conexión de condensadores. Fuente: Tippens, 2011, p. 511.
En el capítulo 27-1, explica el movimiento de la carga eléctrica al unir con un alambre las
placas del condensador, pero aclara que en ese momento se crea un campo eléctrico en el
36
alambre debido a la diferencia de potencial entre las placas y este provoca un impulso de los
electrones libres hacia la placa positiva (aclaración no expuesta en los demás textos);
Figura 15. Movimiento de electrones. Fuente: Tippens, 2011, p. 512.
También añade que este movimiento de los electrones se detiene y cambian de dirección
continuamente de acuerdo a fenómenos térmicos de los átomos y por lo tanto es un movimiento
no acelerado y lo llama proceso de arrastre o difusión cuya velocidad promedio es de 4 m/h y es
diferente al concepto de corriente que determina la cantidad de carga por unidad de tiempo.
En el análisis de la dirección de la corriente vuelve a dar importancia al campo eléctrico
como responsable del flujo de carga eléctrica y de esta manera explica los modelos de la
corriente convencional y la corriente real
En la sección 27-3, en la explicación sobre fuerza electromotriz emplea la analogía de la
bomba de agua para mantener un flujo continuo de agua por una tubería y la define como el
dispositivo que convierte energía química o mecánica en energía eléctrica capaz de mantener un
flujo continuo de carga y es en ese sentido que aparece bien definido el esquema del circuito
eléctrico. (Figura 16).
Figura 16. Flujo continuo de carga. Fuente: Tippens, 2011, p. 536.
37
Física de Serway (texto universitario)
La primera aproximación a circuito en este texto se realiza en el capítulo 26 y en la
sección 26-3, pág. 727, llamada Combinaciones de Capacitores hacen referencia a la necesidad
del empleo del diagrama del circuito, explicando los símbolos a utilizar, así como la aclaración
sobre la necesidad de conectar mediante líneas los elementos como el capacitor, el interruptor y
la batería que simulan los alambres entre los elementos. (Figura 17).
Figura 17. Símbolos de los circuitos. Fuente: Serway & Beichner, 2002, p. 727.
En seguida aparecen las conexiones de circuitos en serie y paralelo con los
condensadores y allí se retoma el concepto de diferencia de potencial, el cual lo abordaron en el
capítulo anterior “potencial eléctrico”, luego y a través de un ejemplo se explica cómo deben ser
las diferentes conexiones entre los elementos, lo mismo que el proceso de reducción de los
circuitos para encontrar una capacitancia equivalente, lo que conduce a adquirir este
conocimiento que luego se utiliza en los circuitos con resistencias, página 730.
En la sección 26-4 llamada “Energía almacenada en un capacitor con carga”, se aclara lo
que sucede en un circuito al tener una batería, un capacitor, interruptor y cables conductores,
dando importancia al establecimiento de campo eléctrico en los conductores una vez se cierra el
interruptor, por lo cual podrá circular carga eléctrica entre ellos y el capacitor, presentándose una
transformación de energía dentro del sistema fig. 18.
38
Figura 18. Transformación de energía en el circuito. Fuente: Serway & Beichner, 2002, p. 730.
En el capítulo 27-1 Corriente Eléctrica, aparece una aclaración sobre la frase “flujo de
corriente”, la cual es una redundancia ya que la corriente se define como flujo de carga, además
como en otros textos hace la aclaración y explica sobre la corriente convencional de acuerdo al
flujo de carga positiva y a la dirección de la corriente si el flujo de carga corresponde a los
electrones, aparece también el concepto de rapidez de arrastre y su análisis con el cual se
concluye que los electrones libres tardarían 75 minutos para recorrer un metro, lo cual no es lo
que se percibe cuando cerramos un interruptor y la bombilla enciende de inmediato, esto lo
aclara haciendo la observación de que los electrones presentes en el filamento del bombillo antes
de cerrar el interruptor experimentaran fuerzas eléctricas en el momento de cerrar el interruptor
debido a la aparición del campo eléctrico, después aclara que lo que realmente realiza una batería
es el establecimiento de un campo eléctrico el cual ejerce una fuerza sobre los electrones que
existen en los alambres y demás elementos del circuito, pero en ningún momento la batería
suministra electrones al circuito
Otras aclaraciones importantes sobre el concepto de corriente en un circuito explican que
es útil imaginar una carga moviéndose en el circuito como ayuda para la comprensión de la
transferencia de energía, pues resultaría contradictorio pensar que debido a la velocidad de
arrastre una carga se moviera en un corto periodo de tiempo alrededor de todo el circuito.
39
Por otra parte se habla de interpretaciones erróneas asociadas al concepto de corriente,
una es cuando se cree que la corriente que sale de un polo de la batería es consumida al pasar por
la resistencia pensando así que solo hay corriente en una parte del circuito; otra interpretación
que suele aparecer es que la corriente que entra al resistor es mayor que la que sale de él,
pensando que parte de la corriente fue consumida y otra es la que se piensa que la corriente sale
de cada uno de los polos de la batería en sentidos opuestos y esta se choca en la resistencia
entregando ahí la energía. pág. (764)
En el capítulo 28 Circuitos de corriente directa, al explicar sobre fuerza electromotriz,
hace un análisis detallado de la diferencia entre la fem de una batería y la diferencia de potencial
de la batería, pues se tiende a creer que la batería es una fuente de corriente constante o que la
batería es una fuente de voltaje constante, llegando a deducir las expresiones Δv=E-Ir
E=IR+Ir, luego I=E/R+r
Y así justificando y de acuerdo con la figura 19
Figura 19. Resistencia interna. Fuente: Serway & Beichner, 2002, p. 776.
Finalmente, en el estudio de las resistencias en serie y paralelo fig. 20, las explicaciones
sobre el paso de la corriente y los conceptos de voltaje en los elementos es similar a la de los
demás textos, pero aparece una aclaración sobre la frase: la corriente sigue la trayectoria de
menor resistencia, la cual es falsa, pues simplemente la corriente sigue todas las trayectorias
posibles, solo que existirá más o menos corriente de acuerdo a las resistencias encontradas.
40
Figura 20. Corriente y resistencias. Fuente: Serway & Beichner, 2002, p. 736.
41
2. Referentes Metodológicos
Expondremos ahora los referentes metodológicos y los diferentes pasos de investigación
desarrollados, también se describen los procesos que permitieron los diseños de un test de
intereses realizado a los estudiantes, lo mismo que el proceso que permitió el diseño de los
talleres y su validación.
2.1 Investigación acción como enfoque metodológico
La metodología desarrollada para esta investigación estuvo orientada hacia la perspectiva
de la Investigación – Acción en el aula de clases. En la investigación-acción se tiene en cuenta
las descripciones y explicaciones de los estudiantes sobre una determinada situación, estas
explicaciones se deben tomar tal y como lo expresan los alumnos, de tal manera que garantice
una autentica investigación-acción. (Elliot, 2000). Dicho de otra manera, se debe contar y
describir de manera minuciosa cada una de las situaciones y eventos más importantes de acuerdo
con el juicio del investigador.
La investigación-acción es básicamente un método cualitativo que gira en torno a la
actividad docente, pretendiendo buscar cambios para mejorar su práctica educativa, el docente
debe de realizar las veces de investigador, observador y maestro.
En la investigación-acción se presentan diferentes fases para su proceso que son:
Reflexión de un problema; Planeación y aplicación que persigan mejorar la situación, las cuales
pueden ser talleres, dinámicas, etc.; y evaluar resultados de la acción anterior, para iniciar un
nuevo ciclo, de tal manera que se forma una espiral constantemente. Además de la observación
como herramienta básica se debe buscar cooperación con otros docentes y estudiantes para tener
una información cruzada (Latorre, 2005).
42
Espiral de ciclos de la investigación acción
Figura 21. Ciclos de la investigación acción. Fuente: Latorre, 2005, p. 32.
Para esta investigación se utilizaron los siguientes instrumentos:
2.1.1 Test de intereses relacionados con los fenómenos eléctricos. Teniendo en cuenta
los resultados obtenidos en la búsqueda de antecedentes, se diseñó y aplicó un test de intereses
(Ver Anexo 1) a un grupo de 28 estudiantes de grado once compuestos por 14 mujeres y 14
hombres con edades comprendidas entre los 16 y los 18 años del Colegio Nuevo Chile IED de la
ciudad de Bogotá.
2.1.2 Diseño de cuatro talleres-laboratorio. Una vez aplicado y realizado el análisis del
test de intereses, además de la revisión documental se empezó con la construcción de los talleres,
se presentó una propuesta inicial, la cual se fue modificando con la colaboración de dos
profesores de física compañeros del seminario de trabajo de grado, lo mismo que mi director de
trabajo de grado profesor de física, este proceso fue evolucionando durante dos semestres y el
producto final son: Taller 1, Taller 2, Taller 3, Taller 4 (anexo 3)
2.1.3 Registro fotográfico. Acudiremos a la fotografía como un recurso o fuente que
posibilita la observación en la investigación, ya que la fotografía posee la ventaja de registrar
procesos de cambio que suelen ocurrir con gran rapidez. Estos registros suelen tener ventajas
43
sobre descripciones gráficas que muchas veces pierden precisión, pues están sujetos a la
habilidad de quien los realiza. Detrás de las imágenes se puede encontrar un material visual que
tiene un gran valor que se puede interpretar e investigar. En la investigación cualitativa (Tójar,
2006), lo verdaderamente importante es que una sencilla instantánea, una imagen, es en sí misma
un texto, con el cual podremos describir y construir procesos que han venido cambiando (Tojár
& Mena, 2013).
2.1.4 Diario de campo como herramienta complementaria de las observaciones. El
Diario de Campo es una herramienta complementaria en la investigación, en ella podemos
consignar cada una de las situaciones que van surgiendo en el propio terreno donde van
aconteciendo los hechos, de tal manera que estos se podrán clasificar y sistematizar, para luego
reflexionar y así ir transformando la práctica. Este diario de campo debe posibilitar al
investigador un monitoreo constante en el proceso de observación, luego se deberá tomar nota de
los aspectos que considere relevantes para su investigación, estos serán posteriormente
organizados para realizar los respectivos análisis. El diario de campo posibilita el mejoramiento
entre la teoría y la práctica, pues debe permitir la observación directa, es decir el contexto en
donde se desarrollan los hechos, siendo necesario ejecutar un plan que permita el engranaje entre
el objeto de estudio y los participantes, unido a lo anterior debe haber una fuente de información
que es la teoría para que los informe no queden en simples descripciones, sino que sean
sustentados desde un análisis más profundo y sustentado con más argumentos, asegurando así
que un diario de campo sea una verdadera herramienta en donde se den los procesos de
descripción, argumentación e interpretación (Martínez, 2007).
44
2.2 fases de los procesos de la investigación
2.2.1 Consulta documental sobre la enseñanza de la electricidad. Los resultados de
esta consulta documental evidenciaron que los problemas en la enseñanza del circuito eléctrico
simple ha sido un tema ampliamente estudiado y con un buen número de literatura especializada,
además de haberse encontrado un común denominador en los llamados “modelos alternativos” ò
explicaciones alternativas empleadas comúnmente por los estudiantes, por ejemplo en la
investigación llevada a cabo por Paloma Varela Nieto (1994) “La resolución de problemas en la
enseñanza de las ciencias: aspectos didácticos y cognitivos”, en ella dedica gran parte de la
investigación a los esquemas alternativos en el campo de la electricidad y apoyada en
investigadores como: Dupin y Joshua (1986); D Shipstone (1988); Cosgrove et al.(1983); R.
Millar (1993); Cohen et al (1983); Rhoneck y Grob (1987); Maichle (1981); Closet (1983);
Solomon (1985); Andersson (1986); Llorens (1991); Osborne (1983); Gauld (1985); Varela et al
(1988, 1993). Han clasificado básicamente cinco tipos de explicaciones que son: el modelo
unipolar, modelo de corrientes concurrentes, modelo de gasto de corriente, modelo científico y
modelo secuencial o topológico.
Otro de los aspectos importantes encontrados en esta revisión documental es la
coincidencia de los investigadores sobre la importancia de relacionar los conceptos de campo
eléctrico con el estudio del circuito eléctrico, es así que diversas investigaciones admiten que una
buena comprensión de los temas relacionados con electrostática puede facilitar la integración de
los nuevos conceptos que surgen en los circuitos de corriente directa, pues existen aspectos
relacionados y sería muy útil que los estudiantes lograran una interpretación como un solo
conjunto (Chabay & Sherwood, 1999). Por lo cual se tomó muy en cuenta haber examinado los
campos eléctricos y magnéticos que rodean un circuito eléctrico debido a los conductores,
45
baterías, generadores y otros elementos del circuito, en este sentido, la revisión nos condujo a
Matar y Welti (2010). En el artículo “La física que está oculta en un circuito eléctrico simple”
refiriéndose a las explicaciones tan limitadas del profesorado y de los textos sobre la transmisión
de la energía en los circuitos simples, descuidando siempre la importancia del campo eléctrico
presente y asociado a los conductores que lo constituyen, lo anterior llevaría a una explicación
más significativa de la transmisión de la energía.
