Nombre UNIDAD 4 LECCIN Curso Fecha

Fenmenos elctricos de la materia 1 Propiedades elctricas de la materia OBJETIVOS: Comprender las propiedades

elctricas de la materia, desde su origen en el tomo.

Describir lo que ocurre en la electrizacin de objetos por frotamiento, contacto e induccin.

TEN EN MENTE ESTO: Despus de leer esta seccin, deberas ser capaz de responder estas preguntas: Qu es una carga elctrica? Cmo puede cargar elctricamente a un objeto? Cmo diferenciar los aisladores de los conductores? Qu son la electricidad esttica y la descarga elctrica? Tiempo: 4 horas 8 Bsico

Qu es una carga elctrica? Casi en todas partes donde vayas, ves la electricidad funcionando. La electricidad empieza en nuestros coches y en las luces de nuestras casas. Permite que funcionen las tostadoras y los refrigeradores. Los relmpagos en el cielo se deben a la electricidad. Incluso puede poner tus pelos de punta. Para entender este increble tipo de energa, necesitas aprender de tomos y de cargas. Toda la materia est formada por partculas muy pequeas llamadas tomos. Los tomos estn hechos de partculas an ms pequeas. El centro, o ncleo, de cada tomo contiene protones y neutrones. Los protones tienen una carga positiva y los neutrones no tienen carga. Las partculas llamadas electrones se mueven alrededor del ncleo. Tienen una carga negativa.

TIP DE ESTUDIO Organizador de estudio Al estudiar esta seccin, escribe un resumen sobre carga elctrica. Utiliza el vocabulario y las palabras en cursiva, resaltadas en todo el texto.

COMPRENDISTE? 1. Nombra Cules son las dos clases de partculas que poseen carga en los tomos? Electrn Protn Ncleo Neutrn

Los protones y los neutrones forman el centro del tomo, el ncleo. Los electrones se encuentran fuera del ncleo. ECHA UN VISTAZO

LAS CARGAS EJERCEN FUERZAS La Carga es una propiedad fsica. Un objeto puede tener una carga positiva, una carga negativa o no poseer ninguna carga. Los objetos cargados ejercen una fuerza-un empujn o un tirn-sobre otros objetos cargados. Copyright by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved.

2. Identifica Qu tipo de partcula tiene una carga positiva? Qu tipo tiene una carga negativa? En la figura, pon un signo ms (+) junto a la partcula que tiene una carga positiva. Pon un signo menos (-) junto a la partcula que tiene una carga negativa.

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Nombre LECCIN 1 Curso Fecha Propiedades elctricas de la materia continuacin LEY DE LAS CARGAS ELCTRICAS

COMPRENDISTE? 3. Explica Qu dice la ley de cargas elctricas sobre dos objetos cuyas cargas sean positivas?

La ley de las cargas elctricas establece que los objetos con la misma carga se repelen. Eso significa que se alejan al empujar una contra la otra. Las cargas opuestas se atraen, es decir, tratan de juntarse al halarse entre ellas. Las pelotas de ping-pong en la figura de abajo muestran la ley de las cargas elctricas. https://www.youtube.com/watch?v=8-UQmMyrJ-g La ley de las cargas elctricas

Los objetos con la misma carga se repelen entre s. Cada objeto ejerce una fuerza sobre el otro objeto. Estas fuerzas empujan a los objetos y los mantienen separados. Los objetos que tienen cargas opuestas se atraen entre s. Cada objeto ejerce una fuerza sobre el otro objeto. Estas fuerzas halan a los objetos, tendiendo a justarlos.

ECHA UN VISTAZO 4. Explica Cul es la razn de la atraccin entre las dos pelotas ilustradas en la figura inferior?

