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presentación del tema de electrostática para estudiantes de secundaria.
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Prof. Pedro Eche Querevalú
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5to de Secundaria
2011
Contenido Temático
Recursos
Evaluación
Bibliografía
Créditos
Presentación
Inicio
Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene
noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron
realizados por los griegos en la antigüedad. El filósofo y
matemático Tales, que vivió en la ciudad de Mileto en el
siglo V a.c. observó que un trozo de ámbar, después de
ser frotado con una piel de animal, adquiría la
propiedad de atraer cuerpos ligeros (como trozos de
paja y pequeñas semillas).
Sólo hasta casi 2000 años más tarde comenzaron a
realizarse observaciones sistemáticas y ciudadosas de
los fenómenos eléctricos, entre los cuales destacan los
trabajos del médico inglés William Gilbert. Este
científico observó que algunos otros cuerpos se
comportan como el ámbar al frotarlos, y que la
atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier
otro cuerpo, aún cuando no sea ligero.
Presentación
Inicio
ELECTROSTATICA
CARGA ELÉCTRICA
LA UNIDAD DE LA CARGA ELÉCTRICA
CUANTIZACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICA
CUERPOS SEGÚN SUS PROPIEDADES ELÉCTRICAS
MÉTODOS PARA CARGAR ELÉCTRICAMENTE LA MATERIA
LEY DE CHARLES COULOMB
LA FUERZA ELÉCTRICA EN OTROS MEDIOS
Contenido Temático
Inicio
ELECTROSTÁTICA
Es la parte de la física que se ocupa de los fenómenos eléctricos
relacionados con las cargas eléctricas en reposo.
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CARGA ELÉCTRICAEs una propiedad inherente de las partículas elementales; electrones y protones,
por la cual se dan las interacciones entre ellos, átomos, iones, moléculas y
partículas electrizadas.
Existen dos tipos de carga: por convención los protones tienen cargas positivas y
los electrones cargas negativas.
Cuando un átomo posee la misma cantidad de protones y electrones se dice que
es eléctricamente neutro.
Macroscópicamente la carga eléctrica es una propiedad de la materia, ya que la
materia está constituida por átomos que a su vez contienen protones y electrones.
Aunque los cuerpos que nos rodean se presentan en estado eléctricamente
neutro, estos se cargan negativamente cuando ganan electrones o positivamente
cuando pierden electrones.
Es decir cuando frotamos algunos materiales existe una transferencia de
electrones de un cuerpo a otro, lo que hace que queden cargados eléctricamente.
Por ejemplo: cuando el vidrio es frotado con seda, la seda “arranca” los
electrones del vidrio y, en consecuencia, la seda se carga negativamente (gana
electrones) y el vidrio se carga positivamente (pierde electrones)
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LA UNIDAD DE LA CARGA ELÉCTRICA: EL COULOMBLa carga eléctrica es una magnitud física que puede medirse. Su unidad
natural es el electrón, pero al ser una cantidad muy pequeña, el SI define
como unidad de la carga eléctrica al Coulomb (C).
La cantidad de carga expresada en coulomb que poseen algunos cuerpos y partículas.
Un electrón -1,6.10-19C
Un protón +1,6.10-19C
Una regla frotada con lana ͂-10-6C
Una lámina frotada con seda ͂+10-6C
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CUANTIZACIÓN DE LA CARGA ELÉCTRICALa menor cantidad de carga eléctrica posible es la del electrón o la del protón, por esta
razón se dice que la carga eléctrica que poseen es la carga fundamental cuyo valor es
1,6 .10-19C
“La carga eléctrica de la materia (exceso o déficit de electrones) siempre es un múltiplo de
la carga eléctrica fundamental”
Q=+/-n(1,6.10 -19C)
Donde:
Q es la carga eléctrica que posee un cuerpo en coulomb (C)
n es el número de electrones ganados o perdidos
En la ecuación se elige el signo negativo (-) cuando el cuerpo gana electrones y el signo
positivo (+) cuando el cuerpo pierde electrones.
Observación: En la física de partículas, experiencias recientes han demostrado la
existencia de partículas elementales llamadas “quarks”, que poseen un tercio de la carga
fundamental.
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LOS CUERPOS SEGÚN SU PROPIEDADES ELÉCTRICASDIELÉCTRICOS.- Se les llama también aislantes o malos conductores , y se caracterizan
por ofrecer gran resistencia al paso de las cargas por el interior de su masa. Sin embargo
se electrizan fácilmente por frotación y cuando se cargan eléctricamente tienen la
propiedad de mantener el exceso o déficit de electrones en regiones localizadas.
