Conductores y aislantes
Lo que vas a aprender
- Armar con el docente un probador de materiales con pila, bombillo y cables.
- Clasificar objetos del salón en buenos conductores y aislantes según encienda o no el bombillo del probador.
- Contar los resultados de una tabla y escribir la fracción de objetos que condujeron.
- Explicar por qué el agua y el cuerpo, que conducen, son un peligro con la electricidad de la casa.
Para qué
¿Para qué sirve esto?
En la clase anterior viste que un caimán mordiendo el forro del cable deja el circuito abierto. El plástico no dejó pasar la corriente, y el metal sí. ¿Pasará lo mismo con una moneda? ¿Con un borrador? ¿Con la mina de un lápiz?
En esta lección vas a construir un probador: un circuito con un espacio vacío donde pones un objeto. El bombillo te dirá si ese material deja pasar la corriente o no.
Explicación
Cómo se arma el probador
Necesitas una pila AA en su portapilas, un bombillo de linterna en su portabombillo y tres cables con caimanes. Se arma con el docente:
- Un cable va del polo + del portapilas a un contacto del bombillo.
- Otro cable sale del otro contacto del bombillo y su caimán queda libre: es la punta A.
- El tercer cable sale del polo − del portapilas y su caimán también queda libre: es la punta B.
Es un circuito con un hueco entre las puntas A y B. Si juntas las dos puntas, el camino se cierra y el bombillo enciende: así compruebas que el probador funciona.
Ahora pon un objeto en el hueco, con un caimán mordiendo cada lado. Si el material deja pasar la corriente, el camino se cierra y el bombillo enciende. Si no la deja pasar, el camino queda abierto y el bombillo se queda apagado.
El probador de materiales. A la izquierda, un clip une las puntas A y B: el metal deja pasar la corriente, el camino se cierra y el bombillo enciende. A la derecha, un borrador une las mismas puntas: el caucho no deja pasar la corriente, el camino queda abierto y el bombillo se queda apagado.
Conductores y aislantes
Los materiales que encienden el bombillo del probador son buenos conductores: dejan pasar bien la corriente. Los que lo dejan apagado son aislantes: no la dejan pasar, o casi nada.
Cuando pruebes objetos del salón, vas a notar algo: todos los objetos de metal desnudo, sin pintura ni forro, encienden el bombillo. El clip, la moneda, la llave y el papel aluminio son de metal. Sí, el papel aluminio no es papel: es una lámina de metal muy delgada. Los metales son buenos conductores.
En cambio, el borrador (de caucho), la regla de plástico, el palito de madera, el vidrio, el cartón y la tela dejan el bombillo apagado. Son aislantes.
Tres ideas que suenan bien y son falsas
- «Todos los metales conducen igual de bien.» No. Todos los metales son buenos conductores, pero unos son mejores que otros: el cobre y el aluminio conducen mejor que el hierro. Por eso los cables llevan cobre por dentro. El probador no muestra esa diferencia: solo dice si el material conduce lo suficiente para encender el bombillo.
- «Lo que brilla como metal conduce.» No siempre. La tapa de un frasco es de metal, pero si está pintada, la pintura es aislante y el bombillo no enciende. Donde el docente raspa la pintura, aparece el metal y el bombillo sí enciende. Pasa lo mismo con los clips de colores: por dentro son de metal, pero el forro de plástico no deja que el caimán toque el metal, y el bombillo queda apagado.
- «Solo los metales conducen.» Tampoco. La mina del lápiz no es de metal y conduce: pide al docente que le saque punta por los dos lados y pruébala. El bombillo enciende, a veces débil.
Lleva cada objeto al probador, entre la pila y el bombillo, y mira si el bombillo enciende. Después ponlo en su canasta: buen conductor si encendió, aislante si no. Fíjate en qué tienen en común los que encienden.
¿Y el agua? ¿Y el cuerpo?
Mucha gente cree que ningún líquido conduce la electricidad. Es falso. El agua de la llave tiene sales disueltas y conduce un poco. El agua con sal conduce más. Nuestro cuerpo está lleno de agua con sales, y también conduce.
Con una sola pila, esa corriente es tan pequeña que no se siente. Pero la electricidad del tomacorriente empuja muchísimo más fuerte, y a través del agua o del cuerpo puede pasar una corriente que hace mucho daño. Por eso:
- El agua y el cuerpo no se ponen en el probador del salón: ya sabemos que conducen.
- Nunca se tocan aparatos, interruptores ni enchufes con las manos mojadas o estando descalzo en el piso mojado.
- Ningún aparato que se conecta a la pared se acerca al lavaplatos, a la ducha ni a la piscina.
Cuidados del probador
- Se arma y se usa con el docente, solo con una pila AA o AAA.
- Solo se prueban objetos secos del salón. Nada de cuchillos ni de pilas de botón.
- Nunca se meten las puntas del probador en el tomacorriente.
