Fenomenos electricos

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Grupo "Blas Cabrera Felipe"

Fenmenos elctricos

Jos Fernndez Gonzlez Francisco Rodrguez de Armas Nicols Elrtegui Escartn Juan Prez Torres

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Fenmenos elctricos

INTRODUCCION

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Estas unidades didcticas de elaboraron entre 1985 y 1990 y nacieron para sustentar el trabajo del profesorado que experimentaba la Reforma de las Enseanzas Medias que antecedi a la LOGSE en Espaa. El trabajo experimental era una parte fundamental de la innovacin que proponan y tenan una fuerte orientacin hacia la enseanza por descubrimiento. Su difusin se hizo siempre a travs de fotocopias y muchas de ellas se elaboraron an con mquina de escribir. Aunque el tiempo ha permitido el acceso a mejores documentos y tecnologas, todava siguen siendo una fuente de ideas para el trabajo en el aula y, por ello, tras digitalizarlas, se ponen a disposicin de los docentes.

Las Unidades Didcticas del Grupo Blas Cabrera Felipe se publican bajo licencia Creative Commons Reconocimiento-No comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Espaa License. Basadas en el trabajo del Grupo Blas Cabrera Felipe en www.grupoblascabrera.org.

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U ID D D TIC N A ID C A

Fenm enos elctricos

P resentacin O bjetivos de la unidad R elacin de actividades e E xperiencias P rogram acin G didctica ua E xperiencias alternativas M onogrfico: La electricidad en casa U nidad com plem entaria: E lectricidad

Lecturas: Los pjaros y los cables de alta tensin M agnetism o B ibliografa

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P E E TA I R S N C N S tenem en cuenta los conceptos que se pueden adquirir i os sobre electricidad y m agnetism en los diferentes estadios del o desarrollo segn P iaget y de acuerdo con estudios realizados en Inglaterra (S hayer, M y A . dey, P "La C .: iencia de ensear C iencias" N arcea 1984), se tiene: D un lado se ve la proporcin de nios en los diferentes e estados de P iaget, en una m uestra representativa de la poblacin britnica.

D otro lado parece que hasta los 14 aos cerca de un 80% de e los alum nos se encuentran en un estado "2B -concreto avanzado" y slo una m inora (20% llega al esta "3A ) -form inicial", por lo que al entonces el alum es capaz de captar: no Las bom billas se encienden cuando estn conectadas a pilas. C uanto m se ilum una bom s ina billa tiene m ayor energa. Las pilas son alm acenes de energa. La corriente elctrica corro transporte de energa. H aparatos que m ay iden m agnitudes de "diferencia de potencial" y de "intensidad de corriente".

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E este nivel de aprendizaje' sera deseable que llegaran los n alum nos al B . E el caso de que no se haya llegado a esta .G n situacin habram de realizar un diagnstico inicial del estado en os que se encuentra el chico y a partir de aqu disear una program acin para conseguir este prim escaln. er S uperada esta prim era fase de program acin y cubiertos sus objetivos a travs de la program acin ejercitada (que tericam ente la podra sobrepa sar el alum en E B estaram en condiciones de no G ), os iniciarnos en un segundo estadio de concepcin del aprendizaje de la electricidad-m agnetism y que plantearem m adelante. A o os s hora m atizarem os m s las caractersticas de este prim nivel que er denom inam "Fenm os enos elctricos". E este n obviar ha prim er nivel de program acin creem que se podra os blar a los alum nos de partculas elem entales de carga

(electrones), lo que no es contrario a poner de m anifiesto la naturaleza elctrica de la m ateria y la evidencia de la existencia de dos tipos de carga elctrica. naturaleza elctrica de la m ateria. idea intuitiva de carga elctrica. existencia de dos tipos de carga elctrica. , m a nuestro pesar, disponen de una serie de uy

Los alum nos tienen al res

preconceptos sobre el tem y son estas ideas previas prejuicios que a, pecto de cualquier "verdad cientfica" que queram os do que son aprendidas, aceptadas y que las explicite, introducir. M que dar las verdades cientficas corro se hace en la s enseanza tradicional suponien asim iladas por el alum no, lo que se hace es detectar las ideas del alum no, procurando intervenir el profesor para evolucionar. U planteam n iento im portante es que aunque no querem darle os . carga conceptual no apropiada con su edad, tam poco querem os dejarlo en el m bito de desarrollar solo las destrezas, habilidades y vocabulario que conlleva el tem pretendiendo ser nicam a, ente utilitarios al querer form slo al usua ar rio, consum idor o productor hacerlo dudar, reordenarle sus preconceptos y prepararlo a

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Pretendem os

ir m s all, an siendo sim plistas en conceptos,

querem form a un individuo que se cuestione las cosas y os ar com prenda porqu suceden y cubrir las etapas del m todo cientfico hasta donde es posible por desarrollo evolutivo del alum no. O punto con el que podem disentir con otros docentes es la tro os concepcin de la electricidad y del m agnetism com fenm o o eno conjunto; es as com se presenta en la realidad y es as com o o querem que cam el os ine esta unidad no por llam arla rim bom bante im presionable por su nom aprende. E esta lnea tam n bin creem os oportuno el concebir la electricidad-m agnetism com una faceta de la E E G en su o o N R A conjunto, siendo este uno de los transferencia de energa . m ecanism os de transporte o alum en sus prim no eros pasos. D otra parte e electricidad-m agnetism puede ser o bre. Lo im portante no es la

denom inacin sino, qu se ensea, cm se hace y cundo se o

fenm eno sim ultneo electro-m agntico m ecanism transporte de energa: electricidad-m o agnetism o

A pues se pretende relacionar la electricidad con la energa de s todo tipo, cm los fenm o enos elctricos y m agnticos se presentan conjunta m ente pudiendo la electricidad producir efectos m agnticos y encam inar una corriente elctrica. los fenm enos m agnticos

la electricidad genera m agnetism o el m agnetism genera electricidad o

E m l odelo de la electricidad corro "fluido elctrico" de Franklin, es un tpico didctico tan usado y alejado del hecho real que induce una se rie de conceptos errneos im posibles de quitar m adelante: s la corriente fluye, por los cables va una sustancia elctrica, sm il hidrulico de la diferencia de potencial, etc. E este nivel no es n adecuado converger en ningn m odelo acerca de la corriente

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elctrica. E interesante introducir solam s ente el trm ino "diferencia de poten cial" por coherencia con futuros estudios que puedan realizar los chicos. R elacionarles que "cada de tensin", "tensin" y "voltaje" son trm inos tcnico-industriales equivalentes pero inapropiados. N creem al alum capaz de pasar de una concepcin o os no operacional de la intensidad y de la diferencia de potencial. S on m agnitudes que el alum no com prueba que se usan para m edir electricidad, con sus unidades respectivas A y V y con los aparatos correspondientes. La diferencia de potencial se ha introducido corro un concepto operativo y m difcilm uy ente se va a pasar de este rango en el segundo nivel ya que se estim que en ste slo un 10% de alum a nos puede llegar a entender que la diferencia de potencial es la energa necesaria para transportar la carga elctrica de un punto a otro del circuito. P todo lo dicho, es m or anifiesto que se trata de presentar una ense anza de los problem elctricos bajo el epgrafe "Fenm as enos elctricos" con un idea globalizante e intregradora conectando con las unidades de aprendizaje que al alum haya podido abordar con no m "Fuerzas en la N o aturaleza", "E stados de la M ateria", "E nerga", "R eacciones tividades y experiencias que all anterioridad, tales co

A gregacin y C onstitucin de qum icas' para com entar todas las ac

se hicieron relacionadas con el tem actual y en todo caso, si hubo en a aquellos m entos falta de tiem para abordar lo por necesidades om po de la program acin, ahora retornam el relevo y nos conectam os os con todos los cam pos de la Fsica y Q ica. E precisa um s donde reside lo m im s portante de nuestro planteam iento, ya prioritario conocer las interrelaciones del tem elctrico antes a conocer puntualm ente cualquier cuestin. m ente aqu que es que

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H os presentado en "Fenm em enos elctricos" con aquellos objetivos m genricos y prim s arios que creem prioritarios; pero os acom paam os una coleccin de experiencias alternativas para sustituir los propuestos, o bien adecuar la program acin de otra m anera, segn el estadio de llegada del alum no, y cubriendo en algunos casos otros objetivos com podan ser: o C onocer el aspecto convencional de carga positiva y

negativa. C onocer la cuantificacin de la carga elctrica. U nidad de carga elctrica. C onocer el principio de conservacin de la carga elctrica. C probar que la electrizacin es un fenm om eno energtico. (para reparar las cargas hay que consum energa) ir C prender que la corriente elctrica se da en los tres om C prender que los generadores son transform om adores y no D efinir el espacio perturbado donde se ponen de m anifiesto E videnciar experim entalm ente la existencia de interacciones A nalizar interacciones m agnticas atractivas y repulsivas P oner de m anifiesto el cam m po agntico usando lim aduras estados de la m ateria de form diferente. a productores de energa. las interacciones elctricas. m agn ticas que dan lugar a fuerzas. sim ultneam ente. de hierro.

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O BJETIVO D LA U ID "FEN M O ELC S E N AD O EN S TRIC S" O Poner de m anifiesto la naturaleza elctrica de la m ateria C probar la existencia de "carga elctrica". om R elacionar energa y electricidad. R elacionar electricidad y m agnetism o. D escribir el efecto de una corriente elctrica sobre una aguja im antada. C probar experim om entalm ente la produccin de corriente elctrica. R elacionar la electricidad detectada en las experiencias con la corriente elctrica del entorno.

R ELAC N D AC IO E TIVID ADES Y EXPER IENC IAS E. Fuerzas cotidianas (Fuerza naturaleza). E. Pndulo electrosttico. E. Electrizacin por contacto y por induccin. E. Construccin de un electroscopio. E. Funcionam iento del electroscopio. E. G lobos electrizados. E. Los peridicos echan chispa. E. Fenm enos elctricos elem entales. E. Fuerza entre dos esferas cargadas. E. Cm recubrir de cobre cualquier m o oneda m ediante electrlisis. E. La interaccin m agntica. E. Los alrededores del im n. E. Construccin de una brjula. E. C o visualizar la influencia m m agntica de la corriente elctrica? E. Electrlisis casera (R eacciones Q icas). um E. Electrlisis de agua (Est. Agr.). E. Electrlisis del cloruro de cobre (11) (Estados de Agregacin). E. Energa elctrica (Energa). A. La casa de Javi (E nerga). E. N bre de Pila?: Volta: Pila de m om onedas (R eacciones Q icas). um E. Fabricacin de una pila con zum de naranja (Exp. Laboratorio: o C onduccin en bebidas). E. M edio lim com pila (Exp. Laboratorio: C n o onduccin en bebidas).