Pensamiento crtico 5. Infiere Qu podra ocurrir si las dos pelotas de la figura no tuviesen carga? LA FUERZA ENTRE PROTONES Y ELECTRONES Los protones tienen una carga positiva. Los electrones tienen una carga negativa. Debido a que los protones y los electrones tienen cargas opuestas, se sienten atrados unos con otros. Esta atraccin mantiene a los electrones en los tomos. LA FUERZA ELCTRICA Y EL CAMPO ELCTRICO COMPRENDISTE? 6. Nombra Cules son los dos postulados de Coulomb sobre el comportamiento de la fuerza elctrica? _______________________________________

COMPRENDISTE? 7. Identifica Cul es el nombre de la regin que est alrededor de todos los objetos cargados?

La fuerza que se ejerce entre objetos cargados es una fuerza elctrica. El tamao de la fuerza depende de dos cosas. La primera es la cantidad de carga en cada objeto. Cuanto mayor es la carga, mayor es la fuerza elctrica. La segunda es la distancia entre las cargas. Mientras ms cerca estn las cargas, mayor es la fuerza elctrica. Estos son los dos postulados que plante Charles Coulomb sobre la fuerza elctrica. Los objetos cargados tienen un campo elctrico a su alrededor. Un campo elctrico es la regin alrededor de un objeto cargado en el que se ejerce una fuerza elctrica sobre otro objeto cargado. El campo elctrico de un objeto cargado empuja o hala de otro objeto cargado. Ellos no necesitan tocarse entre s. https://www.youtube.com/watch?v=5777EfALW2A

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Nombre LECCIN 2 Curso Fecha CMO SE ELECTRIZAN LOS CUERPOS? Cmo se cargan o electrizan los objetos? http://phet.colorado.edu/es/simulation/balloons Los objetos se cargan positivamente cuando pierden electrones. Se convierten en cuerpos con carga negativa si ganan electrones. Importante-los protones no se mueven de su posicin!. Hay tres maneras de cargar a un objeto: la friccin, la conduccin y la induccin. FROTAMIENTO

COMPRENDISTE? 8. Nombra Cules son las tres maneras mediante las cuales se puede cargar a un objeto? ______________________ ______________________ ______________________

La carga por frotamiento ocurre cuando un objeto cede electrones a otro objeto. Si se frota una regla de plstico con una tela, los electrones se mueven desde la tela a la regla. La regla gana electrones y se carga negativamente. Al mismo tiempo, la tela pierde electrones y, por lo tanto, queda cargado positivamente. CONDUCCIN O CONTACTO La carga por conduccin ocurre cuando los electrones se mueven desde un objeto a otro por contacto directo. Qu ocurre si tocas a un pedazo de metal sin carga con una varilla de vidrio cargada positivamente? Los Electrones del metal se movern a la varilla de vidrio. El metal pierde electrones y quedar cargado positivamente. INDUCCIN

ANTECEDENTES La energa es una caracterstica de muchas sustancias y se asocia con el calor, la luz, la electricidad, el movimiento mecnico, el sonido, los ncleos, y la naturaleza de una sustancia qumica. La energa se transfiere de muchas maneras. La carga por induccin ocurre cuando un objeto de metal descargado se carga sin tener un contacto directo con un objeto cargado. Supn que sostienes un globo cargado negativamente cerca de una placa metlica. Los electrones del metal son repelidos por el globo cargado negativamente. Este movimiento de los electrones causa (o induce) que una pequea rea de la placa metlica cercana al globo quede con carga positiva. Ver la figura siguiente.

Las tres maneras de cargar a un objeto Frotamiento Conduccin Induccin

9. Compara Cul es la diferencia entre la carga por conduccin y por induccin?

Movimiento de los electrones La friccin de un globo contra tu cabello causa que los electrones se muevan desde tu cabello hacia el globo. Tu cabello y el globo quedarn con cargas opuestas y se atraern entre ellos.

Cuando una regla de plstico cargada negativamente toca a una varilla metlica descargada, los electrones de la regla se mueven hacia la varilla. La varilla se cargar negativamente por conduccin.

Un globo con carga negativa induce a una pequea seccin de una placa metlica que tenga una carga positiva mediante induccin. Los electrones del metal son repelidos y se alejan del globo. Copyright by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved. GAToledo, Depto. de Ciencias, SFC, 2014 3

Nombre LECCIN 2 Curso Fecha CMO SE ELECTRIZAN LOS CUERPOS? continuacin CONSERVACIN DE LA CARGA

COMPRENDISTE? 10. Explica Qu es la conservacin de la carga?