2.2.2 Diseño de los talleres. El diseño de los talleres se fundamentó desde la revisión
documental, el análisis de los resultados del test de intereses, la participación de dos profesores
de física y la verificación del director de esta investigación quien además es profesor de física y
experto en CDC, la presentación inicial de la propuesta de los talleres se fue modificando en
cada una de las exposiciones de tal manera que desde ese momento se realizaron los respectivos
ciclos de la planificación, la observación y reflexión, para luego seguir retomando nuevas ideas,
continuando así los ciclos de la investigación acción como base de nuestro enfoque
metodológico.
Las diferentes actividades que se establecieron en los talleres se relacionaron
directamente sobre la base documental y así poder verificar en algunos casos los modelos
alternativos mencionados en las investigaciones, igualmente se buscó que estas actividades
pudieran contribuir a una mejor conceptualización de las ideas que comúnmente se dan al
finalizar el tema de circuito eléctrico a través de la enseñanza tradicional, refiriéndonos con esto
último a las ideas y explicaciones que los estudiantes presentan acerca de la pila, la corriente, el
voltaje, los interruptores y cables de conducción.
Otro de los componentes importantes tratados en los talleres se da con la importancia de
relacionar los campos electromagnéticos con el circuito eléctrico, pues según Matar y Welti
46
(2010), es allí donde está la verdadera comprensión de la transmisión de la energía, de tal manera
que se puede considerar este aspecto como uno de los factores de innovación que permitieron
establecer diferencias para presentar este trabajo como una propuesta alternativa para la
enseñanza del circuito eléctrico.
Las actividades propuestas en los talleres también se presentaron como situaciones reto
con el ánimo de motivar a los estudiantes y hacerles de alguna manera un tipo de invitación que
los motivará a tomar acción en la elaboración y montaje de cada una de las situaciones,
persiguiendo con ello una mejora en las habilidades prácticas
2.2.3 Validación con expertos. La validación se llevó a cabo con la finalidad de
minimizar posibles errores que nos permitiera garantizar que cada una de las situaciones
propuestas se relacionarán de la forma más precisa con cada uno de los objetivos conceptuales,
en este mismo sentido se debía garantizar una coherencia entre una situación presentada y la
siguiente, el análisis de contenido facilitó el diseño y secuencia relacionado con el circuito
eléctrico y los conceptos involucrados.
Para esta validación se contó con dos pares académicos, quienes orientan la asignatura de
física en los niveles de secundaria, uno de ellos además se desempeña en el nivel universitario
como profesor de física, un tercer evaluador experto en CDC y director del trabajo de grado,
quien cuidadosamente propuso la secuencia en cada uno de los talleres lo mismo que la
pertinencia y el orden en que se presentan los cuatro talleres , un cuarto evaluador fue una
compañera de trabajo, magíster y licenciada en español y literatura, válido aspectos relacionados
con la coherencia en la puntuación y redacción de cada una de las preguntas de los talleres.
Teniendo en cuenta las observaciones de cada uno de los evaluadores se realizaron los ajustes
pertinentes.
47
Representación del proceso metodológico
Fase 1
Figura 22. Fase 1: Metodología. Fuente: Elaboración propia.
48
Fase 2
Figura 23. Fase 2: Metodología. Fuente: Elaboración propia.
49
Fase 3
Figura 24. Fase 3: Metodología. Fuente: Elaboración propia.
50
3. Resultados y Análisis
3.1 Análisis del test de intereses
A continuación, se presenta un cuadro que sintetiza los resultados obtenidos después de
aplicado el test de intereses, el orden en que se mencionan las explicaciones está relacionado con
las respuestas más comunes.
Cuadro 2
Síntesis de resultados test de intereses
Concepto asociado Explicaciones de los estudiantes
Fenómenos relacionados con la electricidad
1. Tormentas eléctricas. 2. Electrostática debido a situaciones experimentadas en su cotidianidad 3. Formas de conducción y transformación de la electricidad 4. Los cortocircuitos
Bombillo (resistencia)
1.Lo asocian con cables, corriente, fuente y sitio donde termina la corriente 2. No saben cómo funciona 3.Explican su funcionamiento con los electrones (sin claridad) 4.El bombillo tiene su propia energía
Interruptor 1.Interrumpe o manda electricidad 2.Controla los bombillos de un circuito 3.genera la energía que le hace falta al cable
Fuentes de Energía 1. Batería como productora de electricidad 2. Lugar donde se comprime la energía 3. Asociada a redes eléctricas externas 4. Hidroeléctricas
Voltaje 1.Lo relacionan con energía, corriente y electricidad 2.Es la fuerza para producir electricidad o prender un aparato 3.Puede producir daños en aparatos eléctricos o motores
Corriente 1.Muy asociado con energía 2.Los aparatos conectados consumen corriente 3.No diferencian corriente de voltaje
Circuito eléctrico 1. Los identifican y dan explicación con el ejemplo de las luces navideñas. 2.Utilizados para explicar el interruptor en la casa
Fuente: Elaboración propia.
51
3.2 Análisis de los talleres
Al hacer un análisis global del trabajo desarrollado de cada uno de los grupos se decide
no considerar lo realizado por los grupos 3 y 5, las razones obedecen a una menor integración
como grupos y la poca profundidad en sus explicaciones y por otra parte para facilitar y
simplificar los posteriores análisis. De esta manera se decide trabajar en el análisis con las
carpetas de los grupos 1, 2, 4 y 6.
Se presentan las explicaciones realizadas por los estudiantes, registrados en los diferentes
instrumentos y material de indagación, se hacen un análisis preliminar de comentarios, que en
algunos casos fueron organizados en tablas, estableciendo categorías de acuerdo a la revisión
documental, para terminar con el análisis final de la situación.
Convención de códigos
Grupo (G) Número (N) Situación (S) Numero de situación (P) GNSP
3.2.1 Taller 1. Se presenta el Cuadro 3, donde encontramos una síntesis de la
sistematización y análisis primario de las producciones de los estudiantes de la situación 1 y de
acuerdo con el sistema de códigos establecidos. Es importante señalar que la asignación de
categorías se fundamenta en el análisis de contenido.
Cuadro 3
Transcripción de resultados taller 1
Grupos Procedimiento Explicación
alternativa
G1S1 Se pretende el contacto entre el polo positivo
de la pila y el bombillo, haciendo énfasis en el
polo positivo
Modelo unipolar
G2S1 Privilegian el polo positivo de la pila para
garantizar el contacto
G6S1 Inicialmente prueban contacto directo entre pila
y bombillo
52
Grupos Procedimiento Explicación
alternativa
G6S1 En otro intento extraen una batería del celular,
pero insisten en el contacto directo
Asociación de
materiales G4S1 El grupo incorpora materiales metálicos
(ganchos de cosedora) a la tarea, no probaron
contacto directo pila bombillo
G1S1 Aparece la idea de aumentar la energía de la
pila por frotación con las manos
Activación de carga
Fuente: Elaboración propia.
3.2.1.1 El Modelo unipolar. Los grupos: G1, G2 y G6 asumen el modelo unipolar para
resolver la tarea, los grupos: G1 y G2 privilegian el polo positivo y el G 6 lo hacen
indistintamente, es decir prueban con los dos polos. El G4 incorpora materiales metálicos a la
tarea y con ellos intenta unir la pila y el bombillo, persistiendo la idea de contacto directo. En
ningún caso se crea un circuito cerrado.
G1 G4
G2 G6 Figura 25. Grupos construyendo su primer circuito. Fuente: Procedimiento Situación 1.
53
Las fotografías revelan al G1 realizando contacto entre polo positivo de la pila y punta
del bombillo, el G4 Incorporando elementos metálicos (ganchos de cosedora) para reemplazar
cables, el G2 haciendo contacto entre polo positivo de la pila y punta del bombillo y el G6
incorporando batería de celular para lograr el reto de prender el bombillo.
3.2.1.2 Analogía: Transmisión por contacto. El G1 manifiesta una relación entre el
contacto de la punta del bombillo con el fondo de la roseta y así garantizan que el bombillo
encienda, por lo cual asumieron que el simple contacto entre el polo positivo de la batería con la
punta del bombillo era garantía para prender el bombillo. (Anexo hoja 1 Trabajo de carpeta G1)
aquí se destaca la analogía entre ajustar el enroscamiento para obtener más presión con presionar
los elementos en contacto
Reflexión “Dando Luces": ante la situación experimentada por los grupos de no lograr el
encendido del bombillo, se les preguntó ¿qué elementos adicionales pueden requerir? Y ¿Qué
función van a cumplir?
Mientras los grupos: G1, G4 y G6 consideraron indispensable el uso de dos cables para
cumplir el objetivo, el G2 inicialmente solicitó un solo cable. En este caso el G4 previamente
había intentado cumplir la tarea con ganchos de cosedora, así mismo el G6 lo intentó con una
batería de celular. Esto revela que para los grupos: G4 y G6 era necesario algo más,
preferiblemente de carácter metálico o asociado a la carga eléctrica (batería). Es decir, hay un
conocimiento previo de incorporar otros elementos, pero persistió en los intentos para cumplir la
tarea el modelo unipolar.
Por otro lado, el G6 argumentó que era indispensable el uso de la roseta y había un
desconocimiento de los diferentes contactos del bombillo por parte de los G1, G2 y G6. En este
sentido, los procedimientos establecidos por los grupos no son homogéneos, por un lado, la
54
perspectiva del uso de dos cables significa aquí la búsqueda del contacto entre polo positivo y
negativo de la pila con el bombillo, en otro caso la perspectiva del uso de un solo cable revela el
modelo unipolar. En el primer caso los grupos intentan realizar procedimientos por contacto sin
la idea de circuito, en el segundo caso con la asociación de cables los grupos G1, G4, y G6 se
aproximan a la idea de circuito
Cuando se tiene un reto como este, la forma de comprender el fenómeno regula la
actividad experimental, pero también la actividad experimental puede hacer reflexionar sobre la
manera de comprender el fenómeno. Si yo creo que con un solo cable (o algo más, ganchos, etc.)
logro encender el bombillo, entonces experimento para probarlo, intentando con material anexo o
solicitando el cable, pero al no dar resultado esto cuestiona el modelo y comparo mi
procedimiento con el de los demás.
Esta actividad evidencia también la analogía que emplearon para tratar de cumplir con el
objetivo, estas analogías son recursos que usualmente empleamos para tatar de resolver
diferentes situaciones, por otro lado, el modelo unipolar se ratifica como la primera
aproximación para resolver la tarea y coincide con los resultados de diversas investigaciones
relacionadas con los circuitos eléctricos simples
3.2.1.3 Síntesis de la situación 1. Ante la situación reto de prender el bombillo la primera
opción que realizan los grupos es la de hacer contacto directo entre el bombillo y la pila situación
típica del modelo unipolar, registrada en las investigaciones de diversos autores.
Solamente un grupo no realiza contacto directo y busca otros recursos para reemplazar el
cable, sin embargo, no se evidencia la elaboración de un circuito correctamente.
Frente a la nuevas situación que surge, los G4 y G6 incorporan elementos que de alguna
manera asocian con situaciones que se relacionan con su experiencia cotidiana, tales como el uso
55
de las baterías del celular que para ellos no revela ningún cable , sino el contacto directo para que
este encienda,, al igual que el empleo en las casas de una roseta para prender un bombillo y
cuando esta no funciona bien , lo que se hace es presionar a través del enroscamiento y muchas
veces el resultado se da porque no existe buen contacto y esto se revelo durante la actividad
Cuando los grupos asumen el empleo de los dos cables y que cada uno de ellos debe salir
de los polos positivo y negativo quedan dos puntas libres y es el momento en que las emplean
para hacer contacto con el bombillo, los G1,G2,G6, encontraron el resultado de encender el
bombillo probando contacto en diferentes puntos metálicos de la rosca del bombillo, hasta que se
dieron cuenta en que puntos definitivamente había que poner las puntas de los cables (Diario de
campo, pág. 3) para lograr con seguridad el encendido.
3.2.1.4 Situación 2. El cuadro 4 resume las diferentes explicaciones realizadas por los
grupos de trabajo una vez logrado el objetivo. ¿Por qué se enciende el bombillo?
Cuadro 4
Explicaciones del encendido del bombillo
Explicación asociada cables-
energía
Explicación asociada
pila-bombillo
Conclusión
G1S2 Consideran los cables como
elementos necesarios parar el
transporte de la energía
Pila considerada como
fuente de energía
Bombillo recibe la energía
Cables conductores de
energía
Pila fuente de
energía
Bombillo
consumidor de
energía
G2S2 Proceso en el cual se transforma la
energía llegando hasta el bombillo
Pila considerada fuente de
energía
Bombillo enciende como
resultado de la
transformación de la
energía
G4S2 La energía de la pila tiene un medio
para transportarse al bombillo
Pila considerada como
fuente de energía
Bombillo recibe la energía
Cables conductores de
energía
56
Explicación asociada cables-
energía
Explicación asociada
pila-bombillo
Conclusión
G6S2 Porque la pila le genera energía al
bombillo
Pila considerada como
fuente de energía
La roseta transforma la
energía
Cables conductores de
energía
Cables vehículos
de transporte de
energía
Fuente: Elaboración propia.