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E. Pila de frutos y zum (Reacciones Q icas). os um E. Pila de D aniell (R eacciones Q icas) um E. O btencin de energa elctrica a partir de energa qum ica. (R eacciones Q icas). um E. Experiencia de O ersted. E. G alvanm etro elem ental (m iliam perm etro). E. Clavos im anados. E. Construccin de un electroim n. E. Im anes, brjulas y otros objetos atrayentes. E. Fabricando im anes con cables y hierros. E. Hilos de cobre aislados (M aterial laboratorio casero). E. Fabricando corriente elctrica: Exp. Faraday. E. G enerador electrom agntico. E. Acum ulador. E. Construccin casera de un term opar (C alor - electricidad). E. Clula fotovoltaica (luz - electricidad).

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UNIDAD DIDCTICA: FENMENOS ELCTRICOS Objetivos de la unidad Actividades ExperienciasE. Fuerzas cotidianas (Fuer zas en la N aturaleza). E. Electrlisis casera (R eacciones Q icas). um dad. E. N bre de pila?: Volta Pila de om m onedas. (R eacciones Q icas). um E. Experiencia O ersted. - C orriente elctrica y efectos m agnticos.

Contenidos- N aturaleza elctrica de la m ateria.

Tiempo

- Poner de m anifiesto la naturaleza elctrica de la m ateria. - C probar la existencia de "carga om elctrica" - R elacionar energa y electrici

- Relacionar electricidad y m agne - Describir el efecto de una corrienteelctrica sobre una aguja im antada.

tism o.

E. Fabricando corriente elctrica: Exp. Faraday. ca.

- Com probar experim entalm ente laproduccin de corriente elctri las experiencias con la corriente elctrica del entorno. - R elacionar la electricidad detectada en

- Produccin de corriente elctrica

-

Evitar que el alum confunda el calentam no iento por frotam iento com cau o sa del fenm eno electrosttico. Cuida que el alum no confunda la carga de un no cuerpo con la conduccin. Recordar que las fuerzas que aparecen aqu son un caso particular de Fuerza en la Naturaleza.

Pelculas aconsejables del catlogo de la Consejera de Educacin 1.- Electricidad de pelculas USA (ingls con traduccin para el profesor) 2.- Fsica y Q ica (seleccionar) um - repulsin electrosttica - conductores y aislantes 4. - Prcticas de electricidad (seleccionar) 12.- El m undo de la electricidad 13.- Fsica y Q ica. Enciclopedia Britnica) um Qu es el m agnetism o?

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Bibliografa - S h a y e r, M. y Adey, P.: "La ciencia de ensear Ciencias ': Narcea (1984) - Nuevo M anual de la Unesco para la Enseanza de las Ciencias. Unesco. Edhaza (1985).

- Echenique, Glez., l.; Snchez, E.; Gonzlez Lpez, J. y Bort, F. "CienciasNaturales: energa, fuerzas, movim iento, electricidad, m agne Doc. interno Reforma ciclo Superior EGB. Ciencias Experimen (1986). tism y luz": o tales

- Gonzlez Expsito, C.L. y col. "Educacin ambiental en Canarias"Consejera Educacin (1985).

- Fernndez Gonzlez, J.; Prez Torres ,J.; Elrtegui Escartn, N. Y TorresGonzlez, H. : "Experiencias de Laboratorio". Consejera de Edu Gobierno. de Canarias (1987). cacin.

- Prez Torres, J. y col. : "Seminario Permanente Coordinacin MetodolgicaEGB-BUP en el rea de Ciencias de la comarca de Abona" (1986).

- Martn Miranda, J.F. y Fernndez Gonzlez, J. "Material del laboratocasero". : Doc. 86/11 Reform de las Enseanzas Medias en Ciencias a Experim entales. Abril (1986).

rio

- Averbuj, E. y Fraile, 1.: "Cuadernos de Pedagoga 78, 67-8. (1981).- Perles, J. "Iniciacin a la electricidad" Cuadernos de Pedagoga. 21 - 3 Sep. 1985.

- Cordonet, J.; Custodio, N.; Laplana, E.; Plarromani, A.N. y Serra, L.: "Lacorriente elctrica". Gua del alumno y Gua del profesor. Grup Recera. ICE Autnoma Barcelona Bellaterra Nov. 1980.

- Seminario Fsica y Qumica I.B. "Agustn de Bethencourt" Puerto de laCruz. Prcticas de electricidad 1981.

- Asimov, Isaac: "Enciclopedia biogrfica de la ciencia y la tecnologa" . 40410 Alianza (1973). - Asimov, I.: "100 preguntas bsicas sobre las Ciencias" Alianza (1979).

- Gamov, G. :"Biografa de la Fsica" Alianza (1980). - Vadillo, L. Y otros. "Naturaleza". Ed. Santillana (1985). - Averbuj E. "Naturalia". Ed. Barcanova (1984). - Fernndez Castan, M.L.; lvarez Lpez, J.L.; Casalderrey -Garca, M.L .; Espaa Taln, J. R .; Lillo Bevi, J. ; Viel Ramrez, T. Proyecto experim ental del rea de ciencias de la naturaleza. Ncleo I. Las fuerzas

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de la naturaleza. Servicio de Publicaciones del M EC. (1981).

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Fenmenos elctricos

GUA DIDCTICA

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Q uerem llam la atencin sobre una m os ar agnitud constitutiva de la m ateria que se conserva en todos los procesos estudiados hasta la actualidad. S trata de la carga elctrica. S em e in bargo, dado que la m ateria es elctricam ente neutra, sta no resulta inm ediata, sino que se precisa perturbar la m ateria para que m anifieste su naturaleza elctrica. La form m sencilla de perturbar este equilibrio es por frotam a s iento. E ese caso los cuerpos frotados m s anifiestan fuerzas entre ellos. M ientras que las fuerzas gravitacionales son siem atractivas, no sucede lo m o pre ism con las fuerzas electrostticas. S on precisam ente las fuerzas electrostticas las que perm iten detectar la existencia de cargas elctricas no com pensadas. C uando la carga elctrica se transporta a travs de un conductor (slido, lquido o gaseoso), se tiene entonces una corriente elctrica.

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E P R N IA X E IE C F undam ento

Fuerzas cotidianas

S innum on erables los ejem plos que se presentan a nuestro alrededor de fuer zas; m uchas de estas fuerzas son reproducibles, es decir, pueden ser provocadas M aterial -Trozo de plstico o tubo bolgrafo -pedacitos pequeos de papel -virutas de Fe -im n -plastilina -boliche -pao de lana -hilo de coser D escripcin E nsayar con im y virutas la intensidad de atraccin, la distancia, la n ac cin a travs de un papel, etc. C olocar la plastilina sobre una superficie lisa y describir los resultados de aplicarle distinta y/o diferentes fuerzas. A nalizar las causas de m ovim iento de un boliche y com probar que en todos los casos siem hay detrs el efecto de una fuerza. pre Frotar con un pao de lana cualquier barra de plstico y acercarla, sin llegar al contacto, a un chorro fino de agua. E xplicar lo sucedido. R epetir el ensayo con papeles m pequeos. uy C onstruye un m olinete de papel y sujtalo a una varilla fina por m edio de un alfiler. S oplar o m overse rpido con el m olinete en la m ano. C oloca un im sobre una caja de fsforos colocada vertical-m n ente y ata un clip con un hilo de coser a algn punto fijo. A cerca el im n-caja de fsforos al clip sin llegar a tocarlo, procura que ste se levante y perm anezca en el aire tensando el hilo. C uestiones ucede lo m o con la plastilina que S ism con una gom de borrar? a u fuerzas son las que actan en el Q m olinete? Q uin hace que perm anezca el clip en el aire? -clip -alfiler -varilla m adera -hoja papel para experim entar.

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Las tormentas y el pararrayos

El poltico y cientfico norteam ericano Benjam in Franklin (1706-1790) no se im aginaba el

peligro que corra cuando en 1752, durante una torm enta, vol una com eta con un alam bre al que estaba unido el hilo de la com eta, salt una chispa elctrica. A s se dem ostr por prim era vez que los rayos de las torm entas eran autnticas descargas elctricas.

puntiagudo en su extrem o superior. C uando Franklin cogi con la m ano el soporte m etlico

El descubrim iento de Franklin, analizado posteriorm ente, dem ostraba que, en las nubes de las partculas de aire con m otas de polvo en suspensin, con partculas de hielo, etc. Esta friccin hace que las nubes se electricen, lo m ism o que se electriza u bolgrafo al

torm enta, los rem olinos de viento aum entan la friccin de las partculas de aire entre s y de

frotarlo contra la lana de un jersey. Llega un m om ento en que la carga elctrica de las nube

torm entosas es tal que se producen descarga hacia la tierra, cuya carga elctrica es m ucho nubes a la tierra. afinidad por la electricidad y. dem ostr que una vara larga de m etal colocada en lo alto de invent el pararrayos, que desde entonces ha librado del incendio y la destruccin gran cantidad de edificios.

m enor que la de las nubes. Lo rayos son estas descargas elctricas sbitas que van de las

Franklin aplic pronto en la prctica su descubrim iento. S aba que los m etales tenan cierta

un edificio atraa los rayos durante las torm entas. Conect la vara m etlica con el suelo y a

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E xperiencia

U electrlisis casera naF undam ento C uando la corriente elctrica continua (por ejem plo, de una pila) pasa a tra vs de una disolucin de una sal, o por agua acidulada, se produce en los electrodos reacciones qum icas apareciendo nuevas sustancias. S es i el caso de agua acidulada con cido sulfrico esta se descom pone en oxgeno e hidrgeno. (V experiencia. "E er lectrlisis del agua" en la unidad didctica de E stados de A gregacin). M aterial 1 pila de 6 voltios cables de la luz u otros. 2 trozos de m inas de lpiz o lpices m afilados. uy 1 vaso 4 clips trozo de cartn

-

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D escripcin Llenar un vaso con agua hasta 3/4 de su volum A en. adirle un puado de sal o un poco de vinagre. C el cartn hacem una tapa al on os vaso que sobresalga un poco de ste y con un alam o tijera se le hace bre un agujero de dim e afilados que usem con os, tro m enor que las m inas de lpiz o de los lpices la finalidad de que el cartn trinque la posicin

de los electrodos. C los 4 clips tratar de que hagan el m on ayor contacto posible los extrem pelados de los cables y los bornes de la pila en un os caso y las m inas en otro. C uestiones Q ocasiona la corriente elctrica? u D escribe lo que observas en los electrodos. Q ser lo u C o averiguaras la identidad de las sustancias m C onsulta un texto o un libro de consulta y trata de poner las

que se produce en los electrodos?

-

aparecidas? reacciones que suceden.

