FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS

OBJETIVO(S) Discriminar entre cuerpos cargados y neutros en base al tipo de interacción que se produce entre ellos y distinguir el rol diverso de electrones e iones ante el carácter eléctrico de los cuerpos. • Aplicar conceptos, relaciones y leyes para resolver problemas vinculados con la electricidad y el magnetismo. • Describir diferentes fenómenos eléctricos y relacionarlos con situaciones cotidianas y aplicaciones técnicas.

Generar la duda. Nombrar algunos aparatos de uso cotidiano.

Es una propiedad general de la materia, y consiste en la interacción entre cargas… Comentar que gracias a la electricidad es posible que exista la materia como la conocemos. Señalar los protones y electrones en el átomo.

ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD Explicar que en los átomos existe igual cantidad de protones que de electrones y por eso son neutros. Dibujar cargas en ambos, electrones y núcleos. Señalar ión negativo o positivo.

ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD IÓN NEGATIVO IÓN POSITIVO O O (ANIÓN) (CATIÓN) Explicar que en los átomos existe igual cantidad de protones que de electrones y por eso son neutros. Dibujar cargas en ambos, electrones y núcleos. Señalar ión negativo o positivo.

Escribir las unidades y las respuestas a las preguntas. Explicar el significado de 1 cb de carga eléctrica a partir de sus unidades. En el Sistema Internacional de unidades, que básicamente utiliza el metro (M) como unidad de longitud, el kilogramo (K) como unidad de masa y el segundo (S) como unidad de tiempo. Ocupa el coulomb (cb) para medir la carga eléctrica. El electrón y el protón tienen la misma carga, pero de signo contrario. (e-= -1,6 ´ 10–19 cb) Motivar para que investiguen sobre Charles Coulomb.

1(C)= 6,25 x 1018 ( e ) Por lo tanto, 1(e)= ?? 1(e)= 1,6 x 10-19 (C) 1(C)= 6,25 TRILLONES DE e 1(C)= 6,25 x 1018 ( e ) Por lo tanto, 1(e)= ?? Escribir las unidades y las respuestas a las preguntas. Explicar el significado de 1 cb de carga eléctrica a partir de sus unidades. En el Sistema Internacional de unidades, que básicamente utiliza el metro (M) como unidad de longitud, el kilogramo (K) como unidad de masa y el segundo (S) como unidad de tiempo. Ocupa el coulomb (cb) para medir la carga eléctrica. El electrón y el protón tienen la misma carga, pero de signo contrario. (e-= -1,6 ´ 10–19 cb) Motivar para que investiguen sobre Charles Coulomb. 1(e)= 1,6 x 10-19 (C)

positivas negativas Eléctricamente neutro Cargado positivamente Completar la definición de ELECTRICIDAD. Señalar los 2 tipos de cargas (positiva y negativa). Señalar los 3 tipos de cuerpos (cargados positivamente, negativamente y neutros). Cargado positivamente Cargado negativamente

5 2 +3 2 4 Contar la cantidad de cargas positivas y negativas y calcular la carga total del cuerpo. -2 3 3

CUERPO NEUTRO vs. CUERPO ELECTRIZADO Entonces, ¿cuál es la diferencia entre un cuerpo eléctrica-mente neutro y otro: Cargado positivamente? Cargado negativamente? 5 2 +3 2 4 Contar la cantidad de cargas positivas y negativas y calcular la carga total del cuerpo. -2 3 3

ELECTRIZACIÓN ¿Si los papeles están neutros, por qué la peineta atrae a los papeles? El papel se polariza y las cargas del signo opuesto al de la peineta se encuentran más cerca que las del mismo signo (que se repelen). ¿Qué le ocurre a una peineta de plástico que ha sido pasada por el pelo? Ella queda electrizada negativamente y adquiere la capacidad de atraer o repeler pequeños cuerpecitos: papel picado, hilachas, etc. (indicar con el puntero las cargas de la peineta y del pelo). ¿Qué es la electroestática? La electrostática corresponde al estudio de las fuerzas que se ejercen las cargas cuando están en reposo. ¿Qué es la electrodinámica? La electrodinámica corresponde al estudio de los fenómenos que se producen cuando las cargas eléctricas están en movimiento.

FROTAMIENTO Aclarar que el cuerpo que queda positivo tiene menos carga negativa (electrones) que el cuerpo negativo. Saltan en ambas direcciones, la cantidad dependerá de la estructura interna de cada material. Dibujar flecha que represente salto de cargas de un cuerpo a otro.

Aclarar que solamente se mueven electrones. Aclarar que se traspasan electrones porque las estructuras atómicas presentan algunas asimetrías.

ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO

ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO

ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO

ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO AUNQUE EN ALGUNOS NO SE NOTA . . . . . . TODOS LOS CUERPOS SE ELECTRIZAN POR FROTAMIENTO

ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO Aclarar que es necesario que uno de los cuerpos esté cargado. La distribución de cargas es tal que las cargas se tratan de equilibrar en ambos cuerpos.

ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO ( II ) + + + + + + + + Aclarar que es necesario que uno de los cuerpos esté cargado. La distribución de cargas es tal que las cargas se tratan de equilibrar en ambos cuerpos. + + + +

ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO

ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO DESVENTAJA DE LA ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO: SE NECESITA UN CUERPO PREVIAMENTE ELECTRIZADO ( II ) + + + + + + + + Aclarar que es necesario que uno de los cuerpos esté cargado. La distribución de cargas es tal que las cargas se tratan de equilibrar en ambos cuerpos. + + + +

PROPIEDAD ELÉCTRICA DE LA TIERRA: . . . Y LA TIERRA ? EL CONTACTO A TIERRA . . . PROPIEDAD ELÉCTRICA DE LA TIERRA: CARGADA NEGATIVAMENTE. PUEDE CEDER Y ABSORBER ELECTRONES Explicar que durante un contacto la cantidad de cargas que adquiere cada cuerpo depende del tamaño y la forma que tengan. En general podemos decir que quedan más cargas en el de mayor volumen. A tierra van todas las cargas porque tiene más “espacio” para contenerlas.

- - DESCARGA A TIERRA - - - +++ - - CUERPO POSITIVO . . . Explicar que durante un contacto la cantidad de cargas que adquiere cada cuerpo depende del tamaño y la forma que tengan. En general podemos decir que quedan más cargas en el de mayor volumen. A tierra van todas las cargas porque tiene más “espacio” para contenerlas. CUERPO NEGATIVO - - - -

- - DESCARGA A TIERRA - - - +++ - - CUERPO POSITIVO . . . En resumen. . . . CUERPO POSITIVO . . . - - - +++ Explicar que durante un contacto la cantidad de cargas que adquiere cada cuerpo depende del tamaño y la forma que tengan. En general podemos decir que quedan más cargas en el de mayor volumen. A tierra van todas las cargas porque tiene más “espacio” para contenerlas. CUERPO NEGATIVO - - - -

ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN Dibujar trayectoria de las cargas positivas, viajando desde el cuerpo a tierra.

ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN ( II ) CUERPO PREVIAMENTE ELECTRIZADO INDUCTOR + + + + INDUCIDO CUERPO NEUTRO QUE SE ELECTRIZA + + + + Aclarar que es necesario que uno de los cuerpos esté cargado. La distribución de cargas es tal que las cargas se tratan de equilibrar en ambos cuerpos. SIEMPRE EL INDUCIDO ADQUIERE CARGA DE SIGNO CONTRARIO AL INDUCTOR + + + +

Explicar que los autos son como cargas moviéndose en un conductor. Nombrar los principales conductores (oro, plata, cobre, etc.). Comentar la importancia del cobre para Chile.

¿Dónde se ven los aisladores? En las torres eléctricas, en los recubrimientos plásticos de los cables, etc.

Comentar que la electrónica moderna, puede ser entendida como el arte de combinar adecuadamente conductores, aisladores y semiconductores. Comentar importancia y aplicación de los semiconductores hoy en día (invención del transistor y luego circuitos integrados).

Rayar flechas que indiquen repulsión y atracción.

Dibujar flechas de atracción para ambos casos al final. El cuerpo neutro se polariza y las cargas del signo opuesto a la carga (+ o -) se encuentran más cerca que las del mismo signo (que se repelen).

+ + + + + + + + + + + + FUERZAS ELÉCTRICAS DE ATRACCIÓN DE REPULSIÓN POSITIVO/NEGATIVO ( II ) + + + + CARGADO / NEUTRO DE REPULSIÓN POSITIVO/POSITIVO + + + + Aclarar que es necesario que uno de los cuerpos esté cargado. La distribución de cargas es tal que las cargas se tratan de equilibrar en ambos cuerpos. NEGATIVO/NEGATIVO + + + +

LEY DE COULOMB CHARLES COULOMB (1736 - 1806) EN 1785 DEDUJO LA LEY QUE RIGE LAS ATRACCIONES Y REPULSIONES ELÉCTRICAS EXPRESIÓN MATEMÁTICA: K = 1/40 =9,0 X 109 (Nm2/C2) Dibujar trayectoria de las cargas positivas, viajando desde el cuerpo a tierra. LA INTENSIDAD DE LA FUERZA CON QUE INTERACTÚAN DOS CUERPOS CARGADOS ES: DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL PRODUCTO ENTRE SUS CARGAS. INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL CUADRADO DE LA DISTANCIA ENTRE ELLOS

BALANZA DE TORSIÓN USADA POR COULOMB SOPORTE FIBRA Dibujar trayectoria de las cargas positivas, viajando desde el cuerpo a tierra.

CONEXIÓN A TIERRA Explicar la utilidad de el cable de tierra para aparatos eléctricos en el hogar. Explicar que los pararrayos van a tierra y producen descargas del orden de millones de volts, comparado con los 220 de la corriente de nuestras casas.