Cuando se carga un objeto, no se crea ni se destruye ninguna carga. Por lo tanto, decimos que la carga se conserva. Eso significa que cuando se carga un objeto el nmero de electrones y de protones permanecen igual. Los electrones simplemente pasan de un tomo a otro. DETECCIN DE CARGA https://www.youtube.com/watch?v=mj3YduHNDmg

COMPRENDISTE? 11. Explica Para qu puede servirte un electroscopio?

Puedes usar un dispositivo llamado electroscopio para ver si algo est cargado. Un electroscopio es un frasco de vidrio que tiene una varilla de metal en el interior. Dos hojas de metal estn unidos a la parte inferior de la varilla. Cuando el electroscopio no est cargado, las hojas cuelgan hacia abajo. Cuando el electroscopio se carga, las hojas se repelen entre s, separndose.

ECHA UN VISTAZO Cuando un electroscopio se carga, las hojas de metal tienen la misma carga y se repelen entre s. 12. Identifica Rotula las dos hojas metlicas con el signo de la carga que quedarn si tocaras la parte superior del electroscopio con una regla cuya carga es negativa. La foto de arriba muestra a una regla con carga negativa tocando la parte superior de un electroscopio. Los electrones se mueven desde la regla al electroscopio. Las hojas metlicas se cargan negativamente y se repelen entre s. Si la regla se carga positivamente, los electrones se movern desde el electroscopio hacia la regla. Las hojas quedan con carga positiva y se repelen entre s. Un electroscopio cuyas hojas se separan te indican que el objeto con el cual tocaste al electroscopio estaba cargado. Sin embargo, no se sabe si la carga es positiva o negativa.

COMPRENDISTE? 13. Describe Por qu los cables elctricos estn cubiertos con plstico? CMO SE MUEVEN LAS CARGAS? Has notado que los cables elctricos estn hechos de metal y plstico? El hombre ha construido cables elctricos con diferentes materiales pues cada parte del cable tiene un fin diferente. Los cables utilizan alambre de metal en el interior para conducir cargas elctricas. El plstico exterior impide que la electricidad se ponga en contacto con tus manos.

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Nombre LECCIN 2 Curso Fecha CMO SE ELECTRIZAN LOS CUERPOS? continuacin CONDUCTORES La mayora de los materiales de uso diario son conductores o aislantes basados en la facilidad que tienen las cargas para moverse a travs de ellos. Un conductor elctrico es un material en el que las cargas se pueden mover fcilmente. La mayora de los metales son buenos conductores porque tienen electrones que tienen libertad para moverse. Usamos conductores para hacer cables. Por ejemplo, el cable de una lmpara tiene alambre y extremos metlicos. El cobre y el aluminio son buenos conductores. Conductores

Pensamiento crtico

14. Explica Cul es la diferencia entre objetos aislantes y conductores Aislador Este cable para lmpara tiene terminales metlicos en el enchufe y alambre de cobre en el interior del cable. El cable est cubierto con plstico por lo que es seguro de manipular.

AISLADORES Un aislante elctrico es un material en el que las cargas no pueden moverse fcilmente. Los aislantes no son buenos conductores de cargas elctricas. Los tomos de un aislante se aferran a sus electrones. Por lo tanto, los electrones no fluyen libremente. El material aislante en un cable de una lmpara elctrica no dejan pasar a las cargas para que no abandonen el alambre. Te protege de una descarga elctrica. El plstico, el caucho, el vidrio, la madera y el aire son buenos aislantes. COMPRENDISTE? 15. Nombra Cul de los siguientes es un aislador?: cobre, goma, aluminio o acero? QU ES LA ELECTRICIDAD ESTTICA? https://www.youtube.com/watch?v=VhWQ-r1LYXY En das secos, es posible que sufras una descarga elctrica cuando abras una puerta, te pongas un suter o toques a otra persona. Esta es la electricidad esttica en accin. La electricidad esttica es una carga elctrica que se mantiene en estado estacionario (en reposo) sobre un objeto, causada por la prdida o ganancia de electrones. Cuando algo es esttico, no se mueve. Las cargas de la electricidad esttica se quedan en el objeto. A veces las cargas se acumulan. Cuando esto sucede, las cargas pueden moverse en forma repentina a otro objeto, provocando una chispa. El frotamiento y la induccin crean electricidad esttica. Por ejemplo, tu ropa a veces se pega cuando la sacas de la secadora. Esto se debe a que las ropas giran y se frotan unas contra otras en la secadora causando que las cargas negativas se muevan de unas ropas a otras. Cuando la secadora se detiene, la transferencia de carga tambin se detiene. Copyright by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved.