A manera de análisis se presentan 3 tipos de analogías y una idea de energía así:
Analogía Pila fuente de energía: Los grupos interpretan a la pila como depósitos o
almacén de energía que puede entregarla, como consecuencia de ello se presenta la idea de un
fluido o sustancia material que se transporta de un lugar a otro y así surgen el tipo de
explicaciones que han encontrado las diversas investigaciones sobre la idea de energía, por
cierto, muchas veces asociada al termino corriente
Analogía Bombillo consumidor de energía: Para los G1, G2 y G4 expresan que el
bombillo es el que recibe la energía (anexo transcripción de resultados taller 1 S2), por lo tanto,
se convierte para los alumnos en el sitio a donde va a llegar la energía, tal como lo expresa el
grupo 4 “el bombillo recibe la energía”. En trabajos realizados por D. Shipstone (1988) y basado
en Cosgrove, Osborne, & Tasker (1983) cuando los alumnos inician estudios de circuitos
presentan más la noción de energía eléctrica que la de corriente, factor considerado por ellos que
impide un correcto aprendizaje debido a la imprecisión de la terminología y asociado además a
un lenguaje con el cual los estudiantes están más familiarizados, ya que es más común escuchar
expresiones como “este mes se consumió más energía que el anterior” de ahí la idea fuente –
sumidero que se da para el termino energía, es decir proviene de un depósito y se consume en
otro lugar que para nuestro caso particular es el bombillo
57
Analogía Cables vehículos de transporte: Para los G1 y G4 fue importante resaltar que
la función de los cables es la de conducir la energía desde la pila hasta el bombillo, esta idea es
análoga a la creencia de que los cables se comportan de manera similar a una manguera, la cual
transporta cierta cantidad de materia, en el caso del G1, al uso de los cables le atribuyen la
función de ser los responsables de la obtención de la energía
Ideas sobre la energía: Las explicaciones de los grupos a la pregunta ¿Por qué se
enciende el bombillo? Están relacionadas con la idea de la transmisión de energía, término
empleado por los estudiantes de acuerdo al contexto y a la situación estudiada (Pozo & Gómez,
2009), además los G2 y G4 aseguran que la energía termina en el bombillo, aquí podemos ver
que hay una relación de tipo causal llamada causalidad lineal o unidireccional en la que el
proceso inicia en la pila, luego debe pasar por los cables y finalmente terminar en el bombillo,
este tipo de pensamiento lineal causa-efecto es común en los primeras explicaciones de los
alumnos en los procesos de enseñanza de los circuitos eléctricos (Varela, 1994).
3.2.1.5 Síntesis de la situación 2. Los 4 grupos han considerado a la pila como fuente de
energía, siendo los cables elementos necesarios para obtener dicha energía sin embargo los G1,
G2 y G6 hacen referencia a que la energía finalmente termina en el bombillo, de esta manera se
revela la noción de fuente-consumidor, en donde se piensa que esa energía es consumida por el
bombillo. Una consideración especial hace el G6 donde si bien el bombillo es considerado como
fuente de energía, a la roseta le dan la función de transformador de la energía, es de anotar que
para este grupo era primordial contar con una roseta para poder cumplir con el objetivo de
encender el bombillo idea muy ligada a lo que sucede en el hogar en donde la única forma de
emplear el bombillo es a través del uso de una roseta.
58
Para explicar la causa por la cual se prende el bombillo, la homogenización del termino
energía les facilitó justificar lo que pasaba con ella en los diferentes componentes, por ejemplo
“de la pila sale la energía”, “los cables conducen la energía” y “el bombillo consume la energía”,
sin tener que recurrir a otra terminología asociada como corriente, voltaje o resistencia.
3.2.1.6 Situación 3. En el cuadro 5 se relaciona la identificación de fuentes de energía y
la explicación asociada a ellas.
Cuadro 5
Fuentes de energía
Explicación Fuente
G1S3 No dan explicaciones del proceso mediante el
cual la energía llega a las casas
Eólica, Hidráulica, Solar
G2S3 Están ubicados en los postes de luz,
transportándose desde ahí hasta nuestras casas
Transformadores
G4S3 De ellos salen cables que llegan a nuestras
casas
Transformadores
G6S3 Los cables provienen de estos postes y llega a
la casa
Postes con la lámpara
iluminada
Fuente: Elaboración propia.
G1 G2
G4 G6
Figura 26. Representaciones de las fuentes de energía. Fuente: Procedimiento Situación 3.
59
Las anteriores fotografías muestran los dibujos elaborados por los grupos, el G1
identifica las principales fuentes de energía, sin dar ninguna explicación de ellas, además se
aprecia un interruptor y una toma como el estado final a donde llega dicha energía; los G2 y G6
muestra el poste de luz conectado con los cables a la casa como la fuente de energía; para el G2 y
G4 más allá de los postes aparecen los transformadores y las torres de energía como las fuentes
que suministran la energía de las casas
Cuando se realizó el test de intereses, algunas de las respuestas encontradas en ese
momento relacionaban a los toma corrientes e interruptores como las fuentes de energía, vemos
ahora que ninguno de los grupos hizo relación a esas respuestas, sin embargo, las nuevas
respuestas evidencian cierto grado de reflexión que puede estar asociado al nuevo contexto como
es el trabajo grupal y puesta en escena de elementos en el laboratorio en torno a la actividad
experimental
3.2.1.7 Síntesis de la situación 3. El G1 identificó con claridad las fuentes de obtención
de la energía que llega a las casas. Sin embargo, no es explicita la explicación sobre la
transformación de energía, asocian de donde proviene por su calificativo: “eólica, solar, etc.”
Para los G2 y G4 la fuente inicial de energía son los transformadores ubicados en los postes y
explican que a partir de allí y por medio de cables llega a las casas.
Después de una reflexión con todos los grupos sobre sus respuestas, el G2 identifica las
fuentes hidroeléctricas, pero no hay claridad sobre los procesos de transformación, en los G2 y
G6 aseguran no haber tenido conocimiento de esas fuentes. Se puede pensar que las respuestas
iniciales de los G2, G4 y G6 se ven determinadas por la proximidad al lugar establecido en este
caso las casas y obedece al conocimiento más de su contexto cotidiano que al académico.
60
3.2.1.8 Situación 4. En el cuadro 6, encontramos las principales ideas expuestas por cada
uno de los grupos, lo mismo que la asignación de categorías de acuerdo al análisis de contenido.
(Ver Anexo 6. Transcripción de resultados taller 1, S4)
Cuadro 6
Función del interruptor y demás elementos del circuito
Grupo Explicación Tipo de relación
G1.S4 El cable es necesario para unir el bombillo y la pila,
generando energía y así prende el bombillo, el
interruptor maneja le energía y ayuda a pagar y
pender la energía, además permite la unión entre
cables
Relación Causal
G2.S4 En la pila se encuentra almacenada la energía, a
través de los cables se transporta la energía, en el
bombillo se obtiene el resultado de la transformación
de la energía, el interruptor maneja la corriente, es
decir controla el apagado y encendido
Relación Causal
G4.S4 Describen los elementos empleados, cables, roseta,
interruptor, pila y bombillo, Explican que dos de los
cables conducen energía positiva y el otro negativa
necesarios para encender el bombillo y el interruptor
obstaculiza o facilita el paso de electrones
Relación causal
Análisis Local
G6.S4 La función del interruptor es dejar pasar o no la
energía al bombillo
No hay explicación del circuito
Objeto-explicación
Fuente: Elaboración propia.
Relación causal: Los G1, G2 y G4 elaboran explicaciones relacionadas entre los
componentes, de tal forma que si nombran la pila y los cables es porque el efecto que se produce
en los cables es debido al componente que está ligado a ellos, esto permite seguir una relación
unidireccional y facilita las explicaciones entre las partes del circuito llamado como principio de
causa-efecto (Varela, 1994).
Los grupos siguen empleando el termino energía igual que en la situación 2 para explicar
lo que sucede en el circuito con una connotación especial asumida por el grupo 2, llamando en
un momento al proceso “transformación de energía”
61
Análisis local: El G4 hizo la diferencia, teniendo en cuenta la polaridad y los electrones,
pero en términos de energía llama a una positiva y a otra negativa necesaria para encender el
bombillo, además asocia esta energía con el paso de electrones en el interruptor, lo cual muestra
cierta imprecisión en el lenguaje y esta dificultad, según Shipstone (1988) “cuando los
estudiantes inician cursos de circuitos se aproximan más a la noción científica de energía
eléctrica que al de corriente, estas confusiones en la terminología aparecen como un factor
importante en el aprendizaje” (p. 94).
En consecuencia, las explicaciones de los grupos asociadas a relaciones causales y los
análisis locales han mostrado que impiden una mejor interpretación del circuito como un sistema
de interacción (Pozo & Gómez, 2009).
Objeto explicación: Aunque todos los grupos referencian los componentes del circuito y
tratan de dar alguna explicación de ellos, el G6 se queda únicamente en la explicación del
elemento interruptor que aparece en este nuevo circuito y solo establece una relación de
causalidad entre este y el bombillo, prestando atención al elemento nuevo que aparece en la
situación
Las fotografías tomadas de las carpetas dan cuenta de los diferentes montajes elaborados
por los grupos de trabajo
62
G1 G2
G4 G6
Figura 27. Representación de los circuitos elaborados con interruptor. Fuente: Procedimiento
Situación 4.
3.2.1.9 Síntesis de la situación 4. Teniendo en cuenta el proceso de la construcción
práctica de este circuito en el que se incorpora el interruptor como nuevo elemento, se pudo
constatar las ventajas del trabajo grupal y la puesta de diferentes ideas en cada uno de los grupos
para la ubicación del interruptor dentro del circuito. Para el G6 (Figura 27) fue suficiente
incorporar de alguna manera el interruptor, sin tener en cuenta la funcionalidad de este, tanto que
al comparar el circuito de ellos lo calificaron como diferente al de los otros grupos
Las explicaciones de los G1,G2 y G4 con respecto a ¿por qué se prende el bombillo?, ya
propuesta en la situación 2, muestra avances, ya que relacionan los elementos entre si e intentan
mencionar lo que puede estar pasando en cada componente del circuito, además que se intenta
una aproximación de integración entre sus partes, siendo la finalidad en la educación secundaria
63
que el circuito sea analizado de manera integral o como una interacción entre cuerpos y sistemas
(Pozo & Gómez, 2009).
3.2.1.10 Situación 5. “Diferencias de mi circuito con el de mis compañeros”: Los G1, G2
y G4 hacen un análisis más global o integral y menos local de los componentes, aceptando la
misma funcionalidad del circuito que ellos construyeron, pero para el G6 persiste el análisis local
ya que consideran en este caso que el uso de un cable adicional representa un circuito diferente,
aunque realice la misma función
El G4 realiza además observaciones críticas sobre la funcionalidad, objetivo del
interruptor y el diseño, presentado por el G6
Esta actividad de comparación entre los cuatro circuitos facilito que los estudiantes
tuvieran una mirada global del circuito e integral, que pudiera alejarlos de esa mirada parcial que
se hace de la conexión por proximidad de un par de elementos impidiendo la integralidad del
circuito como un solo sistema.
3.2.2 Taller 2.
3.2.2.1 Situación 1. El cuadro7, muestra el análisis de las descripciones elaboradas por
los grupos de acuerdo con las diferentes interacciones entre el imán y la brújula y apoyado en los
dibujos elaborados (Ver Anexo 6. Transcripciones de resultados taller 2).
Cuadro 7
Análisis de las interacciones imán y brújula
Descripción de interacciones Explicación
G1S1 Interacción desde la parte superior y evidencian la
atracción de la aguja.
Acercan los diferentes polos del imán e interpretan la
diferencia en la repulsión o atracción de la marca de la
aguja.
Relacionan distancia del imán con la fuerza que hace
sobre la aguja. No realizaron dibujos.
Realista ingenua
64
Descripción de interacciones Explicación
G2S1 Realizan acercamientos laterales en el mismo plano,
ubican el imán en las marcas de los diferentes puntos
geográficos.
No consideran los polos del imán y no hay una relación
de análisis de interacción entre la brújula y el imán.
Visión de frontera
G4S1 Aseguran que la brújula se mueve por que apunta al
lugar más magnéticamente cargado.
La brújula apunta hacia el norte porque este corresponde
al sur.
Exploraron interacciones en las tres dimensiones
espaciales
Concepción eléctrica
Relación de Coulomb
G6S1 Hacen la relación entre la carga positiva como el norte y
la negativa como el sur.
Expresan conocimiento sobre la atracción entre polos
opuestos.
Realizan acercamientos laterales con los diferentes
puntos cardinales.
Acercan dos imanes paralelos a la brújula, pero no se
ponen de acuerdo para explicar lo sucedido.
Concepción eléctrica
Realista ingenua
Fuente: Elaboración propia.