- Si juntas las puntas A y B, el bombillo enciende. Pero nunca unas los dos polos de la pila con un cable solo: se calienta.
Ejemplo resuelto
Leer la tabla del grupo de Isabela
El grupo de Isabela probó 10 objetos: clip, moneda, papel aluminio, llave, borrador, regla de plástico, palito de madera, vidrio, cartón y tela. Encendieron el bombillo 4 objetos. ¿Cuántos fueron aislantes? ¿Qué fracción de los objetos condujo?
Ver la solución paso a paso
Los 4 que encendieron son los de metal: clip, moneda, papel aluminio y llave. Los aislantes son los demás: $10 - 4$
Fueron aislantes $6$ objetos: borrador, regla, palito, vidrio, cartón y tela.
La fracción que condujo es la parte entre el total: 4 de 10, es decir $\frac{4}{10}$
Simplificamos dividiendo arriba y abajo entre 2: $\frac{2}{5}$
Respuesta: Fueron aislantes 6 objetos, y condujeron 4 de 10, es decir 2/5 de los objetos.
Los resultados del salón
Cada grupo probó 10 objetos de sus cartucheras y maletas, y contó cuántos encendieron el bombillo. Los datos son inventados:
| Grupo | Objetos que encendieron |
|---|---|
| A | 4 |
| B | 3 |
| C | 5 |
| D | 2 |
Objetos que encendieron el bombillo del probador en cada grupo, de 10 objetos probados por grupo (datos inventados). El grupo C encontró más conductores y el grupo D, menos.
Ejemplo resuelto
Todo el salón junto
Con la tabla del salón (4, 3, 5 y 2 objetos que encendieron, de 10 por grupo, en 4 grupos), ¿cuántos conductores encontraron entre todos? ¿Cuántos objetos probaron?
Ver la solución paso a paso
Sumamos los conductores de los cuatro grupos: $4 + 3 + 5 + 2$
Encontraron $14$ conductores.
Cada uno de los 4 grupos probó 10 objetos: $4 \times 10$
Probaron $40$ objetos. Menos de la mitad condujeron: en las cartucheras hay más plástico, madera y tela que metal.
Respuesta: Encontraron 14 conductores entre 40 objetos probados.
Ejemplo resuelto
La tapa pintada
Tomás prueba la tapa de metal de un frasco de mermelada, pintada de rojo por encima. Pone los caimanes sobre la pintura y el bombillo no enciende. «Entonces este metal es aislante», dice. ¿Tiene razón?
Ver la solución paso a paso
Los caimanes no tocan el metal: tocan la pintura, y la pintura es aislante. El camino queda abierto.
El docente raspa un poquito de pintura en dos puntos del borde, hasta que se ve el metal brillante.
Tomás pone los caimanes en los puntos raspados y el bombillo enciende. El metal de la tapa sí conduce.
Respuesta: No: el metal conduce, pero la pintura que lo cubre es aislante. Para probar un material, los caimanes tienen que tocar ese material.
Práctica
El grupo B probó 10 objetos y 3 encendieron el bombillo. ¿Cuántos objetos aislantes encontró?
Los que no encendieron el bombillo son aislantes: 10 − 3 = 7.
El grupo C probó 10 objetos y 5 encendieron el bombillo. ¿Qué fracción de sus objetos condujo?
Condujeron 5 de 10: la fracción es 5/10, que simplificada es 1/2. La mitad de sus objetos eran conductores.
¿Verdadero o falso? En el salón se probaron 40 objetos y 14 encendieron el bombillo; entonces más de la mitad fueron aislantes: $40 - 14 > 40 \div 2$
Los aislantes fueron 40 − 14 = 26, y la mitad de 40 es 20. Como 26 es más que 20, más de la mitad fueron aislantes.
En una caja hay 8 clips, 6 monedas, 5 borradores y 3 reglas de plástico. Si los pruebas todos en el probador, ¿cuántos objetos encienden el bombillo?
Encienden los de metal: los clips y las monedas, 8 + 6 = 14. Los borradores y las reglas de plástico son aislantes.
Juan probó 12 objetos. Encendieron fuerte 5 objetos de metal y encendió débil 1 mina de lápiz. ¿Cuántos objetos dejaron el bombillo apagado?
La mina de lápiz también conduce, aunque menos. Quedaron apagados 12 − 5 − 1 = 6 objetos: esos son los aislantes.
Mariana probó 8 objetos y la mitad encendió el bombillo. ¿Cuántos objetos condujeron?
La mitad de 8 es 8 ÷ 2 = 4. Condujeron 4 objetos y los otros 4 fueron aislantes.
¿En cuál de estos grupos de objetos encienden el bombillo del probador todos los objetos?
La cuchara de acero, la puntilla y el papel aluminio son de metal, y los metales son buenos conductores. La cuchara de plástico, el lápiz de colores por fuera (madera y pintura), el vidrio, el corcho y la lana son aislantes.