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E xperiencia N bre de pila?: V om olta. P de m ila onedas Fundam ento Las experiencias del profesor de anatom italiano G a alvani (1777-1798), sobre las contracciones sufridas por la pata de una rana al tocar el m sculo y nervio correspondiente, con dos m etales distintos unidos entre s. E hecho de que poniendo en con l tacto la lengua con los extrem de dos os barras de m etal unidas entre s por el otro extrem se aprecia una sensacin o, desagradable (observacin anloga se guram ente habrn realizado los alum nos cada vez que quieren averiguar si una pila esta cargada o no, tocndola con la punta de la lengua en un borne) E stos hechos experim entales de la poca fueron en los que se bas A ssandro V le olta (1745-1827) para conseguir la produccin de corriente elctrica por prim vez m era ediante un dispositivo conocido corro "pila". V olta dem ostr a G alvani que la electricidad "no era un atributo de los anim ales, corro ste crea, sino que en estos, el nervio y el m sculo no hacen otra cosa sino responder a un estm exterior. V ulo olta dem ostr que ese est dos m eta por el con m o accin elctrica era producido al introducir los extrem de ulo os les distintos en una disolucin salina y hacer que se tocaran en el tacto del cuerpo con dos m etales distintos, separados por algo -

otro extrem en el caso de los anim o; ales la corriente elctrica se produce con un lquido conductor.

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A partir de estas ideas y experiencias V olta construy en 1793 un dispositivo conocido corro "pila de V olta" form ada por una colum de na discos de co bre alternados con otros de cinc, entre los cuales estaba hum edecido con agua salada. dispuesto un pao

papel

A cobre =La primera pila de Volta Los paros de discos do cinc (Z) y de plata (A) se encuentran separados por discos de papel empapados con agua salada. Treinta de dichos pares daban una corriente elctrica a una persona que pusiera un dedo en cada uno de los dos recipientes. Burndy Library

hum edecido

Z= cinc

C on el invento de V olta com ienza la poca pues los cientficos dispusieron desde

m oderna de la electricidad,

entonces de un aparato que garantizaba el flujo continuo de corriente elctrica. D urante m ucho tiem la pila de V po olta fue el nico generador utilizado, pero su inventor no supo darse cuenta de que la produccin de corriente iba asociada a una reaccin qum ica. M aterial

-

1m iliam perm etro, conductm etro o voltm etro. trozos de m etales diferentes (C Zn, P etc.). u, b, sal, vinagre, o disolucin salina 2 clips o cocodrilos de conexin

-

cables 1 vaso duros pesetas

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P rocedim iento C ontribucin 1. Tratar de construir una pila elem ental de V olta con dos tro zos de m etales sum ergidos en un vaso con un poco de sal o vinagre. C onectar los m etales con los clips y cables al apara to registrador de corriente. C ontribu cin 2. C oger dos m onedas de distintos m etales, una peseta y un duro, por ejem plo, y lim piarlos m bien con papel de lija uy fino y agua jabonosa o acidulada. R ecortar luego un trozo de papel secante de m odo que se obtenga un crculo algo que las m onedas. M ojar este papel con agua m grande as

salada o con vinagre y colcalo encim de una de las a m onedas y tpalo con la otra y aprieta el conjunto entre los dedos. C onecta am bas m onedas a los term inales de un m iliam perm etro m sensible y podrs apreciar que uy se m ueve la .aguja del aparato"

P rocedim iento epite dos plaquitas, una de PR repararla operacin original, cinc y otra de cobre. Lim piarlas bien acum para que queden brillantes. C un ulando sucesivam ente una peseta, y lijarlas olocar papel secan te mel vaso de ppdo. y papel un poco de agua enojado, un duro, otro secante m porciones de sal (sal com por ojada, aadirle unas otra peseta, otro papeln hmplo)y y agitar has ente hasta form bien. edo , as sucesivam ar ejem ta disolverla una batera de pilas que puedan generar Introduce luego las dos plaquitas en la suficiente elec sin que lleguen a tocarse, y uidar que en cada disolucin salina, tricidad. C extrem de la pila haya una m bornes del o conectar cada placa a uno de oneda de los m liam etal distinto. m i perm etro (galvanm etro).

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C uestiones D etalla lo que sucede se produce corriente? A pasar un tiem qu sucede? Por qu? l po S las dos placas son de cobre sucede lo m o? i ism

S ugerencia

C la lm de cobre lijada se intenta cubrir con papel de filtro lo on ina m ejor posible y se arrolla a su alrededor una cinta de m agnesio procurando - que no toque en ningn m ento a la lm de cobre. om ina Introducir esta lm ina agua acidulada (H2

enrollada con papel en un vaso de precipitados con S 4 por ejem 0 plo).

C onectar la lm y la cinta separadam ina ente a cada uno de los bornes de una bom billa de linterna.

E P R N IA X E IE C

E xperiencia de O ersted Q I E E G N A LA B LA ? U N S N A A S R JU S

Fundam ento Los im anes eran ya conocidos por los griegos que llam aron m agnetita al m conocido de los m s inerales m agnticos naturales. Tam bin conocan los fenm enos provocados por las cargas elctricas (elektron es una palabra griega) A bos tipos de fenm m enos se consideraron com fenm o enos independientes durante cientos de aos,

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hasta que en 1820, el dans H ans C hristian O ersted, dando una leccin en la U niversidad de C openhague, tuvo la idea de poner una brjula cerca de un conductor que tena conectado a am bos polos de una pila. V eam os lo que pas. M aterial U brjula na C onductor elctrico U fuente de na corriente continua U interruptor n

P rocedim iento P repara un circuito en el que los cables que salen de una tom de a corriente continua de la fuente de alim entacin term inen ene le interruptor. S en este circuito cierras el contacto, la corriente pasar sin i obstculos y, por tanto, en gran cantidad; esto es lo que se conoce com o un cortocircuito y por ello, si cierras el circuito m de un m ento, el s om fusible de la fuente de alim entacin se fundir.

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P la brjula encim de la m on a esa y pasa un cable sobre la brjula de m anera que est alineado con la aguja. C ierra un m ento el circuito om y observa. C bia la polaridad de los cables en la fuente de alim am entacin y repite el experim ento. Cuestiones brjula? C o afecta a la brjula el que cam m bies la polaridad de los cables y, por tanto, el sentido de la corriente? S se aleja la brjula un poco, qu sucede? Explica la i influencia de la distancia. Q pasa si es corriente alterna en lugar de continua? u Q diferencia hay entre al corriente alterna y la continua u para que ocurran estas cosas? D ocum ntate en la bibliografa. S tienes el m i otor de un coche parado y enciendes las luces, podrs fiarte de lo que m arque una brjula situada cerca de la batera? E xplica tus razones. S ests en el cam bajo unos cables de alta tensin, i po, podrs fiarte de la brjula? Q es el paleom u agnetism o? A conectar, qu le sucede a la brjula? Las brjulas de l tus com paeros estn orientadas en igual direccin? Tienes alguna explicacin para el com portam iento de la

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C ontribucin 1 S al igual que hicim en la experiencia de O i os ersted, tom os am ahora el hilo conductor con aislante de plstico (si no tiene aislante, ha de estar barnizado para evitar el cortocircuito) y lo enrollam alrededor de la os caja de fsforos lo m apretado posible, habrem fabricado una bobina. s os R ealiza el m ontaje del dibujo colocando una brjula paralela al eje de la bobina. Luego conecta el circuito. de O ersted. R epite la operacin separando m la brjula. Q s u ocurre? H abr influido el nm de espiras? ero Q variables influirn en el efecto (cam de las u po) espiras sobre la brjula? Lleva ahora la brjula a la otra cada de la bobina. Q u sucede? Q u deduces? E xplica lo ocurrido. Sem ejanzas y diferencias con el caso

C ontribucin 2 S i interior a una la aguja bobina que que est

construim os le colocam os en el im antada sus desviaciones las pode m registrar en una cartulina as m arcada y tendrem un sensor o os testigo del paso de corriente, en un u otro sentido. Este chivato de corriente elem ental. elctrica es un galvanm etro o m iliam perm etro D qu elem e entos

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consta? C ul es la funcin de cada una de las partes?

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A sobre la experiencia de O lgo ersted -

S ugerencias al profesor

P roveerse de abundantes fusibles para las fuentes de alim entacin. E el experim n ento de O ersted hacem un cortocircuito os y se consum bastantes. Y siem hay algn cable cruzado. en pre

-

Las lim aduras de hierro de los equipos suelen ser redondeadas. E m s ejor que sean alargadas, provenientes de lim ar hierro, para que acten com pequeas brjulas. o

-

E m interesante disponer de pequeas brjulas de 3 o s uy 4 m de largo para observar los cam m pos. E los cam n pos m agnticos creados por corrientes elctricas, es conveniente para el experim ento de O ersted que el cable tenga la direccin N para que el par sobre la aguja de la -S brjula sea m xim o.

-

S se usan pilas, la experiencia debe realizarse durante i poco tiem pues el consum de corriente es grande y puede afectar po, o a la carga de la pila.

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La atraccin magntica: del misterio al uso industrial

La primera constancia escrita sobre la existencia de la atraccin magntica viene de la Grecia antigua. El nombre de magnetismo proviene de una regin griega llamada Magnesia, en la que abundaban los imanes naturales. La leyenda descrita en la Odisea de Hornero, segn la cual los barcos que pasaban cerca de una determinada isla sufran una atraccin irresistible que les haca estrellarse inevitablemente contra los arrecifes, podra tener cierta parte de verdad. Si los arrecifes estaban formados por rocas magnticas, la atraccin sobre el hierro de los barcos podra ser la razn de que stos se estrellaran en sus costas. Hoy da la atraccin magntica ha dejado de ser una fuerza misteriosa para convertirse en objeto de explotacin industrial. La separacin de chatarra mediante grandes imanes, la utilizacin de imanes de gran tamao para producir corriente elctrica en las centrales, la presencia casi inevitable de un imn en los aparatos electrodomsticos, etc., son slo algunos de los usos de esta curiosa forma de energa De todos modos, nunca dejar de ser sorprendente el observar cmo dos trozos de mineral de hierro se unen con gran rapidez si los colocamos en una posicin determinada, y cmo se alejan con igual velocidad al colocarlos en la posicin opuesta. Todos los fenmenos magnticos tienen ya una explicacin cientfica, pero para muchos el magnetismo sigue teniendo ciertos elementos mgicos e inexplicables

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Fabricando corriente elctrica: experiencia de Faraday

D espus de que en 1820 O ersted m ostrara que las corrientes elctricas podan crear cam pos m agnticos, gran cantidad de cientficas com enzaron a estudiar esa relacin. En 1831, M ichael Faraday se plante la posibilidad de que si la electricidad provoca un cam m po agntico, por qu un cam m po agntico no va a producir electricidad? A que dise un s experim ento para com probar su hiptesis y el 29 de agosto de 1831 hizo este experim ento: MATERIAL. D bobinas. os D im os anes. U m n iliam perm etro (preferentem ente con cero central y escala a am bos lados). P rocedim iento 1 C onecta la bobina al m iliam perm etro e introduce el im en la n bobina. H azlo a diferentes velocidades, en diferentes sentidos, con uno o dos im anes. A cta tam bin m oviendo la bobina y dejar quieto el im n. P rocura que el m iliam perm etro est lo suficientem ente alejado de la bobina de ensayo para que el im no interfiera con l. n E realidad, Faraday no hizo este experim n ento, sino el siguiente: P rocedim iento 2 P repara un electroim con su fuente de corriente continua y un n, interruptor para ponerlo en funcionam iento. P egado al extrem del o electroim coloca la bobina de ensayo conectada al m n iliam perm etro tal y com la m o ontaste en el experim ento anterior. A bre y cierra el circuito. P rueba a cam biar la polaridad del electroim n. N cleo de hierro. C able de cobre Interruptor