Concepción Realista Ingenua: Para los G4 y G6 fue importante mencionar la existencia
de atracción entre polos opuestos, una conclusión a la que normalmente se llega por observación
directa de esta forma aparecen concepciones alternativas en la comprensión de muchos
fenómenos, pues se sabe que lo que normalmente observamos está muy ligado a nuestro sistema
cognitivo y se tiene la tendencia de obtener conocimientos de acuerdo a lo que copiamos o
podemos reproducir después de observar (Scheuer & Pozo, 2006), así este tipo de explicaciones
obedecen a una categoría llamada concepción realista ingenua, donde la interpretación del
fenómeno magnético se le atribuye las propiedades de atracción y repulsión (Guisasola, Almudí,
& Zubimendi, 2003).
Concepción eléctrica: El G1 relaciona la distancia del imán a la brújula con la perdida
de magnetismo, es decir relación fuerza distancia, mientras el G4 asocia el magnetismo con la
idea de carga, es decir identifica la carga eléctrica en reposo y considera los imanes como
65
cuerpos cargados, por lo tanto las interacciones magnéticas son explicadas mediante fuerzas de
tipo colombiano, las cuales corresponden a concepciones eléctricas (Guisasola, Almudí, &
Zubimendi, 2003).
El G2 centra su atención en lo que sucede con la brújula, en los movimientos de la aguja
y en las marcas geográficas que allí aparecen, muestran explicaciones que giran en torno a la
brújula, de tal manera que su atención o preocupación se concentra allí, sin tener en cuenta otros
aspectos que interaccionan con la misma brújula y a esto corresponde una visión de frontera
Las siguientes fotografías tomadas de las carpetas de trabajo de los grupos muestran las
interacciones realizadas de la situación.
G2 G4 G6
Figura 28. Representaciones de las interacciones del imán y la brújula. Fuente: Taller 2,
situación 1.
66
3.2.2.2 Situación 2. El cuadro 8, muestra un análisis inicial de las observaciones de los
diferentes grupos y las explicaciones del fenómeno producido por la interacción del circuito y la
brújula (Ver Anexo 6. Transcripciones de resultados taller 2, S2).
Cuadro 8
Análisis interacción brújula y circuito
Observación Explicación
G1S2 Además de ver el movimiento de la
brújula, Experimentaron que las
puntas que habían estado en contacto
con los polos de la batería al
acercarlos a la brújula producía el
mismo efecto a distancia
porque la energía pasa por el cable y eso
hace que se mueva la brújula
G2S2 Al pegar y despegar el cable negro
de la pila podemos observar que la
aguja magnética se mueve hacia la
derecha
El cable en el lugar que se coloca la brújula
funciona como un transportador de energía
lo cual hace que al acercarlo a la brújula este
tenga un movimiento como si le estuviese
transmitiendo energía
G4S2 Observamos que en el contacto de la
pila con los cables, la brújula tiende
a mover sus agujas. El cable debe
pasar por encima de la brújula
podemos considerar como
electromagnetismo, pues ya sabemos que la
brújula apunta a las direcciones con mayor
magnetismo y al hacer el montaje con la pila
la energía que se concentra hace un campo
magnético, lo que hace que la brújula
responda
G6S2 Al conectar los cables a la pila hace
que la aguja de la brújula se mueva
esto genera electromagnetismo y la aguja se
mueve hacia el lado que tenga mejor
electromagnetismo
Fuente: Elaboración propia.
Todos los grupos han detectado con claridad el movimiento de la ajuga, pero los G 2 y
G4 expresan adicionalmente hacia donde se mueve y establecen como condición que el cable
debe pasar por encima de la brújula.
Los G1 y G2 persisten en emplear el término de energía en lugar de corriente (a pesar de
haber hecho algunas precisiones en el taller 1), para explicar que esta se transmite a la brújula y
por eso se mueve. Los G4 y G6 identifican con claridad la presencia de magnetismo en el
circuito razón por la cual esta se mueve, además el G4 reflexiona acerca del movimiento de la
67
brújula con los imanes en donde la posición de proximidad fue evidente si el cable es
perpendicular a la aguja, “El cable debe pasar por encima de la brújula”
3.2.2.3 Síntesis de la situación 2. Las diferentes explicaciones y descripciones
consignadas por los grupos, permitió ver claramente lo que identificaron al momento de cerrar el
circuito. Este movimiento de la aguja de la brújula, asociado con el cable debido a la proximidad
entre ellos, les ha permitido establecer indirectamente que el paso de energía a través del cable
produce un efecto similar al del imán con el que ya habían experimentado, de tal manera que dos
de los grupos se han aproximado a expresar que en el circuito eléctrico se genera algún tipo de
magnetismo identificando su intensidad de acuerdo al movimiento de la aguja y la posición con
respecto al cable.
3.2.2.4 Situación 3. En este cuadro encontramos un análisis inicial de las respuestas de
los estudiantes sobre el contenido de la caja negra
Cuadro 9
Análisis de las explicaciones del contenido de la caja negra
Grupo Explicación Modelo
Alternativo
G1S3 Consideran la existencia de un imán en forma de herradura
conectado al interruptor por medio de dos cables, no
emplean batería
Asocian el Imán
como fuente de
energía
G2S3 Afirman de la existencia de un electroimán y al operar el
interruptor a la indicación de encendido, un objeto metálico
queda sujeto al electroimán que se encuentra en la caja
G4S3 Explican que al activar el interruptor deja que la energía
fluya hacia el metal colocado en la ventana, lo que le da
una carga y funciona como un imán, atrayendo las cosas
metálicas y cuando se apaga deja caer los metales que tenía
sostenido
El metal en el
circuito adquiere
propiedades
magnéticas G6S3 Afirman que al oprimir el interruptor la pila genere energía
hacia la placa de metal y esta se carga
electromagnéticamente lo que hace que atraiga el metal
Fuente: Elaboración propia.
68
Las siguientes fotografías revelan las ideas de los estudiantes sobre el contenido de la
caja negra.
G1 G2 G4 G6 Figura 29. Representaciones sobre el contenido de la caja negra. Fuente: Situación 3.
Para el G1 la idea de un circuito conformado por el interruptor los cables de conexión y
un imán fueron suficientes para establecer inicialmente la primera aproximación del contenido de
la caja, como se aprecia en el dibujo elaborado parte superior. Se les pregunta, ¿el imán hace las
funciones de la pila? La reflexión del grupo a partir de la pregunta fue integrar una pila en el
69
circuito asegurando que con ello se mejoraba la energía en el imán y elaboraron el grafico que
aparece en la carpeta.
El G2 presentó un conocimiento previo sobre el electroimán el cual fue integrado en el
circuito y que para ellos cumplía con el funcionamiento presentado en la caja, el interruptor no
está integrado en el circuito elaborado.
Los G4 y G6 establecen que una placa metálica integrada al circuito al recibir el flujo
de energía quedaría cargada y se comportaría como un imán y al apagar el interruptor se
desactiva y suelta el objeto metálico. Se les pregunta ¿ese modelo no generaría un cortocircuito?
¿Todos los metales pueden volverse imanes?, la reflexión del G4 ante la pregunta, cambia la
placa metálica por una puntilla enrollada con cable, asegurando que eso es un electroimán
realizando un nuevo dibujo, el G6 expresa que son algunos metales los que se pueden emplear
para tal fin. No hay cambio de su dibujo inicial.
3.2.2.5 Síntesis de la situación 3. Esta situación permite evidenciar que todos los
grupos establecen la existencia de un circuito eléctrico dentro de la caja, los G2 y G6 integraron
el electroimán al circuito
La idea de ubicar una placa metálica conductora en el circuito la asocian a la
adquisición de proporcionarle carga positiva en un extremo de la placa debido al positivo de la
pila y en el otro extremo carga negativa debido al negativo que proviene de la pila, semejando
con esto los polos norte y sur de un imán.
Durante el desarrollo de la actividad se puede constatar que los estudiantes admiten la
inexistencia de un corto circuito provocado al unir directamente los cables que provienen del
positivo y negativo con otro elemento conductor como la placa metálica que insertaron dentro
del circuito.
70
El imán fue considerado como una fuente de energía asociándole los cables y el
interruptor, de tal manera que al operar el interruptor activa o desactiva el imán
3.2.2.6 Situación 4. Historieta. En este cuadro aparece una síntesis de las explicaciones
de los estudiantes, las cuales fueron enfocadas en el bombillo y una relación causal. (Ver Anexo
3.1 Historieta).
Cuadro 10
Análisis de las explicaciones de la historieta
Grupo Bombillo Relación
G1S4 No aceptan que el bombillo tenga su
propia energía
Admiten la presencia de un
campo electromagnético
debido a la bobina
G2S4 Existe un conocimiento previo del
experimento aseguran que funciona con
cualquier tipo de bombillo, pero lo
asocian con fuente de energía
La interacción del bombillo
y el circuito causan el
encendido
G4S4 No aceptan la necesidad de usar un
bombillo especial
Están de acuerdo con la
presencia de un campo
electromagnético debido a la
bobina, por lo tanto el
bombillo prende
G6S4 No aceptan el uso de un bombillo
diferente
Asocian al bombillo con fuente de energía
la interacción con la energía
que produce la bobina es el
resultado para encender el
bombillo
Fuente: Elaboración propia.
Las respuestas del G1 las establecen de acuerdo a lo que ellos llamaron coherencia,
siendo para ellos la mejor alternativa la del campo electromagnético creado por la bobina que al
propagarse por el aire transmite la energía al bombillo, no aceptaron que la bombilla posee
energía propia o la existencia de un bombillo especial.
Para los G2 y G4 no es necesario el uso de un bombillo especial, pues aseguran haber
visto este experimento antes, sin embargo para el G2 la causa del encendido del bombillo se debe
71
a la interacción entre los componentes del circuito y el propio bombillo que posee una pequeña
cantidad de energía; en cambio el G4 está de acuerdo con la presencia de un campo
electromagnético que transmite la energía para que el bombillo encienda y propone una
explicación adicional en términos de la transmisión de la energía desde la fuente hasta la espira y
luego la magnetización de la esfera, para transmitirla al bombillo
El G6 le da importancia a la interacción entre la energía que puede producir la bobina
para que el bombillo encienda sin ser este diferente a los demás bombillos, aunque como el G2
atribuyen energía propia al bombillo.
3.2.2.7 Síntesis de la situación 4. La incorporación de la historieta en esta actividad creó
buenos debates entre los integrantes del grupo, los diferentes puntos de vista que surgieron
fueron tomados o relacionados con las mismas actividades que anteriormente se habían trabajado
en este taller, de tal modo que la presencia de una bobina en la caja negra integrada al circuito
sirvió de referencia como posible causante de un efecto a distancia, similar al efecto de los
imanes sobre la brújula o el flujo de corriente en interacción con la brújula, de igual manera la
persistencia de algunos estudiantes sobre el bombillo como fuente de energía aún sigue en
discusión.
Las explicaciones de los estudiantes para describir los diferentes fenómenos asociados a
los componentes de cada uno de los circuitos empleando el termino transmisión de energía como
la manera más apropiada para las argumentaciones, estaría de acuerdo con Matar y Welti,
(2010), pues ellos privilegian en su artículo el uso de la transmisión de la energía como una
aceptable explicación teniendo especial cuidado en que se debe evitar asociarla a una sustancia
material que se distribuye por el espacio, pero esta se distancia de la explicación que
tradicionalmente asumen muchos de los textos y maestros al explicar el circuito eléctrico en
términos de corriente, voltaje, resistencia, potencia entre otros.
72
3.2.3 Taller 3.
3.2.3.1 Situación 1. En este cuadro se sintetizan las diferentes explicaciones de los
estudiantes sobre la elaboración de un circuito con dos bombillos y la comparación con el
circuito de un bombillo, en la última columna se establecen categorías de acuerdo a semejanzas
de las respuestas.
Cuadro 11
Análisis de la comparación de circuitos de 1 y 2 bombillos
Explicación (D): Diferencias-(S): Similitud Categoría o
Modelo
G1S1 Se ocupan en
mencionar los
elementos
empleados, dando
importancia al
número de cables
(D): Comparan el número de cables
utilizados del circuito con un bombillo
y el circuito de dos bombillos
Relación de energía
y brillo de bombillos
G2S1 No explican el
procedimiento
(D): Expresan que en el circuito de dos
bombillos el brillo es menor, por que
la energía es dividida en dos, además
tiene más cantidad de cables que el
otro circuito
(S): Los dos circuitos tienen una sola
pila y un interruptor, la pila tiene la
misma cantidad de voltios y eso
explica el brillo
Reparto
Visión integral
Voltaje constante
G4S1 Dan importancia al
número de cables
empleados,
elaboran circuito
serie y paralelo
(D): Mas cables son empleados.
Cierta cantidad de energía equivalente
es repartida en cada bombillo
(S): En los dos circuitos esta una sola
pila, por lo tanto la misma cantidad de
voltios
Reparto
Voltaje constante
G6S1 Se ocupan de
mencionar los
elementos
empleados y las
conexiones entre
ellos, elaboran un
circuito en paralelo
(D): Consideran que para un segundo
bombillo la energía no alcanza a llegar
a este
(S): Para obtener el mismo brillo del
circuito con un bombillo se necesitaría
otra pila para el circuito con dos
bombillos
Reparto
Secuencial
Voltaje
Fuente: Elaboración propia.
