¡Derriba el «muro invisible» del motor! Una manualidad de papel y tu mano izquierda desvelan el misterio del conmutador
Soy Ken Kuwako, entrenador de ciencia. Cada día es un experimento.
¿Sabías que cuando tu móvil vibra con ese “brrr”, una piececita diminuta está girando a toda velocidad en su interior? Lo mismo pasa con la lavadora de casa y con los coches eléctricos del futuro. Hoy en día, nuestra vida no aguantaría ni un solo día sin el “motor”.
Pero si nos asomamos al interior de esta máquina tan práctica, nos encontramos con un “muro invisible” en el que más tropiezan los estudiantes de secundaria. Hoy te presento una manualidad de papel sorprendente que derriba ese muro sin esfuerzo y hace que el laboratorio se llene de emoción.
Una manualidad de papel casi mágica que convierte las dudas del motor en un “¡ahora lo entiendo!”
Cuando explicáis “cómo funciona un motor” en el laboratorio, ¿qué es lo que más os cuesta a los profesores? Seguramente muchos coincidiréis en que es el “conmutador”.
Ese cambio tan delicado, que invierte el sentido de la corriente de golpe cada vez que la bobina da media vuelta… Con el libro de texto y los esquemas, la explicación se queda inevitablemente plana, y no es raro que los alumnos sigan con un signo de interrogación flotando sobre la cabeza.
Yo también intento superar este “muro del conmutador” pensando con mis alumnos con todo tipo de dibujos, pero la verdad es que cuesta mucho transmitirlo bien.
Por eso quiero recomendarte el material sobre el motor que aparece en la web del profesor Shotaro Kishi, quien se dedica a crear materiales de ciencias con manualidades de papel.
Recorta la plantilla y móntala con pegamento
Esta es la plantilla.
Recorta siguiendo las líneas gruesas y móntala con pegamento. El resultado será algo así.
Así se ve por detrás.
La bobina del centro puede girar libremente.
Usa tu mano izquierda para comprobarlo: ¿por qué gira la bobina?
Vamos a pensarlo con la mano en la masa. Usaremos la conocida regla de la mano izquierda de Fleming. Si colocas el dedo corazón en el sentido de la corriente y el índice en el del campo magnético, el pulgar te indicará el sentido de la fuerza.
Ahora mismo, por la bobina circula corriente en el sentido a → b → c → d. Fijémonos primero en el tramo ab: según la regla de Fleming, recibe una fuerza hacia arriba.
Ahora hagamos lo mismo con el tramo cd: esta vez recibe una fuerza hacia abajo. Como la corriente va en sentido contrario a la de ab, la fuerza también va al revés.
El resultado es que un lado es empujado hacia arriba y el otro hacia abajo, y la bobina gira en el sentido de las agujas del reloj.
¡Entra el protagonista! El conmutador invierte el sentido de la corriente
Y ahora, por fin, le llega el turno al conmutador. Cuando la bobina da media vuelta, el conmutador invierte el sentido de la corriente.
Ahora la corriente circula en el sentido d → c → b → a. Si volvemos a usar la mano izquierda, veremos que la bobina sigue girando en el mismo sentido, el de las agujas del reloj. Empecemos por el tramo dc.
Y ahora, el tramo ba.
Entonces, ¿qué pasaría si no hubiera conmutador? Si dejamos la corriente como está después de que la bobina pase por la posición perpendicular al campo magnético, aparece una fuerza que intenta hacerla girar al revés. La bobina se quedaría yendo y viniendo, como un péndulo, hasta acabar parándose. Así que el conmutador es “el héroe silencioso que mantiene el giro siempre en la misma dirección”.
Por cierto, los motores reales usan muchas bobinas para girar con suavidad. Además, en los coches eléctricos y otros aparatos también trabajan motores que, en lugar de un conmutador, cambian el sentido de la corriente con un circuito electrónico. La forma es distinta, pero la idea es la misma: “cambiar con habilidad el sentido de la corriente para que siga girando siempre hacia el mismo lado”.
Combínalo con el motor de clip y profundiza aún más
Como ves, lo mejor de esta manualidad es que permite pensar sobre el papel, con la mano en acción. Si la combinas con la construcción de un motor de clip, creo que ese “muro invisible” que era el conmutador acabará encajando en la cabeza de tus alumnos de forma natural.
En la web del profesor Kishi hay publicados muchísimos otros materiales. Te animo a explorarla y a probarlos. Profesor Kishi, ¡muchas gracias por unos materiales tan estupendos!
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