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C uestiones Q ocurre cuando: a) introduces el im m rpido; b) introduces u n uy dos im anes juntos; c) introduces un im m lentam n uy ente. C o afecta a la corriente elctrica obtenida el m m odulo y el sentido de la velocidad del im n? S ustituye el m iliam perm etro por una bom billa de 6 V. Introduce y saca el im de la bobina, prim lentam n ero ente y luego con rapidez. D qu e depende conseguir una energa suficientem ente grande para encender la bom billita? C o afecta la intensidad del cam m m po agntico a la intensidad de la corriente elctrica obtenida? S te ensean los dibujos de las lneas de fuerza de dos cam i pos m agnticos, cm distinguiras cul de ellos es m intenso? o s C o afecta el sentido de los im m anes, y por tanto del cam po m agntico, al sentido de la corriente elctrica? E el segundo experim n ento, al pasar la corriente por el electroim n, obtenem corriente en la bobina? Fjate que en ese experim os ento la bobina y el electroim estn inm n viles. C o se com m portan las lneas de fuerza en este experim ento? C puede ser la causa de ese ruido que se oye a veces en los ul altavoces de las radios o de los equipos de m sica cuando enciendes o apagas la luz de una habitacin o pones en m archa un m olinillo de caf o una batidora?

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A sobre la experiencia de Faraday lgo E conjunto de experiencias y actividades sobre electrom l agnetism o est encam inado a interpretar la produccin de corrientes elctricas com o el efecto de que un conductor corte un cam m po agntico, representado este por lneas de fuerza. P ello, se hace especial nfasis en la representacin de cam or pos m agnticos m ediante lneas de fuerza y en que su concentracin indica la intensidad del cam objetivos de los que se ocupan las experiencias po, sobre m agnetism o. E el experim n ento de Faraday buscam la idea de que las lneas os de fuerza deben ser cortadas para obtener corriente elctrica, bien por que se m ueve el conductor, bien por que se m ueve el im bien porque, n, con im y conductor inm n viles, se m ueve el cam (cam po pos variables con el tiem po). O bsrvese que la com binacin de nm de lneas de ero fuerza (intensidad del cam y rapidez del corte (velocidad del po) conductor) nos lleva a una aproxim acin a la variacin del flujo m agntico, que en rigor est relacionada con la fuerza electrom otriz m s que con la intensidad de corriente.

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U serie de experim na entos realizados en el siglo X y IX

principios del siglo X han puesto de m X anifiesto la estrecha relacin que existe entre los fenm enos elctricos y los fenm enos m agnticos, y de esta relacin se han derivado num erosos avances tecnolgicos.

O ersted dem ostr que una corriente elctrica crea a su

alrededor un cam m po agntico. M tarde se dem s ostr que dicha capacidad de creacin de un cam m po agntico slo la tenan las cargas elctrica sen m ovim iento y no las cargas elctricas en reposo.

Faraday, por su parte, com plet las experiencias de

O ersted dem ostrando que un cam m po agntico es capaz de crear una corriente elctrica siem que el im que crea el cam pre n po m agntico se m ueva cerca de un hilo conductor. Los generadores electrom agnticos, los electroim anes rosas aplicaciones derivadas de ym uchos aparatos que detectan y m iden el paso de la corriente elctrica son algunas de las num e los fenm enos electrom agnticos.

LOS PJAROS Y LOS CABLES DE ALTA TENSION

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Todo el mundo sabe lo peligroso que es para el hombre el contacto con los cables del tranva o de las lneas elctricas de alta tensin. Este contacto es mortal tanto para el hombre como para el ganado mayor. Se conocen casos en que la corriente ha matado vacas que han tropezado con cables cados. Cmo se explica entonces que los pjaros puedan posarse en los cables sin que les ocurra nada? Esto es un hecho que se puede ver a cada momento. Para poder comprender estas contradicciones hay que tener en cuenta lo siguiente: el cuerpo del pjaro posado en el cable forma una especie de ramificacin de la red, cuya resistencia es enorme en comparacin con la de la otra rama (es decir, con la del trozo de cable que hay entre las patas del pjaro). Por esta razn, la intensidad de la corriente que pasa por esta ramificacin (cuerpo del pjaro) es insignificante e inofensiva. Pero si este mismo pjaro, estando posado en el cable, tocara el poste con un ala, con la cola o con el pico, o tuviera contacto con tierra de cualquier forma, perecera electrocutado en el acto, puesto que la corriente pasara a la tierra a travs de su cuerpo. Esto ocurre con frecuencia.

Los pjaros se posan impunemente en los cables elctricos. Por qu?

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Los pjaros tienen la costumbre de posarse en los soportes de lneas de alta tensin y limpiarse el pico frotndolo con el cable conductor. Como el soporte no est aislado, el contacto del aro (que est en comunicacin con tierra) con el cable (por el que pasa la corriente) resulta fatal. Una idea de lo frecuentes que son estos casos nos la puede dar el hecho de que en Alemania tomaron medidas especiales para proteger a los pjaros. Con este fin se colocaron unas alcndaras en los soportes de las lneas alta tensin para que los pjaros pudiesen posarse y limpiarse pico sin peligro de morir electrocutados En otros casos, los sitios peligrosos se proveen de dispositivos que impiden que los pjaros tengan contacto con ellos. Las lneas de alta tensin son ya tan numerosas, que teniendo en cuenta los intereses la agricultura y silvicultura es necesario lar medidas para proteger las aves contra exterminio por electrocucin.

Alcndaras aisladoras para los pjaros en los soportes de las lneas de alta tensin.

Los procesos mortales que se producen en un organismo vivo dependen ntegramente de la intensidad de la corriente que pasa por l. Pero como el organismo tiene una resistencia elctrica determinada, la corriente que pasa por l viene determinada por la tensin con respecto al suelo. Y. PERELMAN. FISICA RECREATIVA. Ed. MIR.

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Fenmenos elctricos

EXPERIENCIAS ALTERNATIVAS

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P ndulo electrosttico

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Fundam ento S los cuerpos se pueden electrizar, es decir m i anifestarse poseedores de carga elctrica, deberam tener algn "avisador" de que os el cuerpo est electrizado. B usquem el instrum os ento m elem s ental que nos cum este servicio. pla M aterial - base soporte - nuez doble - esferas de poliestireno m dula de ronco plstico pulpa de papel D escripcin P repara varias esferas del m aterial disponible para ellas, por ejem plo po liestireno, y atravisalas con una aguja para pasarle un hilo que perm colgarlas de una barra aislante de m ita adera suspendida en lo alto de un soporte. H os construido as un pndulo em electrosttico. A cerca la barra de vidrio a la esfera. Q ocurre? u Frota a continuacin la ba Q sucede? u Toca la esfera con la m ano para descargarla. R epite la experiencia anterior usan fro tando con el pao de lana. do la barra la lacre o plstico y rra de vidrio con un pao de seda y acrcala a la esfera.

- barra m adera o pinza m adera - hilo - aguja - barra plstico o lacre - pao de seda - pao de lana

-

P roducen interaccin los cuerpos no electrizados en la Q produce la electrizacin? Q energa se usa para la u u en energa elctrica? Q u transform aciones

esfera del pndulo? transform acin energticas hay? P qu se descarga con la m or ano?

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C uelga del soporte aislante dos esferas, a la m a altura y separadas 1 ism cm Frota con el pao de seda la barra de . vidrio y acrcala por debajo de las dos esferas, de form que toque a am a bas sim ultneam ente. R etira la barra de vidrio y observa la in teraccin de las dos esferas. D escarga las esferas tocndolas con la m ano. R epite la experiencia con la barra de plstico y el pao de lana. C o es el estado de electrizacin de las dos esferas, en cada m caso? La interaccin es atractiva o repulsiva? D escarga con la m ano am bas esferas. Frota la barra de plstico con lana al m o tiem que otro com ism po paero frota la de vidrio con seda. A cerca am bas barras sim ultneam ente hasta tocar cada uno de ellas una de las esferas. R etirar la barra y observar lo que sucede.

-

A dquieren las esferas distinto estado de electrizacin? C o son las interacciones elctricas? m Q denom u inacin recibe cada tipo de electrizacin? Q nom u bre se le suele dar a la zona donde se dejan sentir

-

las interacciones elctricas?

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D esde m antiguo y de form arbitraria se le asign el signo + a la uy a electricidad que adquiere el vidrio frotado con un pao y todos los cuerpos que se electrizan igual se dice que adquiere electricidad positiva. A la electricidad que adquiere la resina o el lacre cuando se le fro con un pao, se le asign el signo - : electricidad negativa. Las designaciones son arbitrarias, en s no tiene nada de + - se gn el concepto de n entero + - que nosotros poseem pero lo que si os; poseen am bas electricidades es propiedades opuestas: "D cuerpos cargados con electricidades de signo contrario se os atraen y si estn cargados con electricidades del m o signo se ism repelen". ta

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TIP S D E C IZA I O E LE TR C N a) por frotam iento

b) por induccin o influencia A un cuerpo neutro se le acerca otro cargado elctricam ente que induce en el prim cargas elctricas. ero

Cuerpo neutro

Cargado negativamente

M ientras dura la presencia del cuerpo electrizado (sin contacto) se encuentra cargado el otro cuerpo con carga opuesta a la que pone el inductor. U vez se separan se vuelve a la na situa cin inicial.

lejos Cuerpo neutro

Inductor cargado negativamente

c) por contacto A ponerse en contacto, el cuerpo cargado transm parte de su carga l ite elctrica al otro.

neutro

cargado negativam ente

E P R N IA X E IE C Fundam ento

E lectrizacin por contacto y por induccin

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P arece que lograr la electrizacin esttica de un cam po no conductor, o es decir dotarle de carga elctrica inm vil y asociada a este cuerpo, de form que no pueda transferirse, se puede lograr de distintas a m aneras: por frotam iento, por contacto, por induccin. M aterial - pndulo electrosttico - alam de cobre ~ 5 cm bre - plastilina - tubo de bolgrafo -m echero - barra de vidrio - pao de seda - barra de ebonita o plstico - pao de lana D escripcin"C ontacto"

A cercar la barra de vidrio, frotada con seda, a la esfera del pndulo procurando no llegar a tocar la para evitar el "contacto". Q u ocurre? Intntalo varias veces. D escarga el pndulo con la m ano por si tiene electricidad la barra de vidrio frotada ponla en contacto con la esfera; seprala. Trata de vol contacto vidrio y esfera. Q u ver a poner en ocurre?

-

Q tipo de electrizacin ha adquirido la esfera? u

-

Q se te ocurre para confirm el tipo de electrizacin que u artiene la esfera? P rueba a acercarle la barra de ebonita frotada con lana

-

E correcta tu hiptesis sobre la electri ra E xplica a que se debe.

cidad de la esfera?

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.D escripcin 2 "Induccin"

C oloca sobre la base soporte el tubo de bolgrafo de form vertical, a sujtala a esta con plastilina. E el tubo n se ha incrustado previam ente, por la parte superior, el alam caliente en form horizontal. a P oner la esferilla del pndulo de form que este a 1 cm con uno de los a extrem del alam de cobre. os bre Le ocurre algo a la esfera? E st electrizada? E lectriza la barra de plstico frotndola con el pao de lana y acrcala al extrem libre del alam o bre de cobre sin que llegue a tocar pndulo electrosttico? A qu es debido esta interaccin? - C o se desplazan las cargas, en el alam m bre de cobre al acercar a uno de sus extrem la barra de plstico electrizada? R os ealiza un esquem a. S retiras la barra de plstico electrizada H alguna interaccin i ay entre el cobre y la esferilla? lo. - Q le ocurre a la esferita del u bre de cobre

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D e

form a

separada,

carga

el tico y por

pndulo con electricidad negativa por contacto con la barra de pls otro lado, acerca la barra plstica cargada al extrem del alam o bre y no la separes m ientras tocas con un dedo el extrem o opuesto del alam de cobre, con lo cual bre pararan las cargas elctricas negativas a tierra, quedando el alam bre electrizado positivam ente (hecho este que com prue bas con el pndulo cargado inicialm ente).

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E P R N IA X E IE C

C onstruccin de un electroscopio con hojas de platina.

FU D M N C N La carga elctrica neta en reposo puede estim N A E TA IO : arse a travs de la fuerza que sta ejerce sobre un cuerpo. Los cuerpos se pueden cargar elctricam ente por diferentes m ecanism siendo el m os, s sencillo, el sim frotam ple iento con otro objeto.

M TE IA P A R L: apel m etalizado (platina de chicles o cigarrillos, etc.), trozo de cartulina, bolgrafo u otro m aterial plstico (peine, etc.), trozo de tela de hilo, piel, etc., bureta con soporte y pinza, agua, vasito de precipitados, regla m etrada. ilim P O E IM N : a) para construir un electroscopio se necesitan R C D IE TO m ateriales m sim uy ples. P uedes construirlo con un trozo de cartulina, que puedes doblar com las solapas de un libro. E una de las hojas sitas o n un trozo de platina rectangular que doblas por su m itad, dejando su cara inferior pegada sobre la cartulina y la otra cara de la platina acostada sobre la anterior. A acercar un cuerpo cargado (por ejem l plo, un peine de plstico frotado en tu pelo) com probars com la platina diverge de la o horizontal. M con una regla la separacin del extrem respecto de la ide o horizontal y repite la experiencia con diversos m ateriales.

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b) O procedim tro iento sencillo para com probar si un cuerpo est cargado consiste en llenar una bureta con agua. S ituar un vaso sobre la m esa de form que el agua que cae de la bureta lo haga en su interior rozando la a pared interna del vaso. A continuacin, frotar el objeto que se quiere cargar a acercarlo al fino chorro de agua que sale de la bureta lo m s prxim a sta. M o edir con la regla la separacin del agua de la vertical.

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E P R N IA X E IE C Fundam ento

Funcionam iento del electroscopio

N slo es interesante poder detectar la carga de un cuerpo y el o tipo de sta, sino que adem en todo fenm s eno se requiere cuantificar, es decir, sa M aterial base soporte pinza m adera o barra m adera papel de alum inio barra de plstico pao de lana barra de vidrio pao de seda ber cual es la m agnitud de la carga.

D escripcin

M onta el electroscopio de la figura, usando soporte y pinza de m adera, donde se incrustan dos tiras de papel de alu estrechas, de unos 3 4 cm de longitud. , Frota la barra de plstico con el pao de lana y acrcala al electroscopio de form a que toque sim ultneam ente y por la parte inferior las dos tiras de papel de alum inio. O bserva lo ocurrido. R epite la operacin (descargando el electroscopio previam ente tocando con la m ano) pero ahora tocando con la barra electrizada la parte superior. O bserva y anota las diferencias. Frota con m ayor intensidad la barra de plstico y, un sin descargar las ti ras de papel de alum inio, vuelve a tocarlas nuevam ente. A nota lo que le sucede a las tiras. m inio, m uy

cargado?

S puede determ e inar con un electroscopio si un cuerpo esta Q clase de carga adquieren las lm u inas de alum inio al tocar

-

las con la barra de plstico electrizada?

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-

Y si se tocaran con vidrio electrizado? Q pasara? u C uando se toca por segunda vez con la barra electrizada, qu

efecto tiene? U na vez cargado el electroscopio con la barra de plstico

acrcala hasta el contacto una barra de vidrio electrizada. Q ocurre? u alum inio? S tienes el electroscopio cargado, observa i ble por la repulsin de las lm inas de alum inio, toca la junta o sujecin de las tiras de papel de alum inio con la parte m etlica de una lam parita de nen. S e ha descargado el Q explicacin tiene el com u portam iento de las lm inas de

electroscopio?

-

S el electroscopio esta cargado i

por qu se enciende la lam parita de nen al ponerla en contacto con la pieza que une las tiras de alum inio? E ste caso, hay desplazam n iento de cargas? P qu se enciende y luego se apaga? or C uando enciendes una bom billa en casa es el m o ism cendida la luz de casa?

-

fenm eno? P qu perm or anece en

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G lobos electrizados

La form de electrizar los cuerpos por frotam a iento puede ser variada (coches al rodar, peinarse, etc.) y los objetos sobre los que se m anifiesta de uso habitual. M aterial G lobos de fiesta trozo de lana o piel hilo de coser

D escripcin H incha un globo y frtalo varias ve ces con el trozo de lana. lo, sin tocar lo, a una P rueba a unir m ano. H incha luego dos globos y suspndelos de sendos hilos de alrededor de 1m de largo. Frota con la lana cada uno de los globos y ata a un m o sitio el extrem de hilo de ism o am bos globos, situndolos li O bserva lo que les sucede. C uestiones - Q le ha pasado al globo al u frotarlo? P qu se pega a los objetos no or elec trizados? u relacin guarda Q con la electrizacin por induccin? - Q u pasa despus de un rato pegado? P qu? or bres en el aire, sin contacto con otros cuerpos.

pared, a una m esa, al techo, o a tu

-

P qu actan as los dos globos electrizados? or U da seco y despus de secar m bien el pelo, tratar de peinarlo n uy

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con un peine electrizado sucesivas veces. Q sucede? u Los coches se electrizan por el rozam iento con el aire. C o m C una bureta en alto se consigue un chorro m fino. S con un on uy i . pueden perder esa electrizacin?

-

peine bien frotado (o cualquier barra de plstico frotada con lana) al acercar lo a un chorro fino de agua, ste se desva N TA O P rocurar que el am biente sea seco! S no, encender un secador i durante un rato.

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P eridicos que echan chispa

Fundam ento E roce de cualquier cuerpo sobre un cuerpo (gato que se rasca en l un pan taln de una persona, etc.) puede ocasionar fenm enos de electrizacin inespera M aterial dos y por ello, en cierta form espectaculares a,.

-

bolsa de polietileno (de basura o sim ilar) lm plana circular de m ina etal (tapa de lata) peridicos m edia nylon trozo de lana

-

D escripcin C oloca una hoja de peridico seca sobre una m esa. Frtala con la bolsa de poliestireno y colcale luego la tapa m etlica en el centro de la hoja de peridico. Levanta el peridico de la m esa tom ndolo por sus bordes y otro com paero que acerque un dedo al disco de m etal. R epite la experiencia frotando el papel con una m edia de nylon y con un trozo de lana. C uestiones Q sucede al acercar el dedo? u

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-

S el da est seco cuntos centm i etros alcanza la chispa elctrica? Q sucede con el nylon y con el trozo de lana? u Q m u aterial consigue m ayor chispa?

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E P R N IA X E IE C Fundam ento

Fenm enos elctricos elem entales

A frotar algunos cuerpos, stos adquieren la propiedad de atraer l fragm entos de paja, hojas o plum as. E ste sencillo fenm eno de electrizacin fue conocido por los antiguos; el trm griego que designa ino a estos cuerpos es electrn con que se le conoce. C uando dos cuerpos se frotan entre s, una cierta cantidad de electrones de un cuerpo se transfiere al otro. E cuerpo que pierde de l electrones queda cargado positivam ente y el que los recibe, negativam ente. M aterial Tela de lana. Tela de algodn. Tela de seda. 2 barras m etlicas. 1 pndulo elctrico. - de ah el nom de electricidad bre

-

U peine. n H de nylon. ilo V arilla de vidrio 2 vasos de precipitados. 1 lam inilla de acetato.

-

D escripcin E esta experiencia se va a trabajar prim n ero con cuerpos aislantes y m tarde con cuerpos conductores. s C uelga una barra de plstico de un soporte por m edio de un hilo, de tal m odo que pueda oscilar librem ente -figura 1-; en ella vas a descubrir el com portam iento de las cargas elctricas frotando m ateriales aislantes. C oloca despus las barras en los vasos, junto a la esfera suspendida, com se indica en las figuras 2 y 3. o

Figura 1

Figura 2

Figura 3

C uestiones

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-

Q ocurre cuando se frota un peine con un pedazo de pao seco y u

se toca la barra que est colgando en la figura 1? P robar a frotar luego con otras telas y observar lo que ocurre.

-

A frotar una .barra de vidrio con un pedazo de seda y acercarla a la l Q conclusi6n sacas de las observaciones anteriores ? u C oloca una barra m etlica sobre un vaso de vidrio en contacto con co- com se o

barra suspendida, sta es atrada o repelida?

una esfera suspendida ligera y conductora -pndulo elctri indica en la figura 2. Toca el extrem de la barra m o etlica con una barra aislante cargada por frotam iento, qu ocurre con la esfera situada en el otro extrem de la barra m o etlica? P qu? or

-

R epite el apartado anterior pero, en lugar de una barra m etlica, S obre los dos vasos de precipitados, coloca dos barras m etlicas

coloca una barra de vidrio, qu se observa? P qu? or tocndose por sus extrem y acerca una barra de plstico o vidrio os cargada al extrem libre de una de las barras -figura 3a-. C el plstico o on cargado, prxim a las barras, sepralas, desplazando uno de los vasos o sin tocar el m etal, por qu tienes que hacerlo as?