73
Se presenta un registro fotográfico de la elaboración de los circuitos presentados por los
grupos. Podemos ver como el G6 ha elaborado un circuito en paralelo, pues para ellos lo
importante fue cumplir con la tarea de encender los dos bombillos, los demás grupos cumplen
con el montaje esperado.
G1 G2
G4 G6
Figura 30. Construcción de un circuito con dos bombillos. Fuente: Taller 3, situación 1.
Una de las primeras observaciones realizadas por los grupos surge de la necesidad de
emplear más cables en la construcción del nuevo circuito e inmediatamente es comentada como
una de las diferencias, para el G6 el empleo de más cables hizo parte de la explicación sobre la
diferencia de brillo entre los circuitos.
Modelo de reparto de energía: Se evidencia que para los G2, G4 y G6 las explicaciones
se orientan a mencionar que hay una distribución de energía en cada uno de los bombillos, lo
cual corresponde con una idea materialista, donde una parte de la energía queda en un
74
lugar(bombillo) y la restante en el otro, al considerarse la energía como un fluido material se
suele relacionar con electricidad de tal forma que se considera almacenada en una pila y con el
uso de cables como si fueran mangueras llega hasta los bombillos donde se gasta (Pozo &
Gómez, 2009). Explicando así que para un solo bombillo toda la energía se iba para este y por
eso presentaba mayor brillo; es importante mencionar que el G4 y el G2, este Ultimo con una
mejor argumentación, al comparar los dos circuitos realizan el análisis de la existencia de una
sola pila, entonces la cantidad de voltaje en los dos circuitos es la misma y por lo tanto al
cambiar el número de bombillos el resultado se ve reflejado en la diferencia de brillo de ellos.
Durante el ejercicio los cuatro grupos observaron que, en el montaje de dos bombillos, el
brillo de ellos era demasiado débil, por lo cual decidieron agregar una pila adicional, debido a
esto los G6, G2 y G4 establecen la relación que a mayor voltaje se obtiene más corriente,
aproximándose así a una interpretación valida sobre la corriente como causa del voltaje y no
como lo han encontrado diversos estudios en donde consideran los estudiantes al voltaje como
causa de la corriente.
3.2.3.2 Síntesis de la situación 1. Se pueden mencionar como aspectos importantes, la
interpretación de los estudiantes sobre el brillo del bombillo asociado a la cantidad de energía,
teniendo que reflexionar sobre esta no como una sustancia material que se deposita en diferentes
sitios y se va consumiendo a través de los componentes del circuito.
Tres de los cuatro grupos han establecido que si se tiene un voltaje constante para el
montaje del circuito de dos bombillos, el brillo de ellos será diferente comparado con el brillo
que presento el circuito de un bombillo y fue a partir de ahí que los grupos deciden incorporar de
manera autónoma otra batería en serie para buscar la compensación de la ausencia de brillo que
75
observaron en el circuito de un bombillo, siendo a partir de esta idea la consideración que a
mayor voltaje mayor brillo.
Durante el desarrollo de la actividad se pudo observar el mejoramiento y avance de todos
los grupos en la construcción practica de los circuitos.
3.2.3.3 Situación 2. Una de las metas que se quería alcanzar era la construcción de un
circuito en paralelo que cumpliera con las especificaciones mencionadas en el taller, en esta
oportunidad surge la idea de pedirles primero la elaboración de un plano o grafico donde
pudieran mostrar primero la cantidad de materiales necesarios para su construcción y que, a
través de este, explicaran teóricamente la funcionalidad que se requería.
(No presentan ningún resultado al final de la hora de clase). Se deja como consulta para
la siguiente clase.
Luego de la consulta los dibujos que han elaborado, se presentan a continuación.
G2 G1
G4 G6 Figura 31. Representaciones sobre la solución de la situación 2. Fuente: Taller 3, situación 2.
76
En el anexo 7 encontramos fotografías de los circuitos construidos por los grupos.
En este cuadro encontramos las explicaciones elaboradas por los grupos en cuanto a la
funcionalidad del circuito y sus componentes, además se sintetizan algunas interpretaciones
comunes e importantes.
Cuadro 12
Síntesis de las explicaciones del circuito en paralelo
Grupo Explicación Tipo de relación
G1S2 Interruptor controla el encendido
Agregar una batería mejora la energía
Relación de Voltaje con
energía
G2S2 Interruptor controla cada circuito
Agregar una batería para aumentar el brillo
Cada bombillo tiene su propio circuito
Relación voltaje con brillo
G4S2 Interruptor controla cada circuito
Son dos circuitos simples, pero comparten la
misma fuente de energía
Recorrido de electrones
G6S2 Interruptor permite el corte o paso de energía
Explican ligeramente lo que hace cada
componente
Explicación causal
Fuente: Elaboración propia.
El G1 agrega un interruptor para controlar el encendido y apagado del otro bombillo,
además agregan otra batería en serie para mejorar la energía y (brillo) de los bombillos. Para este
grupo los interruptores cortan o dejan pasar la energía, aunque el dibujo deja ver que uno de los
interruptores depende del otro, el objetivo se cumple parcialmente.
El G2 cumple con el objetivo, identifican dos circuitos individuales con una pila en
común y cada interruptor controla su circuito, la razón por la cual funciona se debe a que son dos
circuitos individuales que comparten la misma pila, por lo tanto cada interruptor controla su
circuito, agregan otra batería para obtener más energía.
El G4 cumple con el objetivo, se basan en el circuito simple con interruptor, agregando
otro circuito a la misma batería, consideran que así se convierte en un solo circuito.
77
3.2.3.4 Síntesis de la situación 2. Se identificaron ciertos problemas al realizar primero la
elaboración de un plano o gráfico con el cual los estudiantes debían explicar el funcionamiento
del circuito propuesto y la cantidad de material necesario requerido para la construcción, ya que
al cambiar la estrategia de interactuar con los materiales para ir experimentando y construyendo
las tareas propuestas causo cierto grado de dificultad para los estudiantes, los grupos expresaron
que primero lo intentaban en la práctica y que una vez realizado el circuito ellos lo dibujaban,
(Diario de campo, p.11), pues les parecía más fácil de esa manera.
Es importante destacar como tres de los grupos han llegado a la necesidad de buscar
cómo mejorar el brillo de los bombillos, empleando una segunda pila, dan cuenta del mayor
brillo presentado por estos, corroborando la relación que a mayor voltaje obtenían mayor brillo y
este brillo de alguna manera lo relacionaron con mayor energía. Lo anterior permitió que los
estudiantes se aproximaran a la idea de relacionar el voltaje con la corriente y la direccionalidad
de la dependencia entre estas, es decir la dependencia de la corriente debida al voltaje.
Se hace énfasis en que en esta situación las explicaciones sobre el interruptor se alejan de
la creencia inicial que le daban la categoría de fuente de energía y lo relacionan como un
instrumento de control que permite el paso o la interrupción de la energía
La idea de inicial del circuito eléctrico simple constituyo una referencia para la
construcción de otro circuito más elaborado como el de esta situación, surge aquí una de las
explicaciones sorprendentes, pues para el G4 solo fue hacer dos circuitos simples compartiendo
una pila.
78
3.2.4 Taller 4.
3.2.4.1 Situación 1. Se pretendió que los estudiantes emplearan para esta actividad dos
pilas, un bombillo y los elementos que consideraran. Las siguientes son las fotografías de los
dibujos elaborados por los diferentes grupos.
G1 G2 G4 G6
Figura 32. Representaciones de los circuitos con dos baterías. Fuente: Taller 4, situación 1.
Teniendo en cuenta las fotografías de los dibujos elaborados por los grupos y las
diferentes explicaciones de lo observado, podemos sintetizar que:
Para todos los grupos al agregar una segunda pila al circuito ocasionó un cambio en el
brillo del bombillo, relacionando que el mayor brillo obedeció al incremento de una pila, pues la
tendencia de los grupos fue la de conectar las pilas en serie.
79
Para los G2 y G4,el empleó de una pila adicional les llevó a deducir un aumento de
voltaje por lo cual se generaba mayor brillo en el bombillo; el G4 presentó dos montajes, uno de
ellos emplea un solo cable, de tal forma que uno de los extremos de la pila hacia contacto directo
con el bombillo, aseguraron que así estaba más cerca de la fuente y obtendría mayor brillo que
cuando se empleaban dos cables(ver figura G4), este tipo de explicación corresponde al modelo
de atenuación, donde la intensidad de corriente va disminuyendo al atravesar los distintos
componentes del circuito, considerando además que los bombillos más alejados de la fuente
presentan menos brillo (Varela, 1994), esto muestra una desconexión con la idea de conservación
de la carga eléctrica.
Se pudo también apreciar en la actividad el avance en la construcción práctica del circuito
simple, ya que el tiempo transcurrido en la elaboración de esta tarea supero ampliamente el
tiempo presupuestado.
3.2.4.2 Situación 2. Se pretende emplear dos baterías obteniendo un brillo diferente del
bombillo en relación con el circuito de la situación anterior
En el siguiente cuadro se resumen los procedimientos elaborados por los estudiantes para
tratar de mostrar que el brillo del bombillo es diferente empleando las mismas baterías de la
situación anterior, lo mismo que los tipos de explicaciones elaboradas por los estudiantes
Cuadro 13
Análisis de las explicaciones de acuerdo a la conexión de baterías
Grupo Procedimiento-justificación Explicación
alternativa
G1S2 Incorporan un cable entre las dos baterías
No encuentran diferencia en el brillo
Modelo Fuente
consumidor
Razonamiento
secuencial
G2S2 Eliminan un cable del circuito
Consideran que se pierde menos energía por lo tanto
brilla mas
80
Grupo Procedimiento-justificación Explicación
alternativa
G6S2 Incorporan un cable entre las baterías
Con un cable más el recorrido es mayor y llega con
menor energía
G4S2 Producen aislamiento entre las baterías
Consideran que los electrones presentan dificultad para
moverse y así el bombillo brilla menos
Freno de electrones
Fuente: Elaboración propia.
Para esta actividad el objetivo consistió en que los estudiantes realizaran conexión de las
baterías en paralelo y de esta manera compararan el brillo del bombillo con el montaje de las
baterías en serie, a partir de esto debían buscar explicaciones a lo sucedido. Los procedimientos
realizados por los grupos G1, G2 y G6 son similares en cuanto a la idea de incorporar o eliminar
el uso de un cable, el G1 llegó a la conclusión que sin importar el uso de un cable adicional entre
las baterías el brillo del bombillo era igual, pero para el G2 al eliminar un cable y realizar
contacto directo entre el polo de la pila y el bombillo generó discusiones entre ellos en cuanto al
menor o mayor brillo del bombillo, finalmente deciden que si eliminan un cable la energía
perdida en él, ocasiona mayor brillo en el bombillo, este razonamiento empleado por el grupo
estuvo por encima de las discusiones sobre el brillo observado por el grupo; el G6 adiciona un
cable entre las baterías, argumentando que el brillo del bombillo era menor debido a que el
recorrido que debía seguir la energía era más largo, esto demostró un vez más la idea materialista
de la energía, la cual se va perdiendo o atenuando a medida que va pasando por los componentes
del circuito.
Finalmente, el G4 mantiene el mismo montaje y no hace caso al aumento o eliminación
de cables, sino que presenta como alternativa alguna forma de aislar el contacto entre los polos
de las baterías que seguían en disposición serie, argumentando que de esta forma a “los
electrones se les va a dificultar el movimiento” y esto conlleva a menor brillo en el bombillo.
81
Las anteriores explicaciones y procedimientos realizados por los estudiantes, permite
identificar por un lado el modelo fuente consumidor en el que creen que la energía se va
consumiendo cada que esta pasa por los elementos, es así que si introducen o eliminan un cable
en el circuito la energía se gasta de forma diferente. En las explicaciones de los grupos se
evidencia lo que las investigaciones han develado sobre el razonamiento secuencial, en donde el
cambio de posición de un componente del circuito lleva a la idea de un cambio de la corriente
que fluye, tal situación se aprecia cuando los estudiantes del G2 eliminan un cable, haciendo más
próxima la distancia entre la fuente y el bombillo concluyendo que así el bombillo obtendrá más
brillo. Debido a los trabajos presentados y alejados del objetivo propuesto se decide dejar como
consulta “formas de conexión de baterías” de tal forma que para la próxima sesión empezaban
con la construcción del circuito. Estos fueron los montajes elaborados:
G1 G2
G4 G6
Figura 33. Empleando dos baterías para obtener diferente brillo al de la situación 1. Fuente:
Taller 4, situación 2.
