Comence a analitzar una sèrie de
qüestions que han estat alliberats per TIMSS i comente un poc com es
poden utilitzar-los en l'aula. Espere suggeriments dels lectors en
l'apartat de comentaris sobre el que ells farien. La primera qüestió
és de TIMSS advanced i va sobre inducció electromagnètica. Aquesta
és la qüestió.
Es situa una bobina dins d'un camp
magnètic de manera que es produeix una corrent induïda I en la
bobina que pots veure com varia en el diagrama I-t següent:
Quin dels següents diagrames
representa millor la variació del camp magnètic.
La resposta correcta és la C i només
el 34% del estudiants que van fer el test a nivell internacional la
van contestar bé. Com a curiositat dir que el país que millor va
contestar la pregunta va ser França amb un 50,1% d'encerts i el
pitjor dels que va participar Dinamarca amb un 22,8% d'encerts i
també ho va fer prou malament els Estats Units amb un 26,3%.
La veritat és que la pregunta té la
seua gràcia i jo per utilitzar-la amb l'alumnat preferiria que
explicaren l'elecció que fan més que triar una resposta perquè sí.
Està clar que per resoldre-la hi ha que utilitzar la llei de Faraday
Lenz. Està clar que per a produir-se la corrent induïda ha de varia
el flux del camp magnètic i com la superfície de la bobina no
canvia en aquest cas el que varia és el camp. A més, la intensitat
és constant a trossos, unes vegades positives i unes altres
negatives. Si s'analitza l'expressió matemàtica de la llei de Faraday
Lenz que relaciona la intensitat de la corrent amb el flux magnètic
tenim:
(els estudiants estan més habituats a
utilitzar l'equació que relaciona la força electromotriu induïda
amb el flux i pot ser que alguns es perden al fer relacionar la
intensitat de corrent induïda amb el camp magnètic).
La intensitat és constant a trossos i
s'obté derivant el flux magnètic. En el nostre cas és el camp
magnètic el que varia i aquest ha de ser lineal perquè la derivada
d'una funció lineal és una constant. A més, en el primer tros la
constant és positiva i degut al signe menys que apareix en la llei
de Faraday Lenz la pendent de la recta ha de ser negativa, cosa que
passa en les respostes c) i d), però d) hi ha que descartar-la
perquè raonant de la mateixa manera en els trossos en que la
intensitat és constant i negativa la derivada del camp magnètic ha
de ser positiva i això només passa en c).
Crec que una de les altres
possibilitats que ofereix aquesta qüestió és que quede clar el que
significa el signe negatiu en l'equació de la Llei de Faraday Lenz.
Ha de quedar clar que vol dir que la corrent induïda que es produeix
en aquest cas en la bobina han de tindre un sentit tal que s'opose a
la variació del flux magnètic que les ha produït.
Una de les dificultats que li veig a la
qüestió és que s'ha de raonar a partir de gràfiques i a l'alumnat
li costa molt. Fa anys que no faig 2n de batxillerat, però en 1r
tenen autèntiques dificultats cada vegada que apareix una gràfica i
si això passa és igual perquè el professorat de física i química
no treballem prou la interpretació de les gràfiques (al menys jo,
és una autocrítica que em faig, encara que crec que és un fet comú
per a molts professors).
Com introduir aquesta qüestió? Crec
que es podria posar al principi d'una classe, deixar que la contesten
de manera individual i que la discutisquen entre ells. Al final la
qüestió hauria d'ajudar a entendre millor la inducció
electromagnètica i tots els conceptes que hi ha al seu voltant. Una
alternativa seria proposar una discussió de la qüestió a través
d'un bloc d'aula o d'un fòrum de moodle o de qualsevol altra
aplicació que el professor utilitze amb l'alumnat.
Nota: Aquesta qüestió l'he agafada
de la pàgina de TIMSS i no té cap propòsit comercial, només
educatiu i per això l'he publicada en aquest bloc. És una pregunta
alliberada per TIMSS i com sempre el meu reconeixement. Moltes gràcies per a ells.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada