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Vínculo curricular

ASIGNATURA: FÍSICA III

Cuarta Unidad: Interacciones eléctricas y magnéticas. Fenómenos luminosos.

4.2: Efectos cualitativos entre cuerpos cargados eléctricamente.

Aprendizajes esperados:

  • Inferir la existencia de cargas eléctricas en los cuerpos a través de la experimentación
  • Inferir el efecto de las fuerzas de atracción y repulsión en los cuerpos cargados eléctricamente.
Recurso educativo desarrollado para el plan de estudios de la ENP de la UNAM. Versión 1.0.0
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CRÉDITOS

Coordinación de Innovación y Desarrollo

  • Clara López Guzmán Coordinación del Proyecto Tecnologías en el Aula
  • Alejandra Velázquez Castañeda Integración de Recursos Educativos

Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación

  • Pablo Enrique Zenil Rivas Desarrollo de sistemas
  • Luis Angel Cariño Mendoza Guillermo Romero Rosales Apoyo a desarrollo de sistemas
  • Rebeca Juárez de la Cruz Diseño didáctico
  • Luis Adrián Márquez Adame Diseño gráfico
  • Alfredo Villegas Montejo Corrección de estilo
  • Rebeca Valenzuela Argüelles Coordinación de diseño didáctico
  • Mario Alberto Hernández Mayorga Coordinación del desarrollo
  • Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto
Este material se adaptó en HTML5 a partir del interactivo "Globos y electricidad estática", propiedad de Phet Interactive Simulations de la Universidad de Colorado. El original fue elaborado por el equipo Sam Reid y Wendy Adams. La selección de problemas y explicaciones teóricas fueron realizadas en la DGTIC por Teresa Vázquez.
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Bibliografía

  • Alvarenga, B. & Máximo, A. (1995). Física. México: Harla.
  • Cetto, A. M., Domínguez, H., Lozano, J.M., Tambutti, R., & Valladares. A. (1984). El mundo de la Física. (Vol. 1). México: Trillas.
  • Hewitt, P. (2007). Física conceptual. (10a ed.). México: Pearson Educación.
  • Serway, R.A. & Faughn, J. S. (2007). Física para bachillerato general. México: Thomson.

Cargas eléctricas

600 a. C.

Tales de Mileto
X Observó que al frotar ámbar con lana podía atraer pequeños objetos.

1672

Otto von Guernicke
X Inventó la primera máquina electrostática, constaba de un globo de azufre que se hacía girar y así obtuvo la primera chispa eléctrica.

1600

William Gilbert
X Comprobó que, además del ámbar, otros materiales también tienen propiedades eléctricas. Tomó la palabra elektron, en griego "ámbar", para definir la propiedad de los cuerpos eléctricos.

1745

Botella de Leyden
X E.G. Von Kleist y Petrus van Musschenbroek crearon el primer condensador eléctrico, una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas.

1752

Benjamín Franklin
X Inventó el pararrayos comprobando el poder de las puntas, pues un cuerpo cargado eléctricamente se descarga más rápido al concluir en punta. Además, acuñó los términos de electricidad positiva y negativa.

1776

Charles Coulomb
X Comprobó que la fuerza entre cargas eléctricas es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

1800

Pila galvánica
X Alejandro Volta creó la primera pila voltaica, predecesora de las baterías actuales.

1827

George Simon Ohm
X Estudió la relación entre corriente, voltaje y resistencia eléctrica; encontró que V=RI.
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Equilibrio eléctrico Desequilibrio eléctrico Fuerzas Conclusiones Experimenta

Equilibrio eléctrico

La condición para que un cuerpo esté en equilibrio eléctrico, es que:
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Si un cuerpo conserva la misma cantidad de cargas positivas quiere decir que no varió la estructura de los núcleos de los átomos que lo forman, pero puede ser que pierda electrones, por lo que no necesariamente está en equilibrio eléctrico.

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Un conductor de energía permite el paso de electrones a través de él, ya sea reacomodándolos o cediéndolos a otro material. Por lo tanto, no siempre está en equilibrio eléctrico.

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¡Bien!

Los objetos están formados por átomos que tienen el mismo número de cargas positivas y de cargas negativas. Si no se ejerce una acción sobre ellos, se encuentran en equilibrio eléctrico y la suma de sus cargas es igual a cero. Por lo general las cargas están distribuidas de manera uniforme. Selecciona la opción de mostrar cargas para que veas la distribución inicial.

Desequilibrio eléctrico

¿Qué pasa con las cargas eléctricas de los diferentes materiales cuando los frotas entre sí?
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Las cargas nunca se pierden. Se pueden transferir de un material a otro, o reacomodar de diferente manera dentro del material en el que están, pero nunca desaparecen.

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¡Bien!

Puede haber un desequilibrio eléctrico cuando se agregan o se quitan electrones a un objeto al frotarlo. Éste queda cargado eléctricamente, es decir, queda con una mayor carga negativa o positiva. Los neutrones y los protones no se desplazan en este proceso ya que están unidos firmemente al núcleo. Frota los objetos contra el chaleco y observa la diferencia de carga.

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El número de cargas positivas en un material no varía. Recuerda que está dado por el número de protones que, como están fuertemente unidos al núcleo, no se transfieren de un material a otro. El desequilibrio se da por la pérdida de electrones.

Fuerzas

¿Por qué a veces los objetos cargados tienden a unirse y otras veces tienden a separarse?
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Pues no. Las fuerzas eléctricas no tienen nada que ver con la gravedad ni con la fricción.

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¡Bien!

Cuando se acercan dos objetos cargados eléctricamente se produce una fuerza de atracción o de repulsión entre ellos. Con ayuda del péndulo descubre en qué caso la fuerza es de atracción y en qué caso es de repulsión.

Experimenta

  • Frota la esfera azul en el chaleco.
  • Frota la esfera amarilla en el chaleco y acércala a la esfera azul.
  • Frota la regla contra el chaleco y llévala al papel.
  • Acerca la regla a las esferas.
  • Enciende y apaga la opción de ignorar el chaleco y observa la diferencia.
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  • Chaleco de lana.
  • Esferas de poliestireno.
  • Regla de plástico.
  • Pedacitos de papel.
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Conclusiones
  • El átomo es la unidad más pequeña que puede tener la materia y está compuesta principalmente por tres partículas subatómicas: los protones, los neutrones y los electrones.
  • Los cuerpos se encuentran en equilibrio al tener la misma cantidad de protones y electrones, pero se puede producir un desequilibrio al obtener o liberar electrones. Los cuerpos quedan cargados eléctricamente.
  • Al acercar cuerpos cargados eléctricamente, las cargas del mismo signo se repelerán y las cargas de diferente signo se atraerán.

Puedes realizar más experimentos para observar qué sucede con otros cuerpos, por ejemplo con el agua. Para realizarlo frota en el suéter de lana un globo o un tubo de PVC y acércalo a un delgado chorro de agua y observa lo que sucede.

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Referencias
  • Alvarenga, B. & Máximo, A. (1995). Física. México: Harla.
  • Cetto, A. M., Domínguez, H., Lozano, J.M., Tambutti, R., & Valladares. A. (1984). El mundo de la Física. (Vol. 1). México: Trillas.
  • Hewitt, P. (2007). Física conceptual. (10a ed.). México: Pearson Educación.
  • Serway, R.A. & Faughn, J. S. (2007). Física para bachillerato general. México: Thomson.