Pensamiento crtico 16. Infiere Qu modo de carga provoca la electricidad esttica presente en las ropas de una secadora?

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Nombre LECCIN 2 Curso Fecha CMO SE ELECTRIZAN LOS CUERPOS? continuacin DESCARGA ELCTRICA

COMPRENDISTE? 17. Define Qu es descarga elctrica?

Las cargas que acumulan electricidad esttica, en algn momento abandonan el objeto cargado. La prdida de electricidad esttica, cuando las cargas abandonan a un objeto cargado, se denomina descarga elctrica. A veces, la descarga elctrica ocurre lentamente. Las Ropas pegadas debido a la posesin de electricidad esttica se separarn, en algn momento. Sus cargas elctricas se mueven a las molculas de agua presentes en el aire. Otras veces, la descarga elctrica ocurre rpidamente. Por ejemplo, cuando te pones zapatos con suela de goma y caminas por la alfombra, las cargas negativas se acumulan en tu cuerpo. Al tocar una perilla metlica de una puerta, las cargas negativas abandonan repentinamente tu cuerpo y pasan a la perilla de la puerta. Se siente una pequea descarga y podras ver una chispa. El rayo es una chispa gigante de electricidad esttica. La foto de abajo muestra la manera mediante la cual se acumulan las cargas en las nubes durante una tormenta. https://www.youtube.com/watch?v=VfTcda-BE1E Cmo se forman los rayos? a Durante una tormenta elctrica, gotas de agua, hielo y aire se mueven dentro de la nube de la tormenta y crean friccin. Debido a esto, y con frecuencia, las cargas negativas se acumulan en la parte inferior de la nube, mientras que las cargas positivas se acumulan en la parte superior. c Diferentes partes de las nubes tienen distintas cargas. En realidad, la mayor parte de los rayos pasa dentro de la nube o entre nubes. ECHA UN VISTAZO 18. Explica Cmo se acumula la electricidad esttica en las nubes? b La carga negativa en la parte inferior de la nube puede inducir una carga positiva en el suelo. La gran diferencia de carga provoca una descarga elctrica rpida, llamada rayo.

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Nombre LECCIN 2 Curso Fecha CMO SE ELECTRIZAN LOS CUERPOS? continuacin RAYOS PELIGROSOS Los rayos generalmente golpean a los puntos ms altos de un rea cargada. Ese punto ofrece el camino ms corto para que las cargas lleguen al suelo. Cualquier cosa que sobresalga en una zona determinada puede proporcionar un camino para el rayo. Los rboles y las personas en reas abiertas tienen riesgos de ser golpeados por un rayo. Por lo tanto, es muy peligroso estar en la playa o en un campo de golf durante una tormenta elctrica. Incluso, es peligroso mantenerse pie bajo un rbol durante una tormenta. Las cargas de un rayo que golpeen a un rbol pueden saltar a tu cuerpo. https://www.youtube.com/watch?v=AiZxhvEy2ug

COMPRENDISTE? 19. Describe Por qu es peligroso permanecer en un rea abierta durante una tormenta? ___________________________________ Los rayos golpean al pararrayos en lugar de la construccin, debido a que el pararrayos es el punto ms alto del edificio.