-

Toca la esfera -previam ente cargada- con una barra y despus con la Q se puede deducir? P qu? u or P qu un cuerpo cargado elctricam or ente atrae siem pre a uno

otra (figura 3c). P osteriorm ente expresa lo que se observa.

neutro?

JIM DAVIS

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Fuerza ejercida entre dos esferas cargadas

Fundam ento E la naturaleza existen varios tipos de fuerzas -gravitacional, n m agntica, elctricas, P ara nuestro experim ento tom a consideracin la fuerza elctrica que interviene en el fenm eno de la atraccin y repulsin de los cuerpos. D esde hace m ucho tiem se sabe que la fuerza de interaccin po entre cargas elctricas depende de la distancia entre ellas y es proporcional a esas cargas. D espus de m uchos experim entos se concluy que: "la fuerza es inversam ente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos y directam ente proporcional al producto de esas cargas. E constituye la Ley de C sto oulom b: X q E nunciada en 1785 rem os en

Q ..

M aterial 1 1 1 pinza de pndulo esfera de algodn 1 peine 1 regla de 30 cm 1 pedazo de tela de lana 1 pedazo de tela de

tendedero.

elctrico. plstico.

D escripcin

1 varilla de vidrio. 1 barra m etlica.

S uspende una esfera conductora ligera A com se indica en la o figura 1. C rgala, utilizando una barra de vidrio o plstico, previam ente frotada con los pedazos de tela. La esfera A se m over librem ente m ientras que B se m antendr fija. M el valor de L y x. ide

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E la figura 2 se m n uestra la relacin que existe entre la fuerza elctrica y el peso cuando el ngulo es pequeo.

D eterm inar F D espejar F

e

/F g.e

C o se sabe: F ome

= KQ q/x

2

, donde K = 9 x 10e

9

N m 2/ C 2.

de la relacin F

/F g y sustituir en la frm ula anterior.

C alcular Q o q, ya que Q = q. C uestiones

-

E qu form depende de x la fuerza elctrica entre las esferas del n a S la carga fuese la m a y la separacin se redujese a la m i ism itad,e

experim ento? de qu m anera habra variado F /F g?

E este experim n ento Q= q, por qu? Q cantidad de cargas elem u entales tiene cada esfera?

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C o recubrir de cobre cualquier m m oneda m ediante electrlisis

Fundam ento La electrlisis es uno de los m todos usados (aunque no rentable en al gunos casos) para recubrir los m ateriales conductores con baos de m etales, en capas m finas. Las tcnicas y m uy todos usados en el proceso se conocen com galvanoplastia. o M aterial pila cables conexin clips de cocodrilo m onedas color plateado (5 ptas) vaso ppdo. sulfato de cobre cucharilla o esptula

-

D escripcin Llenar el vaso con agua hasta poco m de la m s itad de su volum y disuelve en unas dos cucharillas de C 0 uS4

C onecta dos hilos de conduccin con los bornes de la pila y en uno de ellos cuelga con un extrem con una pinza de o, cocodrilo, la m oneda de 5 pts. P rocura que nunca llegue a contactar este cable con el otro cable de conexin! Introduce los dos cables (uno con m oneda y otro sin ella) con la disolucin de C 0 uS4

durante unos 5 m S in. aca luego los electrodos y

anota sin observas algn cam en la m bio oneda. R epite la operacin con otra m oneda igual, pero ahora conectndola al otro cable, unida a su vez un electrodo diferente de la pila.

C uestiones

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-

E qu form se encuentra el cobre en la disolucin de C O n a uS C o se denom m ina el proceso oxidacin o reduccin? Y el A qu polo de la pila estaba conectada la m oneda? P qu en un caso la m or oneda se recubre de cobre y en el otro no? C onsulta y explica lo que es la galvanoplastia.

4

?

Q le habr sucedido al cobre cuando aparece corro bao m u etlico? electrodo de la electrlisis nodo o ctodo?

-

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E P R N IA X E IE C

La interaccin m agntica

Fundam ento D todo el m e undo es conocido el poder de los im anes, es decir, qu pue den lograr en sus alrededores, esto es, de qu form se encuentra a afectada la zona de su entorno por la posibilidad que tiene ste de "interaccin" con algunos m ateriales. S istem atizam el efecto de los os im anes. M aterial rojo. clavos clips hilo de cobre im anes trozos de 2 im anes con

extrem pintados de azul y os

pequeos. corcho fino D escripcin

m inas de lpiz trozos de papel tela

C olocar todos los posibles m ateriales dis m ateriales por uno de sus extrem os. R epetir extrem del im A o n. nota las sim ilitudes y diferencias.

ponibles y colocarlos la operacin por el otro

encim de una m a esa. D escribir com acta un im con cada uno de los o n

A cercar le un clavo a la parte central del im y a cada uno de los n extrem Q sucede? os u C qu m on ateriales se produce una interaccin? E que partes de un im es m n n ayor la interaccin? - C o funcionan los cierres de los m m uebles de cocina, arm arios de bao, ne veras, etc.? - H zonas de un im que no interaccionan? ay n

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D escripcin

2

A cercar dos im anes por los extrem del m o os ism color y luego por los extrem dife os C probar con uno de estos im om anes cu las zonas correspondientes en los extrem de os una serie de im anes pequeos - Las interacciones m agnticas, dependen de la distancia? or qu? P S siem atractivas o on pre pue den ser repulsivas? Tienen que hacer fuerza con las m anos para m antener en extrem igua os frentados dos les de rentes. les son

im anes diferentes, a una cierta distancia? or P qu? - S le acercam un i os brjula a un im que le n sucedera a s el efecto con la ta? V ara distancia?

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C oloca una brjula o im anes pequeos, en distintas posiciones y con un l piz m arca en la cartulina las lneas (de fuerza) que delim ita alrededor del im n.

S ustituir el im por un hilo de cobre arrollado en espiral form n ando una "bobina" que est conectada a un circuito de pilas. R epite la experiencia con las lim aduras y observa las sim ilitudes y diferencias con un im H un dibujo-esquem n. az a.

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Los alrededores del im n

Fundam ento Las zonas de influencia de los im anes son m fciles de uy visualizar utilizando trocitos de hierro, lim aduras, que se im antan y se orientan en las -zonas de los alrededores del im n. M aterial 2 im anes lim aduras de hierro brjula o im anes plancha de plstico adhesivo a blanca lpiz cartulin papel

pequeos.

transparente D escripcin

D espus de situar la cartulina encim de la a m esa, colocarle encim un a im y sobre l la placa de n, plstico transparente. E sparcir sobre la placa las lim aduras de hierro, golpeando interm itentem ente la placa, D ibuja la figura que form an las lim aduras.

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R epite la operacin colocando dos im anes con sus extrem os iguales o diferentes colocados uno frente a otro, sujetos por papel adhesivo. D ibuja las figuras que form las lim an aduras.

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C olocar una brjula o bien zonas im anes pequeos con de interaccin los extrem dentro de las os existentes entre dos im anes y dibuja con un lpiz, com en o casos anteriores, el m ayor nm posible de lneas. ero

Las m ayores interacciones de los im anes se m anifiestan en sus extrem os, guarda esto relacin con la distribucin de lim aduras? u Q concluyes? Los dibujos de lneas obtenidos con la brjula, coinciden con las posi interaccin? P uedes concluir que una bobina se com porta com un im o n? Q haras para conocer cual es el extrem N y S de la bobina? u o ciones de las lim aduras? C ules son las diferencias? C o saber en que zona del espacio es m m as intensa la

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La Tierra se co m agntica de

m porta corro un inm enso im cuyas interacciones n,

m agn ticas son m dbiles. S se deja que gire librem uy i ente la aguja la brjula, sta se orienta de form que su extrem N a o seale siem pre de una m anera aproxim ada la situacin del N orte geogrfico. E sucede porque nuestro planeta com im tiene su polo sto o n S situado en proxim idades del norte geo grfico.

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Los im anesD esde hace m uchsim tiem se conoce la o po propiedad que algunos cuerpos tienen de atraer objetos m etlicos. E stos cuerpos, llam ados im anes naturales, son m inerales de hierro, y el m abundante y conocido es la m s agnetita. C on un im n natural es relativam ente sencillo conseguir un im artificial. U clavo de n n hierro, por ejem plo, se convierte en un im n artificial si lo frotam os durante cierto tiem po contra un trozo de m agnetita cuidando de hacerlo siem pre en la m a direccin. E ism ste proceso recibe el nom de im bre antacin. P frotacin, los objetos de hierro pueden or convertirse en im anes artificiales, aunque su capacidad m agntica suele durar poco tiem E cam n bio, la corriente elctrica puede convertir los objetos de hierro en im anes perm anentes. Los im anes que se utilizan en la enseanza y en la investigacin de las C iencias N aturales suelen tener form de barra o de herra a dura.

po.

Los polos de un im n.S colocam lim i os aduras de hierro cerca de un im n, vem que el im atrae m os n uchas m s lim aduras por sus extrem que por el centro. os E stos extrem en los que se concentra gran os parte de la fuerza de atraccin del im reciben n el nom de polos. Todo im tiene dos polos: el bre n polo N orte y el polo S ur. D os im anes enfrentados por polos del m o signo se repelen. ism E cam n bio, dos im anes se atraen si se los enfrenta por polos de signo opuesto. C uando partim un im en dos trozos, los os n dos trozos resultantes desarrollan dos nuevos polos, uno S y el otro N ur orte, respectiva E decir, todo im tiene siem un polo N s n pre orte y un polo S ur.

m ente.

E cam m l po agnticoE cam m l po agntico es la zona del espacio donde un im es capaz de influir sobre los n objetos m etlicos. A por ejem s, plo, si ponem un im en os n una m esa y junto al im n colocam os unos alfileres, verem que cuanto m cerca estn os s los alfileres del im n, con m s fuerza son atrados por ste: pero tam bin observarem os que en cierta zona, relativam ente alejada, el im n ya no es capaz de atraer los alfileres. A pues, y s, del m o m ism odo que ocurre con todos los dem s cam pos de fuerza, la intensidad de la fuerza de atraccin de un im n va decreciendo con el aum ento de la distancia, hasta que dicha fuerza llega a anu larse por com pleto.

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E P R N IA X E IE C Fundam ento

C onstruccin de una brjula

E uso de la brjula corro m l aterial prctico no slo se lim al de la ita orientacin geogrfica sino que son innum erables sus utilidades en el cam de la tecnologa, sobre todo en el cam de las partes de po po aparatos de m edir presencia de fenm enos elctricos y m agnticos. M aterial - im potente de barra n - hojilla de afeitar - lm de corcho ina - plato o taza - aguja de coser

D escripcin M ontaje 1 Frota la hoja de afeitar contra el im en uno de sus polos, varias n, ve ces y siem en el m o sentido. pre ism U vez tengas la hojilla im na antada clvala en la lm de corcho, ina tal corro indica en la figura. C oloca este dispositivo con la hojilla en el plato con agua y com prueba que el sistem gira fcilm a ente. C uando pare, da orientada en la direccin norte-sur. Tratem de im os antar una aguja de coser, bien coser hicim os rior o enrollndole un cable alrededor (electroim n) que la hojilla que M ontaje 2.

en el caso ante

este conectado a un circuito. M arcar con colores diferentes, rojo y azul por ejem plo, los extrem de la aguja y despus de untarla con aceite o os grasa (por ej. m antequilla), y colocarla en la superficie de la taza con agua. La aguja tam bin poda atravesar la lm ina de corcho de form a que pareciera un hilvanado o pespunte, quedando los extrem salientes os por la parte superior. E cualquier caso la aguja se orientar en la n direccin norte-sur.