82
3.2.4.3 Síntesis de la Situación 2. Ante los resultados obtenidos inicialmente en esta
actividad se hace necesario revisar la propuesta de la situación, ya que la interpretación que los
estudiantes han dado se aleja del objetivo propuesto, pues si bien se han dado procesos
homogéneos para conseguir la diferencia de brillo en el bombillo, en ningún caso se aproximaron
para considerar otra forma de disponer o conectar las baterías, tal fue el resultado que se decidió
dejar como consulta para una próxima sesión, sin embargo cabe destacar los resultados que se
dieron en el proceso tales como el de mantener por todos los grupos la idea de las baterías
dispuestas en serie y el de agregar o eliminar un cable como el responsable del aumento o
disminución del brillo del bombillo, lo cual se pudo identificar dentro de las teorías o
explicaciones alternativas consideradas en las diversas investigaciones, como son el modelo
fuente-consumidor y razonamiento secuencial, adicional a esto surge la idea de un grupo de
evitar el contacto directo entre los polos de la batería dispuestas en serie y tratando de colocar
elementos entre estos polos, argumentando que así los electrones presentarían dificultad en el
movimiento y por lo tanto pasaría menos cantidad de energía a esta visión de freno de electrones
la han asociado con el resultado de obtener menos brillo en el bombillo.
Los resultados de la consulta sobre la conexión de baterías finalmente terminaron con la
discusión de cómo obtener diferente brillo empleando las mismas dos baterías y el bombillo, las
explicaciones se dejan para abordar la próxima situación reto.
3.2.4.4 Situación 3. Alternativas de conexión de las baterías ante la necesidad de la
linterna.
Las siguientes son las representaciones consignadas en las carpetas.
83
G1 G2
G4 G6 Figura 34. Representaciones de los montajes de la linterna. Fuente: Taller 4, situación 3.
3.2.4.5 Síntesis de la situación 3. Ante la situación planteada los grupos han elegido la
disposición de las baterías en paralelo, las explicaciones emitidas por cada uno de los grupos
presentaron similitudes debido a que pudieron comparar las conexiones serie y paralelo, lo que
les permitió apreciar la diferencia del brillo que presento el bombillo, una vez visto que el brillo
del bombillo era menor con la conexión paralelo, relacionan que la energía al ser menor puede
demorar más en “agotarse”, en consecuencia eso les garantizaría mayor duración con menos
brillo del bombillo y en sentido contrario el G2 lo da a entender explicando que en la conexión
serie se presenta mayor brillo del bombillo por lo cual requiere mayor energía, entonces entre
más energía se entregue, más rápido se” agota”. El G1 y G2 involucran el término voltaje dando
84
una explicación equivalente a la que han dado para la energía es decir asumen que este también
se agota más rápido si es mayor o puede tener más duración si es menor, en esta explicación se
evidencia que los estudiantes asumen los términos energía y voltaje como sinónimos, dándoles
carácter de sustancia material.
Sobre los resultados homogéneos a la hora de determinar que la conexión en paralelo era
la indicada para el uso que se le debía dar a la linterna, fue importante el haber considerado
previamente las situaciones S1 y S2, ya que posiblemente promovió un paso de reflexión
importante a la hora de decidir.
85
4. Conclusiones
Se mencionan a continuación conclusiones relacionadas con el diseño de los talleres, la
aplicación y los alcances obtenidos, de igual manera ciertas reflexiones que permitan mejorar
aspectos en los que se evidencian limitaciones.
La forma como se diseñó cada uno de los talleres permitió corroborar avances en los
procesos de construcción práctica, esto se hizo evidente a medida que se fue superando cada uno
de los talleres. El diseño también logró la integración, la participación de los estudiantes y un
alto grado de motivación por alcanzar los objetivos de cada una de las situaciones propuestas.
Las diferentes situaciones presentadas en los talleres permitieron establecer
continuamente intercambio de ideas, lo mismo que procesos de reflexión generados en algunas
ocasiones por las mismas preguntas que exigían una explicación y otras por la posición que el
docente como espectador pudo aprovechar para encaminar a mejorar dichas explicaciones.
El taller 1 dejó como resultados significativos corroborar una vez más que el modelo
unipolar se presentó como una de las ideas alternativas para lograr encender el bombillo con
estudiantes que no tenían información previa del principio de circuito eléctrico. En la situación 2,
se logró generar reflexión en torno a las diferentes fuentes de energía, ya que en el test de
intereses se identificaron ideas limitadas sobre dichas fuentes.
Este taller al igual que los demás generó la búsqueda continua de explicaciones y la
posibilidad del conflicto de ideas que cuando no llegaron a común acuerdo buscaron en el
profesor respuestas, pero se conservó la idea de no darlas, más bien se generaron preguntas
orientadoras que permitieran la reflexión.
Por último, se logró que los grupos desarrollaran la idea intuitiva de circuito, alejados de
la forma como tradicionalmente se ha explicado.
86
El taller 2 se puede considerar como engranaje fundamental de la propuesta, como
resultados necesarios de destacar fue la identificación de cada uno de los grupos de la existencia
de un campo magnético creado alrededor del circuito, ya que lograron relacionar los efectos
producidos sobre la brújula debido al campo magnético del imán y los mismos efectos sobre la
brújula debido al paso de corriente, esto llevo a la idea de producción de algún tipo de energía
que posibilitaba el movimiento de la brújula, en este sentido se reforzó con la historieta
conceptual que alrededor de un circuito más complejo ese tipo de energía lograba encender una
bombilla sin contacto
En cuanto al taller 3 fue interesante leer las respuestas de los grupos, ya que existió una
tendencia a explicar de acuerdo al modelo de reparto, pero uno de los objetivos de esta situación
era llegar al concepto de que la caída de voltaje en los bombillos dependía del aumento de estos,
de tal manera que los grupos lo expresaron en términos de energía, la cual se dividía ya no en
uno como el primer circuito de un bombillo, sino en dos, siendo esta observación muy útil si
queremos entrar en detalles sobre la división del voltaje en un circuito serie.
En la situación 2, el haber realizado un cambio en la metodología permitió identificar
aspectos como la dificultad de plasmar en el papel el diseño de un nuevo circuito, ya que los
mismos estudiantes reclamaron por los materiales para cumplir con la tarea asegurando que para
ellos era más fácil sobre la práctica, se insistió en que primero debían presentar su diseño y luego
si, se entregaban los materiales necesarios de acuerdo a lo que cada grupo solicitara, finalmente
ningún grupo logró el diseño correcto por lo cual se decide dejar como consulta. Ante este
resultado queda la sensación de la limitación del taller de inducirlos a encontrar una
configuración de bombillos o resistencias en paralelo, por lo tanto, queda como interrogante que
para una próxima aplicación se deben buscar alternativas.
87
Un aspecto que se destaca en esta situación 2, fue la explicación de dos grupos: “Nuestro
montaje lo hicimos basados en un circuito simple con interruptor, se nos ocurrió hacer dos de
estos circuitos, la diferencia es que la fuente de energía será compartida entre los dos circuitos
convirtiéndolo en uno solo” (carpetas G2 y G4). Esta explicación fue importante para que los
otros grupos interpretaran correctamente la división de las corrientes
En el taller 4 es importante hacer referencia a la situación 3, ya que establecieron la
diferencia que producían sobre el brillo del bombillo las conexiones de baterías en serie y
paralelo, permitiendo relacionar duración de la carga de las baterías con la cantidad de brillo que
se obtuvo en los dos montajes.
Se debe hacer la observación sobre la limitación del taller para inducirlos a encontrar una
configuración de conexión de baterías en paralelo.
Amanera de síntesis las transformaciones de las explicaciones de los estudiantes sobre el
circuito eléctrico simple, están constituidas por:
Una visión más integral del circuito y menos local, ya que se evidencia cuando comparan
sus propios montajes con los de otros grupos, afirmando por ejemplo que, aunque un interruptor
o un bombillo este en diferente posición con respecto a otro circuito, este es equivalente.
El modelo unipolar revelado en el primer taller se fue superando en cada uno de los
montajes posteriores, pues empezaron a privilegiar la necesidad de conexión desde los dos polos
de la batería.
La idea del interruptor como elemento fuente de energía, se fue transformando de tal
manera que finalmente lo catalogaron como un elemento de control, que posibilitaba el paso de
la corriente.
88
Las explicaciones relacionadas del movimiento de la brújula al paso de corriente les
permitieron establecer la existencia de campo magnético en un circuito.
Muy significativo no haber encontrado explicaciones relacionadas con la corriente como
causa del voltaje, por el contrario al asumir que el aumento o disminución del brillo del bombillo
era consecuencia del número o la forma de conexión de las pilas, fue evidente el mensaje, que
para ellos la corriente (brillo) dependía del voltaje.
Las analogías empleadas para las explicaciones fueron evolucionando y se evidencia con
el paso de los talleres.
Muchos de los modelos empleados por los estudiantes para las explicaciones de los
fenómenos asociados al circuito eléctrico coinciden con los citados en los antecedentes, sin
embargo, se han detectado otros no relacionados.
89
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94
Anexos
Anexo 1. Test de Intereses
1- ¿Qué fenómenos relacionados con la electricidad le han llamado la atención?
2- ¿En qué ocasiones ha sentido desconfianza al manipular la electricidad?
3- ¿Cómo funciona un bombillo?
4- ¿En qué se diferencia la electricidad de las casa a la de los automóviles?
5- ¿Por qué en ocasiones en las luces navideñas hay bombillos que no funcionan, mientras otros
si?
6- ¿Qué función realiza un interruptor o switch en los circuitos eléctricos de las casas?
7- ¿Por qué los aparatos eléctricos tienen una instrucción relacionada con voltaje?
8- Si usted ha apreciado el contador de la luz de la casa ha podido apreciar que hay momentos
en los que se mueve o titila más rápidamente. ¿A qué se deberá?
9- ¿Cómo funciona un cargador de celular? Y ¿por qué hay unos que cargan más rápido que
otros?
10- ¿Qué se deberá tener en cuenta para que no haya un cortocircuito?
11- ¿Alguna vez ha intentado arreglar un aparato eléctrico?
12- ¿Alguien de su familia es electricista?
95
96
Anexo 2. Síntesis de las ideas de fenómenos eléctricos a partir del test de intereses
<
97
Anexo 3. Talleres
Taller # 1
¡Se nos prendió el Bombillo!
Situación 1. Ustedes disponen de una pila y un bombillo.
Con estos materiales, deben prender el bombillo.
¡Muy bien!, ahora expliquen:
¿Por qué se enciende el bombillo?
¿Qué función cumplen los materiales empleados para lograr
que el bombillo se prenda?
Situación 2. En nuestras casas no se utiliza la pila para
encender un bombillo, entonces ¿qué la reemplaza?, realicen
un dibujo de ello y explíquenlo
Situación 3. En las casas también se emplea un switch o
interruptor, para apagar o encender el bombillo. Ahora ustedes
cuentan con cables, interruptores, bombillos y pilas. Con estos
materiales construyan un montaje de un circuito y expliquen:
¿por qué se enciende el bombillo?, ¿qué función cumple el
interruptor en el circuito?
Intercambie éste último circuito con otro grupo. Ahora analice
las diferencias de su circuito con el del grupo que intercambió.
(Explique la comparación mediante gráficas y texto escrito)
98
Situación 1. Cuentan con una brújula y un imán. Experimenten
diferentes interacciones (acercar el uno al otro en diferentes
posiciones, moverlos en diferentes direcciones uno respecto
del otros entre estos dos objetos)
Dibujen cada una de las interacciones experimentadas y
describan los efectos
Situación 2. Bien, ahora realicen el montaje propuesto en el
gráfico
Al conectar y desconectar rápidamente la punta libre al polo de
la batería, varias veces; ¿Sucede algo?, ¿en qué parte del
circuito?, ¿por qué sucederá?
Taller N° 2
¡Eléctrico y Magnético!
99
Situación 3. El aparato que se presenta a continuación es un detector para algunos metales,
verifiquen su funcionamiento operando el interruptor y colocando
diversos objetos en la ventana
Expliquen lo que contiene interiormente el detector y como funciona. (Pueden realizar dibujos de
lo que existe en el interior)
Historieta (anexo)
¿Con que personaje están ustedes de acuerdo y por qué?
¿Cuál de las explicaciones de los personajes es la menos acertada y por qué?
¿Tienen ustedes otra explicación?, ¿Cuál?
100
Anexo 3.1. Historieta
101
• •
Taller n°3
¡ Una batería para dos…!
Situación 1. Disponen de dos bombillos, una batería, cables
e interruptores. Con estos materiales deben prender los
dos bombillos simultáneamente
Muy bien! Ahora:
Expliquen el procedimiento realizado
Comparen las diferencias y similitudes que aprecian a simple
vista en relación con los montajes de uno y dos bombillos.
Si tienen explicaciones adicionales las pueden escribir
Situación 2. Un salón grande requiere de 2 bombillos para
tener buena iluminación, si se tienen los cables positivo y
negativo, construya el circuito para que en un momento dado
se puedan operar independientemente los bombillos, es decir
que los 2 enciendan o apaguen simultáneamente y, que
mientras uno esté prendido el otro quede apagado.