Pablo dice: «La moneda, la llave y el clip encendieron el bombillo igual. Entonces todos los metales conducen igual de bien». ¿Qué le responderías?
El cobre y el aluminio conducen mejor que el hierro, por eso los cables llevan cobre. Con el probador de una pila esas diferencias no se ven: todos los metales encienden el bombillo.
Sofía dice que el agua no conduce la electricidad, porque es un líquido. ¿Qué es lo correcto?
El agua tiene sales disueltas y conduce; el cuerpo también, porque está lleno de agua con sales. Por eso agua y electricidad no se juntan: nunca se tocan enchufes ni aparatos con las manos mojadas. En el salón no se prueba el agua en el probador.
Juliana prueba una lata de gaseosa. Con los caimanes sobre la parte pintada, el bombillo queda apagado. Con los caimanes en dos puntos donde el docente raspó la pintura con una lija, enciende. ¿Por qué?
La lata de gaseosa es de aluminio, un metal. La pintura forma una capa aislante encima. Donde los caimanes tocan el metal, el camino se cierra y el bombillo enciende.
Reto
¿Enciende el bombillo del probador?
Los metales son buenos conductores. El plástico, la madera, el vidrio, el caucho, el cartón y la tela son aislantes.
Reto
Abre el candado del probador.
Cada respuesta es una cifra del código, del 0 al 9.
Reto
El crucigrama de los materiales.
Lee cada pista y escribe la palabra. No lleva tildes.
Cierre
En resumen
Un probador es un circuito con un hueco entre dos puntas; el objeto que se pone en el hueco cierra o no el camino.
Los materiales que encienden el bombillo son buenos conductores; los que lo dejan apagado son aislantes.
Los metales son buenos conductores, aunque no todos igual de buenos; el plástico, la madera, el vidrio, el caucho, el cartón y la tela son aislantes.
Una capa de pintura aísla el metal que cubre, y la mina del lápiz conduce sin ser de metal.
El agua y el cuerpo conducen, y por eso nunca se tocan enchufes ni aparatos con las manos mojadas.
Vocabulario
- Buen conductor
Material que deja pasar bien la corriente eléctrica. En el probador, el bombillo enciende. Los metales son buenos conductores.
- Aislante
Material que no deja pasar la corriente, o casi nada. En el probador, el bombillo queda apagado. El plástico, la madera, el vidrio, el cartón y la tela son aislantes.
- Probador
Circuito con un espacio entre dos puntas de cable, donde se pone un objeto para saber si deja pasar la corriente.
- Metal
Material como el hierro, el cobre, el aluminio o el acero: brilla al rasparlo, suena al golpearlo y conduce bien la corriente.
Guía para el docente
Tiempos
- Inicio · 5 min — Recuerde el caimán que mordía el forro del cable y pregunte qué otros materiales dejarán pasar la corriente. Anote predicciones en una tabla de dos columnas: conduce, no conduce.
- Explicación · 10 min — Arme el probador frente al salón y muestre que al juntar las puntas el bombillo enciende. Pruebe un clip y un borrador. Explique las tres ideas falsas.
- Práctica · 25 min — Cada grupo arma su probador con usted y prueba los diez objetos de la lista y otros secos de sus cartucheras. Prepare de antemano la tapa pintada con dos puntos raspados y saque punta a dos lápices por ambos lados. Los grupos llenan la tabla y calculan la fracción que condujo. Después, preguntas y retos.
- Cierre · 5 min — Compare los resultados con las predicciones del inicio. Cierre con el agua y el cuerpo: conducen, y por eso son un peligro con la electricidad de la casa.
Preguntas para el salón
- ¿Por qué la tapa pintada no encendió el bombillo, si es de metal?
- Si todos los metales encienden el bombillo, ¿por qué los cables son de cobre y no de hierro?
- ¿Por qué no se debe secar el pelo con el secador cerca de la ducha?
Errores típicos
- Creer que todos los metales conducen igual de bien. Explique que el probador solo dice sí o no. Cuente que el cobre conduce mejor que el hierro y que por eso se usa en los cables.
- Creer que ningún líquido conduce. Explique que el agua de la llave tiene sales disueltas y conduce un poco, y el agua con sal más. No lo pruebe en el salón: el mapa del curso no junta agua y electricidad.
- Creer que todo lo que brilla conduce, o que una lata pintada es aislante. Use la tapa pintada con dos puntos raspados: sobre la pintura no enciende, sobre el metal sí.
- Creer que solo los metales conducen. Pruebe la mina del lápiz con punta en los dos extremos: enciende, a veces débil.
- Creer que el papel aluminio es papel y no conduce. Pruébelo en el probador y explique que es una lámina muy delgada de aluminio, un metal.
Tarea sugerida
Con un adulto, hacer en casa una lista de diez objetos y escribir al lado de cada uno si crees que es buen conductor o aislante y por qué. Sin probar nada con la electricidad de la casa ni con aparatos conectados. En la próxima clase, se comprueba la lista con el probador del salón.