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E P R N IA X E IE C

C o visualizar la influencia m m agntica de la corriente elctrica?

Fundam ento P ara hacer una especie de radiografa de la zona de influencia (cam m po ag ntico) de los alrededores de un im esparcim lim n os aduras na o sim ilar, que tiene debajo un im n. D la m a e ism raccin entre dos im anes. sobre una cartuli form se refleja la inte a

Tratam ahora de hacer lo m o, con lim os ism aduras, para visualizar el cam m po agntico originado por la corriente que circula por un hilo conductor. M aterial - 2 pilas (o fuente c.c.) - cables conexin - clips cocodrilo - hilo grueso de cobre (2 m ) m - interruptor - cartulina blanca - lim aduras de hierro - brjula o pequeos im anes - 4 tacos iguales de m adera spray pintura negra

D escripcin R ealiza un agujero para pasar el hilo de cobre por el centro de la cartulina. C oloca la cartulina encim de los tacos de m a adera y esparce las lim adu interruptor. C onviene golpear suavem ente la cartulina m ientras se tiene cerrado el cir cuito para que las lim aduras se esparzan uniform ente. em H un dibujo-esquem de lo que observas. az a P ara conocer el sentido de las lneas (de fuerza) debem utilizar os una se rie de im anes pequeos o brjulas colocados encim de la a cartulina. H un dibujo-esquem de lo observado. az a "E todo im las lneas de fuerza salen del polo norte y entran n n por el polo S ur". ras alrededor del conductor de cobre. C onecta con clips los extrem del hilo de cobre a la fuente de corriente, a travs de un os

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Invierte las conexiones de las pilas, para cam biar el sentido de la co rriente elctrica en am bas situaciones ensayadas anteriorm ente. D etalla qu les sucede a las lim aduras y a los pequeos im anes o brjulas. P repara un m ural con las huellas del cam m po agntico de un conductor, para lo cual roca la cartulina sobre la que se han distribuido las lim aduras con un spray de pintura negra, a una distancia de unos 70 cm U vez seca la pintura quita las lim . na aduras de la cartulina (golpeando un poco la cartulina).

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D escripcin 2

P repara el hilo grueso de cobre con una form circular, a enrollndolo alrededor de un bote de conservas cualquiera. M arca la cartulina en los dos pun tos de corte y agujerendola para que consiga atravesar la espira el plano de la cartulina donde esparcirs las lim aduras ym ontars el circuito anterior. R epite el proceso anterior.

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Graf, R. "Experimentos Elctricos". Ed. Labor Juvenil. MAGNETISMOINTRODUCCIN Los antiguos griegos descubrieron que ciertas piedras que se hallaban cerca de la ciudad de Magnesia, en Asia Menor, tenan la propiedad de atraer trocitos de hierro. Por dicha localizacin, llamaron magnetitas a tales piedras. La leyenda nos habla tambin de un muchacho pastor llamado Magnes, que meti su cayado de hierro en un agujero que contena magnetita y ya no pudo sacarlo. Otro cuento que se remonta a unos 2300 aos se refiere a Ptolomeo Filadelfo, que mand hacer de magnetita la cpula entera de un templo de Alejandra, de modo que pudiese suspender una estatua en el aire. El experimento fue un fracaso. Actualmente se sabe que la magnetita es un mineral de hierro (un compuesto qumico del hierro, y del gas oxigeno) que posee cualidades magnticas. Es un producto natural sin refinar y se encuentra prcticamente en cualquier parte del mundo. A la magnetita se la llama tambin piedra imn,.. El primer relato legendario acerca del uso del imn para sealar direcciones se remonta al ao 2637 a. de C.: Huang- Ti, de quien se dice que fund el imperio chino y rein durante 100 aos, estaba persiguiendo a Chi Yin, prncipe rebelde. Perdido en la niebla que avanzaba desde la extensa llanura, y a punto de perder la pista del vasallo traidor, Huang-Ti construy un carro en el cual mont una figura femenina que sealaba siempre hacia el sur, con independencia de la direccin seguida por el carro. Con ayuda de esta brjula primitiva pudo seguir y capturar al prncipe rebelde. Para muchos de los experimentos de este capitulo necesitars un imn permanente. Los imanes de acero que se venden suelen tener la forma de una barra recta o de la letra U. A estos ltimos se les llama a veces imanes de herradura, y suelen ser ms potentes porque e! espacio entre sus polos (llamado entrehierro) es menor. En las ilustraciones aparecen indistintamente ambos tipos y en la prctica pueden intercambiarse en casi todos los experimentos. Los imanes hechos de la aleacin llamada alnico (aluminio, nquel y cobalto) son mucho ms potentes que los de acero y se usan en casi todos los altavoces fabricados actualmente. En los talleres de reparacin de radios es fcil poder conseguir altavoces desechados.

Sus imanes tienen forma de disco de un par de centmetros de dimetro y otro tanto de espesor, y son excelentes para nuestros experimentos. Si es necesario comprar un imn, por la diferencia de precio vale la pena obtener uno hecho de alnico. Si no puedes obtenerlos de otra parte, podrs extraer imanes tiles para estos experimentos de dispositivos tales como juguetes magnticos, cierres magnticos de puertas y un gran nmero de objetos que incorporan imanes y que podrs comprar en las ferreteras. Los imanes de herradura de la variedad comercial ms barata no sirven en general para estos experimentos porque, para empezar son muy dbiles y adems pierden muy rpidamente su magnetismo. Hay tres clases de imanes: 1) la magnetita o piedra imn que es de origen natural; 2) el imn permanente que es artificial y que usaremos en este captulo, y 3) el electroimn, que es un imn momentneo y artificial, que veremos en el capitulo siguiente. QU ATRAER UN IMN? Materiales que necesitars Imn Objetos sometidos a prueba (vase el texto) Un imn, segn hemos aprendido, es un objeto que tiene la capacidad de atraer al hierro y a otros materiales metlicos. La atraccin de! imn se llama magnetismo. Esta es una fuerza invisible que puede advertir se slo por el esfuerzo que produce. Cuando un material queda imantado, no cambia ni su peso ni su tamao ni su aspecto, de modo que ni mirndolo, ni pesndolo, ni midindolo, podemos saber si es o no un imn. El magnetismo tampoco puede saborearse, olerse o tocarse. Para probar esto, mantn un imn cerca de tu odo y escucha; trata luego de olerlo o saborearlo, y vers que de ninguna manera puedes afirmar que de hecho ests en presencia de un imn. Veamos qu materiales son atrados por un imn. Junta numerosos objetos tales como sujetapapeles, alfileres, clavos, un vaso, un trozo de papel, un objeto de aluminio, una caja de estao, algunas agujas, monedas, un elstico, un trozo de madera, una tira de cartulina, un lpiz, algn objeto de plstico, y cualquier otra cosa que quieras probar. Acerca el imn a cada uno de estos objetos, de uno en uno, y separa los que son atrados de los que no lo son. Si tu observacin es cuidadosa, hallars que slo los materiales que contengan hierro, acero, cobalto, o nquel (conjuntamente o por separado) son atrados en mayor o menor grado por el imn.

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CMO LEER TU BRJULAMateriales que necesitars Brjula (basta con una muy barata) En muchos de nuestros experimentos necesitaremos la ayuda de una brjula. Este pequeo y til instrumento no se cre originalmente para usos experimentales,

La caja o esfera de la brjula lleva tambin grabados nmeros, empezando desde cero en N, siguiendo en la direccin de los punteros del reloj hasta 360, que cae nuevamente en N. Estos nmeros indican grados. Nos dicen cuntos grados nos faltan para llegar al norte, de manera que: El este est a 90 grados del norte El sur est a 180 grados del norte El oeste est a 270 grados del norte. Es importante que sepas cmo usar una brjula, porque en uno de nuestros experimentos tendremos que determinar cul es la direccin norte-sur a fin de poder imanar una varilla usando el campo magntico de la tierra.

Si observas una brjula, vers que es redonda y que lleva sealadas al menos las cuatro letras N, E, S, 0, que significan norte, este, sur, oeste. Tal vez hayan otras cuatro marcas formadas por una combinacin de esas cuatro letras, tales como NE, SE, SO, NO, que representan noreste sureste, suroeste y noroeste. Ocupan, como podrs observar, una posicin intermedia entre las dos direcciones cuyas letras se usan. Por ejemplo, NE indica una posicin que est exactamente a mitad de camino entre el norte (N) y el este (E). Vers tambin que en el centro de la brjula hay una aguja sobre un soporte que le permite girar libremente cuando se sostiene la brjula en posicin horizontal. Esta agujita tendr o bien un extremo azul y el otro sin color, o bien tendr una flecha en un extremo. Para usar la brjula, ponla horizontal sobre una mesa. Al cabo de algunos segundos la aguja quedar en reposo y sealar hacia una direccin determinada. Haz girar la caja de la brjula de manera que el extremo azul o la flecha de la aguja se alinee exactamente con la N sealada sobre la caja. Eso es todo lo que hay que hacer para usar una brjula. Notars que conforme hacas girar la caja, la aguja misma permaneca en su lugar sealando en la misma direccin, con la flecha o el extremo azul apuntando siempre hacia el Norte. Ahora que est a punto la brjula, puedes decir, dando apenas un vistazo, hacia dnde quedan el este, el oeste, el norte o el sur con slo mirar las marcas de la caja. Si miras desde arriba la brjula y ocurre que el norte est frente a ti, el este estar a tu derecha, el oeste a tu izquierda y el sur detrs.

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LA TIERRA COMO UN IMN El hecho de que la aguja de una brjula se alinee en determinada direccin en todo lugar de la Tierra nos indica que nuestro planeta est rodeado por un campo magntico, casi como si un enorme imn recto pasara por su centro. Un polo, llamado el polo norte magntico, est cerca (bueno, a unos 2 000 kilmetros de distancia) del polo norte geogrfico, y el otro polo, llamado polo sur magntico, est a igual distancia del polo sur geogrfico. La distancia exacta entre polos magnticos y geogrficos vara un poco a lo largo de los siglos.