Explique su montaje. Utilicen dibujos, gráficos, colores o lo
que consideren
Los grupos intercambiarán sus circuitos para comparar sus
trabajos y mencionaran las principales diferencias con el
diseño que elaboraron (orden de los elementos entre otros).
Dibuje el circuito analizado, explique en qué se diferencia el
circuito del suyo.
102
• • •
Taller n°4
¿ y para que dos pilas?
Situación 1. En esta oportunidad cuentan con dos baterías
y un bombillo, el reto ahora es obtener una conexión para
que el bombillo encienda
Realicen el dibujo de su montaje
Expliquen lo que sucede
Situación 2. Ahora debe emplear las dos baterías
nuevamente, pero buscando que el brillo del bombillo
sea diferente al circuito anterior.
Realicen el dibujo de su montaje
¿Que pueden explicar sobre lo sucedido
Situación 3. Desafío (poner en modo competencia)
Una persona está comprando una linterna para
utilizarla por varias horas consecutivas y el vendedor
le ofrece dos tipos de linternas, explicándole que las
dos emplean dos baterías del mismo tamaño y que la
diferencia radica en la forma como están conectadas
para que su duración sea mayor.
De acuerdo con lo anterior explique, dibuje y realice
las conexiones que el vendedor está ofreciendo.
103
Anexo 4. Diario de campo
Diario de campo
n° 1
Fecha: Septiembre 11 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: Generalidades del circuito eléctrico
Propósito: Detección del modelo unipolar
Descripción
1.Se realiza una introducción general del
tema de los circuitos y su importancia en
nuestro medio, también se les explica sobre
la metodología que se va emplear
2. Conformación de grupos de trabajo,
dando libertad de trabajar con los
compañeros que tengan mejor afinidad.
Máximo cinco integrantes por grupo.
El estudiante Sebastián, me pide el favor que
si podía trabajar solo ya que él decía tener
dificultades para trabajar en grupo.
Volví a Explicarle la importancia de trabajar
con los compañeros ya que iban a existir
momentos en donde necesitaba la
colaboración de los compañeros en la parte
práctica o de armado de los circuitos
3. Se entrega el taller N°1 a cada grupo y se
recalca sobre la importancia de leer
cuidadosamente las preguntas
Para la situación 1, se les entrega
inmediatamente un bombillo de linterna y
una pila de 1.5 V
En el G1 el estudiante Guzmán realiza
Reflexión
Para los estudiantes parecía una buena
noticia el trabajo en grupo ya que se hizo
énfasis en una dinámica colaborativo en
donde debían escuchar las diferentes
opiniones de los compañeros y por otra parte
debían realizar un trabajo práctico en donde
se les suministraba los materiales necesarios,
siendo cien por ciento trabajó en el
laboratorio.
Existieron dos casos como el de Sebastián
No todos los estudiantes presentan facilidad
para el trabajo en grupo, hubo que
argumentarles sobre la importancia del
trabajo en grupo en nuestra sociedad actual
104
contacto entre el bombillo y polo positivo de
la pila, como el bombillo no prende, su
compañero Coronado le dice espere, toma la
pila entre sus manos para frotarla
fuertemente y argumenta que así le dará más
energía a la pila
El G2, también intenta realizando contacto
entre la pila y la batería probando con los
dos polos afirmando que así no se puede y
aseguran que es necesario el empleo de un
cable
El G4 realizaba intentos empleando ganchos
de cosedora pegados en un papel y buscando
los dos polos de la batería, no realizaron
contacto directo entre pila y bombillo, pues
Darwin y Nelson aseguraban que los dos
polos de la batería debían quedar conectados
En el G6 después de realizar contacto
directo entre batería y bombillo y no obtener
resultados, uno de sus integrantes Felipe
saca la batería del celular e intenta hacer
contacto entre los puntos metálicos de la
batería y el bombillo, mientras tanto sus
compañeros se limitaron a observar, después
de varios intentos ningún grupo logra el
objetivo de prender el bombillo
El G6 solicita un cable para encender el
bombillo, un extremo lo colocan al negativo
de la batería y el otro extremo a un tornillo
del pupitre y el polo positivo hacia contacto
con el bombillo
El G2 solicito un cable para unir un extremo
con el bombillo y el otro con un polo de la
batería, realizaron pruebas con los dos polos
para ver cuál funcionaba
Los G1y G4 que habían solicitado dos
cables empezaron a llamar profe, profe ya lo
prendimos, por lo cual los grupos que habían
solicitado un cable deciden pedir un segundo
cable y así finalmente todos los grupos
cumplen con la tarea.
¿Están de acuerdo con lo que su compañero
realizó y explico?
De acuerdo a la respuesta gestual, el grupo
aprobó lo realizado, pero sin explicación
verbal
Darwin y Nelson son estudiantes de
mantenimiento de computadores con el
SENA
¿Qué elementos creen que necesitan para
cumplir con el objetivo?
Durante el ejercicio los grupos probaron en
diferentes puntos del bombillo para hacer el
contacto hasta que por ensayo y error se dan
cuenta de los puntos de contacto.
105
n° 2
Fecha: Septiembre 13 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: Fuentes de energía
Propósito: Explicaciones de las fuentes de
energía
Dos grupos inicialmente llaman para
preguntar acerca de la situación ya que al
leer no les quedaba claro lo que se requería,
por lo cual decidí explicar a todos la
pregunta
Se inician las discusiones en cada uno de los
grupos, el G1 afirman que el interruptor y el
tomacorriente donde se enchufan los
electrodomésticos, seria para ellos la
respuesta
Los grupos se dedicaron a dibujar y han
transcurrido 20 minutos, no hubo más
preguntas y manifestaron haber terminado.
Se revisó lo realizado pero ningún grupo
consigno algún tipo de explicación
Luego de 25 minutos termina la clase y se
recogen carpetas, pero inmediatamente los
integrantes del G4, preguntan: ¿Qué cómo
se llama eso que queda entre los dos postes?
Camilo dice que él cree que la luz no llega
de ese sitio, sino de unas torres que se
encuentran en la avenida Villavicencio,
cerca al CAI
(Nota) La pregunta debe ser más explícita y
acompañada de un ejemplo
¿De dónde proviene la energía que tomamos
de los tomacorrientes?, ¿Qué existe antes de
esos elementos?
Deben explicar lo que sucede y la relación
que hay entre los elementos dibujados
¿Por qué necesitan saber el nombre de eso?
Les propongo que consulten para la próxima
clase, a ver si ustedes mismos encuentran la
respuesta
106
n° 3
Fecha: Septiembre 20 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: significado del interruptor
Propósito: Reflexionar acerca del oficio de
los interruptores en los circuitos
Se aborda la situación 3 del taller 1
Inicialmente a todos los grupos se les entrega
la pila, el bombillo con su roseta y el
interruptor, se les pregunta: ¿Cuántos cables
van a necesitar?
Todos los grupos piden 2 cables, luego de
unos minutos se acerca Nelson del G4 para
solicitar un tercer cable, lo mismo hacen los
G1 y G2 a diferencia del G6 que no solicita
más cables.
Por la dificultad de conexión de las puntas de
los cables caimán con los polos de la batería
los estudiantes de cada uno de los grupos
trabajan en equipo para sostener y hacer
contacto entre los elementos. El G4 termina
el montaje y realiza la demostración, después
terminan los G2, G6 y finalmente el G1, el
G6 como empleo dos cables presenta un
montaje en donde el interruptor lo tiene
haciendo contacto directo con un polo de la
pila, (ver Carpeta) de tal forma que lo que
hacen inicialmente es retirar y conectar para
simular el prendido y apagado
Después de la observación lo único que
realizaron fue mantener en contacto el
interruptor y operar el switch
Ahora se pide que consignen la explicación
requerida
Finalmente hacen la comparación del
circuito propio con el de otro grupo
El G4 hace la observación al G6 sobre la
poca funcionalidad que tiene el interruptor y
explicando que así sería inoperante el
interruptor. En general los demás grupos
concluyen que los circuitos son semejantes
¿Entonces que finalidad tiene el switch del
interruptor?
107
n°4
Fecha: Septiembre 25 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: Magnetismo
Propósito: Propiciar explicaciones acerca de
fenómenos magnéticos relacionados con el
CES
Luego de entregado los materiales para
empezar a trabajar en la situación 1 del 2°
taller, la primera pregunta del grupo 2 fue
¿Qué es interacción?
El G6 deja fija la brújula y procede a
aproximar el imán sobre el mismo plano de
la brújula y buscando los puntos cardinales
denotados en la brújula
El G4 realizo aproximaciones por encima,
debajo y por los lados
El G1 realiza acercamientos por los lados y
preguntan ¿qué porque cuando alejan el imán
la brújula queda apuntando al mismo lado?
El G2 realiza aproximaciones de acuerdo a
los puntos cardinales y se dedican a mirar la
escala en grados que marca la posición de la
aguja
Para la situación 2, el G1 además de realizar
el montaje propuesto me llaman para mostrar
que habían encontrado otra forma de mover
la aguja de la brújula, pues acercaban las dos
puntas de los cables conectados a la pila y
efectivamente la
brújula presento movimiento
El G2 realiza su montaje y se preguntaban
que la aguja siempre se mueve hacia la
derecha
El G4 alcanzo a detectar movimiento de la
aguja hacia la derecha o izquierda
dependiendo del cambio de polaridad
realizado con los cables
El G6 argumento que el movimiento de la
Se aclaró para todos los grupos el termino
interacción
Comparen con otra brújula si sucede lo
mismo y busquen una explicación
Se les pide que expliquen porque sucede
Les permitió hacer una comparación global
de los circuitos
108
aguja era debido a que se producía algo
magnético en el momento de hacer contacto
los cables
Al finalizar cada grupo consignaba de
manera clara las explicaciones
n° 5
Fecha: Septiembre 27 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: La caja negra
Propósito: Identificar las ideas de los
estudiantes sobre la fuente de magnetismo
Asociado a un circuito
En esta situación 3 se enseñó la caja negra y
se les pidió que acercaran objetos metálicos
y no metálicos, la caja se fue llevando a cada
uno de los grupos para que interactuaran con
ella y posteriormente el grupo debía pensar
en lo que había dentro de la caja, todos los
grupos querían ver el contenido después de
la explicación dada
Los G1, G4 y G6 elaboran un circuito con
una placa metálica como responsable de la
atracción
El G2 explico que podía ser un electroimán
lo que estaba ahí dentro
Continuaron en la elaboración de sus
dibujos, algunos grupos empezaron a
modificarlos debido a las observaciones que
les realice.
Finalmente consignaron las explicaciones
relacionadas con su propio dibujo
En la segunda parte de la clase se les
presenta la historieta advirtiéndoles que la
leyeran cuidadosamente
Todos los grupos manifestaron haber visto
ese experimento en la semana de la ciencia
de años anteriores. Las siguientes son las
explicaciones expresadas por los diferentes
grupos:
El G6 prefiere la explicación del chico de
gafas y la menos aceptada es la del chico
moreno, no generan otra explicación
¿Puede ser un corto?
¿Cualquier metal puede adquirir propiedades
magnéticas?
109
El G4 prefiere la explicación de la chica y la
menos aceptada la del chico moreno, además
generan una explicación propia
El G2 prefiere la explicación de la chica y la
del personaje de gafas y la menos aceptada la
del chico moreno. No realizan una
explicación diferente
El G1 prefiere la explicación de la chica y la
menos aceptada es la del chico de gafas y la
del moreno. No generan ninguna explicación
adicional
¿Creen que hay una interacción a distancia
responsable del encendido del bombillo
semejante a lo visto en las situaciones
anteriores?
n° 6
Fecha: Octubre 4 de 2017
Lugar: Laboratorio de Física
Tema: Circuito serie
Propósito: Establecer relaciones entre el
brillo de los bombillos y la fuente de energía
En esta primera situación del taller 3, los
grupos ya tenían el conocimiento de los
materiales necesarios para el montaje por lo
que no existió ningún contratiempo en ese
sentido. En todos los grupos se pudo ver el
trabajo y las opiniones de sus integrantes,
realizaban diferentes intentos para armar el
circuito propuesto y muchas veces este se vio
interrumpido por otro de sus compañeros por
que no estaba de acuerdo.
El primer grupo en mostrar el circuito fue el
G4, pero manifestaron que la luz de los
bombillos era muy bajita y apenas se
apreciaba, uno de ellos dijo profe será que la
pila está muy gastada y otro de sus
compañeros dijo: pues cambiémosla por otra
haber, pero el brillo siguió siendo débil
El G1 llama para mostrar el montaje, pero a
este le habían instalado otra pila en serie,
justificando que la luz casi no se veía, por lo
que insistí en que volvieran a leer la
situación propuesta
De acuerdo a lo que están viendo lean
completa la situación 1 del taller
110
n° 7
Fecha: Octubre 23 de 2017
Lugar: Salón de clase
Tema: Conexión en paralelo
Propósito: Interpretar el flujo de la corriente
de acuerdo al tipo de diseño y la relación con
el encendido y apagado controlado por los
interruptores.