Ejemplos:
Los plásticos, la madera, las resinas, el vidrio, el papel, el aire seco, etc.
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LOS CUERPOS SEGÚN SU PROPIEDADES ELÉCTRICASCONDUCTORES.- Son aquellos que permiten el paso de las cargas por el interior de su
masa sin alterar sus propiedades químicas.
Ejemplos:
Los metales, el aire húmedo, el cuerpo de los animales, el agua acidulada, etc.
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SEMICONDUCTORESSEMICONDUCTORES.- Son las sustancias cuyas propiedades eléctricas están entre un
conductor y un aislador. En estado puro son aisladores, pero la introducción de pequeñas
impurezas lo hacen semiconductores..
Ejemplos:
El silicio, germanio, etc.
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MÉTODOS PARA CARGAR ELÉCTRICAMENTE LA MATERIAPodemos cargar eléctricamente un cuerpo usando tres métodos sencillos:
POR FROTACIÓN o fricción.- Ocurre cuando dos objetos se frotan mutuamente. Este
método es óptimo para dos cuerpos dieléctricos, ya que estos mantienen la carga
eléctrica en las superficies donde fueron frotados.
POR CONTACTO.- este es un buen método para cargar eléctricamente cuerpos
conductores (metales)
Cuando ponemos en contacto un conductor cargado con otro sin carga, existirá entre ellos
un flujo de electrones que dura hasta que se equilibren electrostáticamente.
POR INDUCCIÓN.- En este método un cuerpo previamente cargado (inductor) se
aproxima a un objeto de metal (inducido), en este se acumulará una cantidad de
electrones hacia a un lado, dando lugar a un fenómeno conocido como POLARIZACIÓN
ELÉCTRICA.
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Conservación de la carga eléctrica de un sistema“En todo sistema cerrado la carga neta del sistema permanece constante en el tiempo”.
La suma algebraica de las cargas eléctricas de los cuerpos o partículas que forman un
sistema eléctricamente aislado no varía cualquiera que sean los procesos que ocurran en
dicho sistema.
finalinicial
neta
teconsqq tan
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LA FUERZA ELÉCTRICALEY DE CHARLES COULOMB
El primero en realizar una investigación teórica de las fuerzas de las fuerzas eléctricas fue
Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806), quién usando una balanza de torsión y
esferas cargadas demostró:
“La fuerza eléctrica (F) entre dos esferas cargadas eléctricamente con (q1) y (q2) es
directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia (d) que separa los centros de las esferas”
Donde:
K es una constante llamada constante eléctrica y depende del medio donde interactúan
las esferas cargadas, para el aire o vacío K = 9.10 9Nm2/C2
La fuerza eléctrica es de repulsión si las cargas tienen el mismo signo y de
atracción si las cargas son de son de signos diferentes.
2
21..
d
qqkF
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LA FUERZA ELÉCTRICA EN OTROS MEDIOSPara expresar la influencia del medio, la constante eléctrica k se calcula con la formula:
Donde:
Kd es la constante dieléctrica del medio material y es un número que carece en unidades.
Constantes dieléctricas de algunos materiales:
dk
CNmk
229 /10.9
Tabla de valores de la constante dieléctrica, kd
Vacío 1
Aire 1
Vidrio 4,5
Aceite 4,6
Mica 5,4
Agua 81
Kerosene 2
Glicerina 43
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Actividades interactivas
Recursos
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lúdicas
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Créditos
Electrostática
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_electrostatica/ke_electrostatica_1.htm
Electrostática
http://www.ifent.org/lecciones/electrostatica/eletica21.asp
Cargas eléctricas
http://www.angelfire.com/empire/seigfrid/Portada.html
Cargas eléctricas
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_electrostatica/ke_electrostatica_1.htm
Imagen
http://www.telefuerza.com/sabias_que/archivos/c48baa_20070610192344-rayo.jpg
Experimento
http://redescolar.ilce.edu.mx/redescolar/act_permanentes/conciencia/experimentos/electrostatica.htm
Simulaciones
http://www.educaplus.org/cat-66-p1-Electrost%C3%A1tica_F%C3%ADsica.html?PHPSESSID=qrkdiltr
Experimentos sencillos de electrostática
http://fs210secc1002.wordpress.com/electrostatica/