PARARRAYOS En una tormenta, un edificio alto puede ser alcanzado por un rayo, ya que es el punto ms alto de la zona. Por lo tanto, la mayora de los edificios altos tienen un pararrayos en el techo. Un pararrayos es una varilla metlica puntiaguda conectada a la tierra por un cable. Se dice que los objetos que estn conectados a la tierra por un conductor, como un alambre, estn conectados a tierra. Cualquier objeto que est conectado a tierra ofrece un camino para que las cargas elctricas se muevan al suelo. Cuando un rayo cae sobre un pararrayos, las cargas elctricas se mueven con seguridad a la tierra a travs del alambre de la varilla metlica. Al mover las cargas elctricas a la tierra, el pararrayos previene el dao a los edificios. https://www.youtube.com/watch?v=ljjsJJMgSAA Copyright by Holt, Rinehart and Winston. All rights reserved.

COMPRENDISTE? 20. Describe Qu ocurre cuando un rayo golpea a la varilla metlica de un pararrayos?

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Nombre Curso Fecha Leccin 1 y 2 Revisin VOCABULARIO Descarga elctrica: La liberacin de electricidad almacenada en una fuente Campo elctrico: el espacio alrededor de un objeto cargado en el que otro objeto cargado experimenta una fuerza elctrica Fuerza elctrica: la fuerza de atraccin o repulsin sobre una partcula cargada que se debe a un campo elctrico Conductor elctrico: un material en el cual las cargas se pueden mover libremente

Aislador elctrico: un material en la cual no pueden moverse libremente las cargas Ley de cargas elctricas: la ley que establece que las cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraen Electricidad esttica: carga elctrica en reposo; generalmente producido por la friccin o induccin

1. Identifica Cules son las causas de la electricidad esttica? 2. Usa Grficos Estos globos tienen cargas positivas. Qu ocurrira con ambos globos si se les transfirieran cargas negativas? Cul ley explica lo que pasa con los globos?

3. Enumera Cules son los dos ejemplos de descarga elctrica? 4. Analiza Procesos Cuando tocas la parte superior de un electroscopio con un objeto las hojas metlicas se separan. Puedes saber si la carga es positiva o negativa? Por qu? 5. Aplica Conceptos Por qu debes tocar con un objeto cargado exactamente en la cabeza metlica y no en el tapn de goma de un electroscopio para que este dispositivo funcione correctamente?

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6. Aplica Conceptos En los siguientes dibujos, cada esfera representa a un objeto, cuya carga total est indicada por el nmero de smbolos + o -, mientras que la letra d simboliza la distancia que lo separa de otro objeto. Ordena los pares de objetos cargados en orden decreciente de fuerza elctrica repulsiva de acuerdo con los dos postulados de la ley de Coulomb. Justifica tu respuesta.

7. Probablemente te preguntes cmo se puede saber con qu signo quedar cargado cada material luego de ser frotado con otro, ya que las combinaciones posibles son infinitas. Con dicho propsito se han creado listas conocidas como series triboelctricas (en griego tribos significa rozamiento), en las que se ordenan materiales segn su afinidad relativa por captar electrones (ver el diagrama de la pgina 137 de tu libro gua). Si dos materiales se ponen en contacto mediante frotamiento, se transfieren electrones desde el ubicado en la zona superior hacia el situado en la zona inferior. Analiza: Revisa la lista de la pgina 137 y analiza con qu tipo de carga terminar cada material de los siguientes pares luego de ser frotados entre s: Vidrio con aluminio: _________________________________ Papel con seda: _______________________________________ Plata con algodn: ____________________________________ 8. Aplica conceptos: Considera la fuerza elctrica que existe entre un par de partculas cargadas que se encuentran separadas por una distancia determinada. Contesta las siguientes preguntas aplicando la ley de Coulomb. a. Si la carga de una de las partculas se duplica, qu sucede con la fuerza elctrica? __________________________________________________________________________________________________________________________ b. Si la carga de ambas partculas se duplica, cmo cambia la fuerza elctrica? __________________________________________________________________________________________________________________________ c. Si la distancia inicial entre ambas partculas se duplica, cmo se modifica la fuerza elctrica? __________________________________________________________________________________________________________________________

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