Para esta situación se les aclaro que primero
debían realizar un diseño en una hoja del
circuito que proponía la situación y así poder
determinar los materiales necesarios para su
montaje, una vez realizado el diseño deben
explicar el funcionamiento antes de iniciar
con el montaje. Se les dio toda la hora de
clase para trabajar en el diseño, pasan
alrededor de 15 minutos, pero ningún grupo
presenta algún resultado, paso por cada uno
de los grupos para verificar el trabajo; el G6
expresa que ellos prefieren tener los
materiales para poder intentar porque así no
saben cómo empezar
Les explique que normalmente ante una
situación problema los técnicos o ingenieros
inicialmente trabajan en la elaboración de un
plano o diseño y después si pasan a la etapa
En el G2 este día solo estaban dos
integrantes del grupo ya que los demás
habían sido seleccionados para una salida
pedagógica, manifestaron no poder por que
tenían dudas con el interruptor
El G6 tomo información del G1 y el circuito
elaborado presentaba dos baterías, por lo
cual les dije que no se trataba de ver mucha o
poca luz en los bombillos, sino que
explicaran lo que se había planteado
Después de unos 15 minutos todos los
grupos tenían su montaje. Se les pide ahora
que dibujen sus circuitos y consignen las
diferencias y similitudes de acuerdo a la
tarea
El interruptor debe permitir el paso
simultaneo de energía hacia los bombillos
111
El G4 decía tener problemas con la ubicación
del interruptor, ya que podían prender el
bombillo A y apagar el bombillo B, pero no
lograban el efecto contrario
El G2 no lograba empezar y tenían unos
dibujos similares a los montajes de anteriores
situaciones
Al finalizar la clase ningún grupo se
aproximó al resultado, por lo que decidí
dejar como consulta averiguar sobre el
diseño que cumpliera con esta función
de construcción. Los invite a que buscaran
alternativas y siguieran intentando
¿Un interruptor será suficiente?
Los dibujos que intentaban los arrojaron a la
caneca cuando comprobaban que no cumplía
con la situación
n° 8
Fecha: Octubre 25 de 2017
Lugar: Laboratorio de física
Tema: Conexión en paralelo
Propósito: Interpretar el flujo de la corriente
de acuerdo al tipo de diseño y la relación con
el encendido y apagado controlado por los
interruptores.
Se inicia la clase recordándole que había
quedado una consulta, pero solamente el G2
la había realizado, por lo que decidí darles
algunas pistas y mostrarles los esquemas que
tradicionalmente se emplean, así como un
ejemplo que los aproximara y poder avanzar,
pues no tenía textos, internet y equipos para
tratar que fueran ellos los que descubrieran.
Cuando los grupos intentan nuevamente en
resolver la tarea aparecen diseños que
cumplieron con el objetivo, como fue el caso
del G4 que muestra un diseño que a primera
vista no logre entender, ya que la pila la
dibujaron vista desde un polo perpendicular
al plano, lo positivo fue la sencillez de la
explicación al afirmar que era la unión de
dos circuitos simples cada uno con su
interruptor y lo que compartían era la pila.
El G2 fue el primero en mostrar el resultado
112
pues en su consulta ya traían el diseño y con
las pistas que se les dio pudieron explicar lo
que sucedía al manipular los interruptores
El G1 después de varios intentos y
observaciones sobre el interruptor no logra
realizar completamente la tarea
El G6 no se pone de acuerdo en la
construcción de su circuito por lo que
observan los resultados del G4 y finalmente
muestran su montaje y las explicaciones con
dificultad
Les dije realicen ese montaje y observen si
les cumple con las condiciones o si no
analicen que cambios se pueden efectuar
n° 9
Fecha: Noviembre 6
Lugar: Laboratorio de física
Tema: Conexión de baterías
Propósito: Buscar explicaciones relacionadas
entre la conexión de dos pilas con el brillo
del bombillo
Se empieza con la situación 1 del taller 4,
entregando la guía a cada grupo y luego los
elementos propuestos. Los grupos inician su
trabajo sin realizar preguntas y en menos de
cinco minutos todos los grupos ya elaboran
el montaje, algo particular es que ningún
grupo solicito interruptor como parte de los
materiales, por lo que les hice la observación
general, la respuesta inmediata surgió de
Guzmán del G1 expresando que era más
sencillo armar el circuito así y que el
interruptor no era indispensable para cumplir
con lo propuesto, a esta respuesta se unieron
los demás grupos, pero el G4 dijo profe pues
si quiere lo colocamos
Los grupos siguieron el trabajo consignando
las diferentes explicaciones de tal manera
que existió cierta igualdad, pues la principal
observación se basó en el aumento del brillo
del bombillo causado por el incremento de
energía debido al empleo de una pila
adicional.
Les aclare que de todas maneras el
interruptor es un elemento necesario y
practico en un circuito que permite
determinar el estado de este
113
La segunda actividad no dio los resultados
esperados, ya que todos los grupos
persistieron en la conexión serie de las pilas,
el G2 elimina un cable para hacer contacto
directo entre un polo de la pila y el extremo
de la roseta; el G4 intenta colocar un
obstáculo entre los contactos que unen las
dos pilas para según ellos minimizar el paso
de electrones y así brillaría menos el
bombillo; los G1 y G6 emplearon un cable
adicional entre las dos baterías
argumentando que esto ocasionaría menos
brillo del bombillo , pues creen que la
energía se gasta más a mayor número de
cables
Como los estudiantes no emplearon una
conexión diferente les pedí que consultaran
las formas de conectar dos baterías para la
próxima clase
n° 10
Fecha: Noviembre 9
Lugar: Laboratorio de física
Tema: Conexión de baterías
Propósito: Explicar las ventajas que se
pueden obtener según el tipo de conexión de
las baterías para una situación práctica.
En la situación 2 el G1 luego de comparar el
brillo del bombillo con las dos conexiones y
ante la situación planteada se generó
discusión del grupo e inicialmente no hubo
acuerdo
En el G2 la alumna Sara Ximena cree que
con las dos baterías conectadas en paralelo
durarían más las pilas por que la conexión
presenta menor cantidad de voltios y
mantendría más tiempo prendido el
bombillo.
El G4 dibuja la conexión en paralelo como
respuesta a la situación, su explicación la
justifican de acuerdo a los electrones, pues
estos pasaran con mayor intensidad si están
conectadas en serie y gastara mayor energía
El G6 inicialmente realiza el dibujo de la
linterna con las baterías en serie y
argumentan que como tiene menos cables
Luego de la consulta los grupos ya traen
claro como es la disposición de las pilas en
paralelo
Se les facilito un multímetro como ayuda en
la toma de alguna decisión
114
entonces se pierde menos energía, luego de
la reflexión y al escuchar los otros grupos
deciden presentar otro dibujo con las pilas
conectadas en paralelo argumentando que a
menor iluminación del bombillo usara menos
energía
115
Anexo 5. Trabajo en carpetas
El material que se presenta corresponde al trabajo desarrollado de manera autónoma por cada
uno de los grupos, en ellas se aprecian las gráficas del trabajo elaborado e interpretaciones de
algunas situaciones, lo mismo las diferentes explicaciones y reflexiones escritas
Carpeta G1, pag1
116
Anexo 6. Transcripción de Resultados
Taller 1. Situación 2
Respuesta a la pregunta ¿por qué se enciende el bombillo?
G1: Porque uniendo los cables a los dos elementos se adquiere la energía
¿Qué función cumplen los materiales empleados para lograr que el bombillo se prenda?
Rta, La pila tiene la energía el bombillo adquiere y recibe la energía
los cables transportan la energía
G2: Realizan varios intentos haciendo contacto directo entre la pila y el bombillo, manifiestan
que si se hace contacto con el polo positivo este debería prender, Luego deciden pedir dos
cables con pinzas para “transformar la energía”, pero en el proceso utilizan un solo cable
partiendo del positivo de la pila hasta la base del bombillo (se manifiesta claramente el modelo
unipolar)
Respuesta a la pregunta ¿por qué se enciende el bombillo? porque hay un proceso en el cual se
transforma, (esté término en realidad querían decir transportar) la energía llegando hasta el
bombillo
¿Qué función cumplen los materiales empleados para lograr que el bombillo se prenda?
Rta: Pila, en ella se encuentra almacenada la energía
Cables: en ellos se conduce la energía
Bombillo: En el encontramos el resultado de la transformación de la energía
G: 4 Este grupo decide utilizar una cadena metálica o pulsera de uno de los estudiantes
argumentando que esto realizaría el oficio de los cables, pero no lograron prender el bombillo y
preguntaron que si ese material de la pulsera era conductor de corriente,
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Cuando se les preguntó qué materiales necesitan, solicitaron dos cables, pero encontraron
dificultades, pues desconocían que el bombillo debía hacer contacto en dos puntos diferentes
Respuesta a la pregunta ¿por qué se enciende el bombillo? La energía de la pila tiene un medio
para transportarse al bombillo
¿Qué función cumplen los materiales empleados para lograr que el bombillo se prenda?
Rta: Bombillo recibe la energía de la pila; los cables son conductores de la energía; y la pila es
el proveedor de la energía
G6: El grupo busca una alternativa de prender el bombillo recurriendo a la batería de un
celular, realizan pruebas, pero no lo consiguen, además de haber probado haciendo contacto
directo entre la pila y el bombillo, Después hacen contacto entre un tornillo del pupitre con el
negativo de la pila y el otro cable con el positivo y el bombillo, pero no hay resultado,
finalmente solicitan cables y roseta, logrando el objetivo
Respuesta a la pregunta ¿por qué se enciende el bombillo? porque la pila le generó energía al
bombillo
¿Qué función cumplen los materiales empleados para lograr que el bombillo se prenda?
La pila genera energía; Los cables transportan energía; la roseta transforma energía.
Taller 1 Situación 4
En las casas se emplea un switch o interruptor para apagar o encender el bombillo. Ahora
ustedes cuentan con cables, interruptor, bombillo y pila, con estos materiales construyan un
montaje de un circuito y expliquen por qué se enciende el bombillo y que función cumple el
interruptor en el circuito
G1: Explicación ¿por qué se enciende el bombillo?, el cobre o cable se necesita para unir el
bombillo y la pila, para que alumbre y genere energía
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Función del interruptor en el circuito: es manejar la energía, pues ayuda apagar y prender
aquella energía, además permite la unión entre cables y adquiere luz
G2: Explicación ¿por qué se enciende el bombillo?, en la pila se encuentra almacenada la
energía, a través de los cables se transporta la energía, en la roseta es donde hace contacto y
mejora la estabilidad de los cables y en el bombillo se obtiene el resultado de la transformación
de la energía.
Función del interruptor en el circuito: es el que maneja la corriente o energía, es decir
controla si el bombillo enciende o apaga
G4: Explicación ¿por qué se enciende el bombillo? describen los elementos empleados, tres
cables una roseta, interruptor, pila y bombillo y explican que dos de los cables conducen
energía positiva y el otro negativa necesarios para encender el bombillo.
Función del interruptor en el circuito, es obstaculizar el paso de electrones
G6: Explicación ¿por qué se enciende el bombillo?
Función del interruptor en el circuito, su función es interrumpir y dejar pasar la energía al
bombillo
Transcripción de resultados
Taller 2 Situación 1
Cuentan con una brújula y un imán. Experimenten diferentes interacciones (acercar el uno al
otro en diferentes posiciones, moverlos en diferentes direcciones uno respecto del otro entre
estos dos objetos)
Dibujen cada una de las interacciones experimentadas y describan los efectos
G1 Al acercar el imán a la brújula por la parte de arriba el imán ejerce fuerza y hace que la
aguja magnética se mueva hacia el imán
Otra observación el imán tiene marcado las iniciales de sur y norte, lo cual hace que la aguja
magnética se ponga en el sentido que el imán indique sea sur o norte
A medida que alejamos el imán de la brújula ella pierde conexión con el imán y se ubica
buscando el norte
(No elaboraron gráficos)
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G2 Solo realizaron acercamientos laterales en el mismo plano buscando que el imán estuviera
cerca al sur, luego al norte y los demás puntos geográficos marcados en la brújula los dibujos
muestran que la aguja siempre se ubica paralela a la barra del imán, dándole más importancia
a las medidas en grados que tiene la brújula (¡no consideran los polos del imán!!)
Gráfico G2
Acercamientos laterales en un mismo plano, teniendo
en cuenta puntos cardinales
G4 La brújula se mueve por que siempre apunta hacia el lugar más magnéticamente cargado, la
brújula regularmente apunta hacia el norte por que este corresponde al sur magnético. Cuando
acercamos los imanes por encima de la brújula las agujas se inclinan hacia arriba y cuando se
pone por debajo se inclinan hacia abajo y la otra hacia arriba
Gráfico G4
G6 Cuando el imán se acerca a la brújula la carga positiva es como si representara el norte y la
carga negativa representa el sur
Grafico G6
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Anexo 7. Registro fotográfico
Elaboración de los circuitos de los grupos de acuerdo a la situación 2 del taller 3
G1 G2
G4 G6
Acercan el imán por el sur a los
diferentes puntos cardinales
Acercan 2 imanes paralelos pero
no pueden explicar
