Elaborado en Mayo 2022
Participan:
Marina Garzón Barrios, Liliana Tarazona Vargas, Sandra Sandoval Osorio y José Francisco Malagón Sánchez.
El ejercicio experimental consiste en la construcción de una pila voltaica. Para ello, se sugiere leer atentamente un apartado del trabajo de Alessandro Volta (1745-1827) titulado: Sobre la electricidad excitada por el simple contacto de substancias conductoras de distintas especies (1800), trabajo en el que narra cómo dispuso de:
En este video se presentan apilamientos de placas de dos metales diferentes (Aluminio y cobre) y un conductor húmedo (cartón paja humedecido con solución salina). El apilamiento se puede realizar con ordenamientos específicos para determinar los efectos que se generan. Por ejemplo: placa de uno metal, conductor húmedo, placa de otro metal, conductor húmedo.
En este video se presentan apilamientos de placas de dos metales diferentes (Aluminio y cobre) y un conductor húmedo (cartón paja humedecido con solución salina). El apilamiento se puede realizar con ordenamientos específicos para determinar los efectos que se generan. Por ejemplo: placa de uno metal, conductor húmedo, placa de otro metal, conductor húmedo.
…Docenas de pequeñas placas redondas o de discos, de cobre, de latón o mejor de plata, de una pulgada de diámetro más o menos, (por ejemplo, unas monedas) y de un número igual de placas de estaño, o, mucho mejor, de zinc, […] en general, tanto las dimensiones como la forma de las piezas metálicas es arbitraria;
se debe solamente tener cuidado de poder disponerlas cómodamente las unas sobre las otras en forma de columna. Preparo además un número bastante grande de pequeños discos de cartón, …. Para el éxito del experimento se requiere que estos últimos estén bien empapados del humor correspondiente.
Estas rodajas o pequeños discos que llamaré discos embebidos, los hago un poco más pequeños que los discos o placas metálicas, de manera, que superpuestos a estos, de la manera que diré a continuación, no alcancen los bordes.
Coloco horizontalmente sobre una mesa o sobre una base cualquiera, uno de los platos metálicos, por ejemplo, uno de plata, y sobre este primero adapto un segundo plato de zinc;
sobre este último extiendo uno de los discos mojados seguidamente otro disco de plata, seguido inmediatamente de uno de zinc, al que hago seguir de otro disco mojado. Continuo así, de la misma manera, emparejando un disco de plata con otro de zinc,
siempre en el mismo sentido, es decir, siempre el de plata abajo y el de zinc arriba, o vicecersa, según haya empezado, e interponiendo a cada una de estas parejas, un disco mojado; continúo formando, con varios de estos pisos, una columna tan alta que pueda sostenerse sin derrumbarse. (Volta, 1800, p. 767-768).
se pretendía mostrar que la electricidad animal, que presentaba Galvani en sus experimentos, era resultado del contacto entre metales diferentes. Los discos de cartón empapados, serían una manera de mejorar el contacto entre éstos. Volta encuentra la producción de ciertos efectos que le permiten comprobar que la actividad se encuentra en los metales:
Aplico [en la piel], como decía, con un poco de presión, alguna de estas partes delicadas[frente, punta de la nariz, párpados], bien humedecidas, contra la punta de un hilo metálico, que comunicará convenientemente con el otro extremo de dicho aparato, siento, en el momento en que se cierra el círculo conductor, en el lugar de la piel en el que se produce el contacto, y un poco más allá, un golpe y un pinchazo, que pasa rápidamente, y se repite tantas veces como se interrumpe y se restablece el círculo… (Volta 1800, pág. 776).
De esta manera la piel (de órganos sensibles) se concebía como detector del poder del fluido eléctrico que se ponía en movimiento. Volta también acudió a un dispositivo que le permitiera comparar estos efectos: el electrómetro de Volta:
Se atornilla una placa de latón de 2 o 3 pulgadas y se incrusta ligeramente con cera de sellado y se coloca encima de uno de los electrómetros de botella con el péndulo de paja o de pan de oro. Se dispone de un mango, para que pueda ser convenientemente removido o manipulado. Dos cables delgados sobresalen, uno de la placa inferior, el otro de la superior. Esto es conveniente para acumular electricidad a voluntad. La placa inferior se comunica con el suelo por medio de un alambre metálico en el momento de tal acumulación. La figura que se adjunta aquí lo pone todo a la vista. A es el electrómetro; B es la placa incrustada, y atornillada en su cabeza; C es la otra placa superpuesta; b es el alambre de metal relacionado con la placa B; c es el otro alambre relacionado con la placa C, que se comunica con el suelo por medio del hilo curvo cuando se infunde y acumula electricidad en el disco B (Adaptación de la descripción que se encuentra Volta, 1799, p. 440).
Esta actividad desarrollada por Volta le permitió encontrar la disposición de metales y de cartones humedecidos, con el mismo electrolito, que producía efectos de diferente intensidad. De forma tal que ordenó parejas de metales según el efecto producido y construyó con ello una escala de metales de mayor a menor intensidad de los efectos a la que llamó: escala de tensiones (que depende sólo de la interacción entre metales), que hoy día da cuenta de la diferencia de potencial entre los mismos.
En las disposiciones que nosotros hemos trabajado se ha utilizado el voltímetro como el indicador de la electricidad que se produce por la disposición de metales y sustancias conductoras. Se pueden hacer organizaciones de la intensidad de los efectos que se producen al utilizar diferentes: pares de metales, número de parejas, sustancias conductoras, concentración de las sustancias.
Dos placas de metales diferentes, separado cada par con una placa de conductor húmedo (Cu-Zn conductor húmedo)
Con los efectos de estas disposiciones podrían estudiarse las conmociones que generan en la piel o debido al sabor que produce, como lo hacía Volta. También podría utilizarse otros dispositivos que se vean afectados por la tensión generada como los bombillos LED. Para comparar los efectos también se puede disponer de un voltímetro que den cuenta de la intensidad.
que cuando se ubican las puntas del voltímetro en los extremos de uno, dos, tres, o cuatro pares de metales se genera una tensión que daría cuenta de la actividad eléctrica dada por el contacto entre dos metales diferentes (Al - Cu) y un conductor húmedo. Cada una de estas configuraciones al apilarse aportaría en la tensión de la pila, al aumentar el número de parejas en columna, entre los extremos de las puntas del voltímetro se observa un voltaje mayor, a cuando se tenían menos pares metálicos.
Sugerencias para las actividades experimentales
Siguiendo la narración de Volta se pueden generar diferentes tipos de apilamientos, disposiciones de metales y soluciones; por ejemplo:
· Con las piezas de metales, sin utilizar los cartones. Se apilan monedas [metales] una sobre otra, y se usa leds para mirar algún efecto.
· Con una sola clase de metal y los cartones humedecidos.
· Con metales distintos se pueden hacer otras disposiciones: metal 1- cartón húmedo– metal2-cartón húmedo y así sucesivamente, finaliza la pila con metal2, y se conecta el bombillo Led a los extremos de la pila. Otra distribución posible es: metal 1- metal2 – cartón humedecido y así sucesivamente, finaliza la pila con metal2
En el aula de clase, estas disposiciones ayudan a identificar en qué momento hay que dejar algunos elementos constantes para producir efectos por la variación de otros, y de esta forma identificar la causa de los cambios y las relaciones entre variables, a través de las cuales se pueden describir las situaciones, siendo éste un eje central en la enseñanza de las ciencias naturales.
Tambien, es posible hacer comparaciones como las hacía Volta entre apilamientos de diferentes metales para organizar una escala de tensiones.
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