Ahora ya sabemos que si dejas girar libremente el polo norte de un imn, vendr a detenerse apuntando hacia el que hemos designado polo norte magntico. Pero tambin sabemos que los polos desiguales se atraen. Por consiguiente, vemos que el polo norte magntico de la Tierra es de hecho un polo sur magntico. (De igual manera, vemos que el polo sur magntico es, en verdad. un polo norte magntico.) William Gilbert, mdico de Isabel 1 de Inglaterra aleg, en efecto, hacia el ao 1600, que la Tierra era un imn. Lo prob dando a un trozo de magnetita la forma de la Tierra y demostrando que una brjula, cuando se desplazaba alrededor de esa esfera, se comportaba prcticamente igual que una brjula cuando se desplaza alrededor de la Tierra.

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E P R N IA X E IE C

E C O IS D L A U LE TR LIS E G A D escom posicin en oxgeno e hidrgeno

Fundam ento E carcter conductor aislante de una disolucin se detecta por l su com portam iento al paso de la corriente. La presencia en disolu iones capaces de transportar la corriente elctrica, determ ina que la disoluci6n en cuestin sea conductora, m ientras que disoluciones en las cuales las especies en disolucin sean m olculas im pedirn el paso de la corriente, y dem arcarn un cierto carcter aislante. A pasar la corriente elctrica continua de una pila (4,5 V a travs l ) de agua acidulada, se produce en los electrodos un burbujeo. La electricidad produce transform acin y descom posicin de las sustancias; en el caso del agua sta se descom pone en los elem entos constituyentes. E un electrodo se produce oxgeno y en el otro n hidrgeno. cin de

M aterial

-

fuente de corriente continua (4,5 6 V ) A gua destilada 6 vasos de precipitados de 1/4 litro cido H conductor ilo 2 tubos de ensayo B ornes de carbn, clavos o el propio hilo conductor B billa pequea con portal om m paras

D escripcin

M onta el circuito esquem atizado en la figura em pleando una bom billa de tensin adecuada. Los m os bornes pueden servir de ism soporte a los tubos de ensayo recolectores. C uando haya transcurrido un tiem saca po los tubos de ensayo y tpalos con un corcho (si dispones de un voltm etro de H offm basta con an, usar las buretas invertidas).

C uestiones

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-

P qu el agua pura no es buena conductora? or S er conductora el agua del grifo? Q u condiciones debe

-

cum plir una disolucin para ser conductora? P repara una serie de disoluciones de: azcar, N H aO , alcohol, N l, aC benceno,

glicerina, urea, cido actico, etc., y com prueba la conductividad de cada una. Lava bien el vaso y los electrodos con agua destilada, cada vez que se cam bie de disolucin.

-

S iguales los dos gases? on

C o se puede explicar si m proceden de la m a sustancia? ismV oltm etro de H offm an

-

A crcale un fsforo encendido (delante del profesor!) a cada uno de

los gases de los electrodos y describe el com portam iento. C o se ha m com portado cada uno de los gases?

-

C ser el oxgeno y cul el hidrgeno? ul U sando un voltm etro de H offm o graduando los tubos de ensayo an

se pueden m edir los volm enes de gas desprendido por los m etros al ilm desciende el agua segn avanza la electrlisis. E este caso, n qu relacin guarda el volum de oxgeno con el de hidrgeno producido? en

-

R egistra el volum de gas obtenido en cada uno de los electrodos en

con el tiem po. R epresenta grficam ente cada uno de estos volm enes con el tiem po:

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-

S se hiciera la electr i

lisis con agua de m qu sucedera? ar

C prubalo. P qu se obtiene cloro y lejas? om or

B ibliografa P araira, M "Laboratorio: gua general de prcticas de Q ica" .: um H R . (I981). O A

N ota U na reaccin qum ica puede provocar una corriente elctrica (clulas galvnicas o pilas) y una corriente elctrica puede provocar una reaccin qum ica (clulas electrolticas). E am n bos casos se usan electrodos, y los que en un caso son + en el otro van a son -, por lo que la term inologa de signos es confusa. Lo que es inalterable en cualquier de los casos es que en el C todo se verifica una R educcin (fjense en las dos consonantes) y en el nodo la O xidacin (fjense en las dos vocales); cualquiera que sea la situacin siem se da as. pre Las tendencias actuales, segn N as Internacionales, van orm hacia usar nicam ente los trm inos ctodo/reduccin asociados, as com nodo/oxidacin, abandonando los trm o inos positivo y negativo.

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E sta experiencia se puede hacer casera, con dos lpices m uy afilados en los extrem cables y una pila grande de 6 V P os, rubalo.

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E P R N IA X E IE C Fundam ento

E C IS D L C R R D C B E (II) LE TR LIS E LO U O E O R

La electricidad es una de las causas de procesos de descom posicin de m uchas sustancias, m ediante un proceso denom inado electrlisis. A pare galvanizados, baos de m etales, etc. M aterial cen de esta form y com resultado del a, o

proceso, una serie de depsitos que son el fundam ento de los

-

Fuente de alim entacin de 6 V Juego de electrodos de grafito C ables conexin 2 pinzas cocodrilo 2 tubos de ensayo

-

A gitador C loruro de cobre (II) 2 pinzas, nueces y

o 12 V

soporte

-

V aso de precipitados de3

250 cm

D escripcin P reparar una disolucin de cloruro de cobre (II) y colocarla en el vaso de precipitado. Introducir en el vaso los dos electrodos de carbono, pero ahora introducidos en un tubo de ensayo invertido que tam bin llena con la disolucin. C onectar la batera y dejar que pase la corriente durante varios m inutos.

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C uestiones P qu ha sido necesario poner en el nodo el tubo y lleno de or D qu propiedades se caracteriza el gas producido? e D gas desprendido en el nodo se dice que tiene olor a "piscina. el Q se ha depositado en el otro electrodo, el ctodo? Q color u u Q hacer para com u probar que hay un depsito en el ctodo? B usca en algn texto las reacciones que se han producido en los S hubieses usado una disolucin de C r i uB qu gas se obtendra? disolucin?

-

S abes por qu? Q uin huele a quin? P ara qu se usa el gas? tiene?

electrodos.

-

2

D isea una experiencia en que la disolucin a electrolizar sea de

cido clorhdrico concentrado. Q gases se producen ahora? u u Q resulta en el nodo? en el ctodo? Y

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E P R N IA X E IE C Fundam ento

E E G E C IC N R A L TR A

A unque los fenm enos elctricos son m antiguos, las uy utilizaciones de la energa elctrica por parte del hom se bre han generalizado recientem ente. E la energa la causa de s los m ayores cam bios en nuestra sociedad. S ugerim que el alum haga un listado de todas las os no transform aciones que la energa elctrica experim enta en su casa: alum brado, calentadores elctricos, lavadoras, etc. M aterial E nchufe de corriente - B billa de linterna y portalm om paras - P de 4,5 V (de petaca) ila . -C ables de conexin -P inzas de cocodrilo - B billa de 220 V - 40 Wcon su portalm om paras D escripcin

a)

C onectar la bom billita de linterna a la pila de 4,5 V

utilizando dos cables que cierran el circuito. H acer un pequeo inform e de lo observado: ilum inacin de bom billa, calentam iento, etc.

b)

C onectar la bom billa de 220 V - 40 W a un enchufe de riencia y

corriente casero. A notar las observaciones de la expe com pralas con el caso a). C uestiones

-

Q uin genera la energa en el caso a? Y en el caso b? E qu se transform la energa elctrica en los casos a y b? n a Q uin consum m energa a) o b)? C o podras averiguarlo? e s m P qu se pone rojo el filam or ento de las lm paras? C es la base de un soldador elctrico? P qu no se pone rojo ul or P qu debe hacerse un vaco" en el interior de las lm or paras?

-

el hilo de estao-plom al pasar la corriente? o

-

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ACTIVIDAD

El piso de Javi y la casa del abuelo.Los bisabuelos de Javi vivan en una casa situada en el campo, era de teja y el suelo de tierra

y adoquines. El bisabuelo de Javi era un hombre amable y sencillo. Cuando sus nietos y biznietos lo visitaban se divertan mucho porque les contaba cosas de la vida del campo y de cmo vivan en la casa cuando l era pequeo. Deca que a la cada de la tarde haca mucho fro y todos se reunan alrededor de la chimenea. Los leos chisporroteaba y las llamas iluminaban la cocina, era el momento de charlar, para contar historias, para pasarlo bien. Un da les cont que como ellos no tenan luz elctrica se alumbraban primeramente con hachos de tea, que consistan en trozos de madera que sacaban de la parte interior de unos pinos que existen en Canarias. Servan, una vez se les prenda fuego, para alumbrar las casas, para alumbrar los riegos que se hacan por las noches en las huertas para alumbrarse los caminantes de un lugar a otro cuando era de noche. Mas tarde apareci el uso de candil o capochina (llamado con uno u otro nombre segn el lugar de las islas), que era un recipiente de hojalata hecho por los latoneros dentro del cual se colocaba el queroseno (petrleo) y por medio de una mecha de amianto que absorba el queroseno, que se iba quemando poco a poco y daba luz. Para salir a la calle y por si hubiese tiempo malo, se utilizaba este recipiente, pero recubierto de cristal y reciba el nombre de farol. En las casas de la gente mas rica se utilizaba el quinqu, que funcionaba lo mismo pero era todo de cristal y la parte superior que recubra la mecha tena formas cilndricas, cnicas, esfricas, etc. Les deca que para leer por la noche utilizaban la palmatoria, que consista en una vela que se introduca por la parte inferior en un platito con un tubo ahuecado. Se pareca a los actuales candelabros, aunque tienen muchas velas. Javi pregunta al abuelo: "Y para alumbrarse en las fiestas familiares donde iba mucha gente? Con velas?". "No Javi, utilizaban el petroms. Te dir como funcionaba. Era un recipiente como los actuales camping-gas, donde se pona gasolina que ayudada por un bombeo de aire pasaba a una funda de amianto en que una vez prendida la llama se produce la luz". Ah! y tambin estaba el carburo, que era una especie de piedrita-carbn mineral que en contacto con el agua produce un gas que prendindole fuego produce luz. Se pareca a las actuales cafeteras-exprs, se pona el carburo debajo, el agua arriba goteando muy lentamente, el gas desprendido pasaba a travs de un tubito fino, en la punta se prenda fuego y produca luz. Haba que tener mucho cuidado porque solan explosionar. "Bueno... por hoy, queridos nietos, lo vamos a dejar. Otro da os contar mas cosas, que creo que nos estn llamando para cenar".

Gonzlez Expsito, C.L. y col. "Educacin Ambiental en Canarias". Consejera de Educacin (1985).

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EL PISO DE JAVI EN LA CIUDADJavi vive en un piso en Santa Cruz de Tenerife. Su casa est situada en el 8 piso de un edificio llamado ROMI, y en el edificio hay muchas viviendas iguales a la suya. Para trasladarse de su casa al colegio, pues estudia 2 nivel, tiene que coger primero el ascensor y luego la guagua. Todos los das pa