UNIDAD DIDCTICA

Grupo "Blas Cabrera Felipe"

Fenmenos elctricos

Fenmenos elctricos

INTRODUCCION

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. UNIDAD DIDCTICA

Fenmenos elctricos

Presentacin

Objetivos de la unidad

Relacin de actividades e Experiencias

Programacin

Gua didctica

Experiencias alternativas

Monogrfico: La electricidad en casa

Unidad complementaria: Electricidad

Lecturas:

Los pjaros y los cables de alta tensin

Magnetismo

Bibliografa

PRESENTACINSi tenemos en cuenta los conceptos que se pueden adquirir sobre electricidad y magnetismo en los diferentes estadios del desarrollo segn Piaget y de acuerdo con estudios realizados en Inglaterra (Shayer, M. y Adey, P.: "La Ciencia de ensear Ciencias" Narcea 1984), se tiene:

De un lado se ve la proporcin de nios en los diferentes estados de Piaget, en una muestra representativa de la poblacin britnica.

De otro lado parece que hasta los 14 aos cerca de un 80% de los alumnos se encuentran en un estado "2B-concreto avanzado" y slo una minora (20%) llega al esta "3A-formal inicial", por lo que entonces el alumno es capaz de captar:

Las bombillas se encienden cuando estn conectadas a pilas.

Cuanto ms se ilumina una bombilla tiene mayor energa.

Las pilas son almacenes de energa.

La corriente elctrica corro transporte de energa.

Hay aparatos que miden magnitudes de "diferencia de potencial" y de "intensidad de corriente".

En este nivel de aprendizaje' sera deseable que llegaran los alumnos al B.G. En el caso de que no se haya llegado a esta situacin habramos de realizar un diagnstico inicial del estado en que se encuentra el chico y a partir de aqu disear una programacin para conseguir este primer escaln.

Superada esta primera fase de programacin y cubiertos sus objetivos a travs de la programacin ejercitada (que tericamente la podra sobrepasar el alumno en EGB), estaramos en condiciones de iniciarnos en un segundo estadio de concepcin del aprendizaje de la electricidad-magnetismo y que plantearemos ms adelante. Ahora matizaremos ms las caractersticas de este primer nivel que denominamos "Fenmenos elctricos".

En este primer nivel de programacin creemos que se podra obviar hablar a los alumnos de partculas elementales de carga (electrones), lo que no es contrario a poner de manifiesto la naturaleza elctrica de la materia y la evidencia de la existencia de dos tipos de carga elctrica.

naturaleza elctrica de la materia.

idea intuitiva de carga elctrica.

existencia de dos tipos de carga elctrica. Los alumnos, muy a nuestro pesar, disponen de una serie de preconceptos sobre el tema, y son estas ideas previas prejuicios que tienen al respecto de cualquier "verdad cientfica" que queramos introducir. Ms que dar las verdades cientficas corro se hace en la enseanza tradicional suponiendo que son aprendidas, aceptadas y asimiladas por el alumno, lo que se hace es detectar las ideas del alumno, procurando intervenir el profesor para que las explicite, hacerlo dudar, reordenarle sus preconceptos y prepararlo a evolucionar.

Un planteamiento importante es que aunque no queremos darle carga conceptual no apropiada con su edad, tampoco queremos dejarlo en el mbito de desarrollar solo las destrezas, habilidades y- vocabulario que conlleva el tema, pretendiendo ser nicamente utilitarios al querer formar slo al usuario, consumidor o productor. Pretendemos ir ms all, an siendo simplistas en conceptos, queremos formar a un individuo que se cuestione las cosas y comprenda porqu suceden y cubrir las etapas del mtodo cientfico hasta donde es posible por desarrollo evolutivo del alumno.

Otro punto con el que podemos disentir con otros docentes es la concepcin de la electricidad y del magnetismo como fenmeno conjunto; es as como se presenta en la realidad y es as como queremos que camine el alumno en sus primeros pasos. De otra parte esta unidad no por llamarla - electricidad-magnetismo puede ser rimbombante impresionable por su nombre. Lo importante no es la denominacin sino, qu se ensea, cmo se hace y cundo se aprende.

En esta lnea tambin creemos oportuno el concebir la electricidad-magnetismo como una faceta de la ENERGA en su conjunto, siendo este uno de los mecanismos de transporte o transferencia de energa. fenmeno simultneo electro-magntico

mecanismo transporte de energa: electricidad-magnetismo As pues se pretende relacionar la electricidad con la energa de todo tipo, cmo los fenmenos elctricos y magnticos se presentan conjuntamente pudiendo la electricidad producir efectos magnticos y los fenmenos magnticos encaminar una corriente elctrica. la electricidad genera magnetismo

el magnetismo genera electricidad El modelo de la electricidad corro "fluido elctrico" de Franklin, es un tpico didctico tan usado y alejado del hecho real que induce una serie de conceptos errneos imposibles de quitar ms adelante: la corriente fluye, por los cables va una sustancia elctrica, smil hidrulico de la diferencia de potencial, etc. En este nivel no es adecuado converger en ningn modelo acerca de la corriente elctrica.

Es interesante introducir solamente el trmino "diferencia de potencial" por coherencia con futuros estudios que puedan realizar los chicos. Relacionarles que "cada de tensin", "tensin" y "voltaje" son trminos tcnico-industriales equivalentes pero inapropiados.

No creemos al alumno capaz de pasar de una concepcin operacional de la intensidad y de la diferencia de potencial. Son magnitudes que el alumno comprueba que se usan para medir 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 muy difcilmente se va a pasar de este rango en el segundo nivel ya que se estima que en ste slo un 10% de alumnos 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.

Por todo lo dicho, es manifiesto que se trata de presentar una enseanza de los problemas elctricos bajo el epgrafe "Fenmenos elctricos" con un idea globalizante e intregradora conectando con las unidades de aprendizaje que al alumno haya podido abordar con anterioridad, tales como "Fuerzas en la Naturaleza", "Estados de Agregacin y Constitucin de la Materia", "Energa", "Reacciones qumicas' para comentar todas las actividades y experiencias que all se hicieron relacionadas con el tema actual y en todo caso, si hubo en aquellos momentos falta de tiempo para abordar lo por necesidades de la programacin, ahora retornamos el relevo y nos conectamos con todos los campos de la Fsica y Qumica. Es precisamente aqu donde reside lo ms importante de nuestro planteamiento, ya que es prioritario conocer las interrelaciones del tema elctrico antes que conocer puntualmente cualquier cuestin.

Hemos presentado en "Fenmenos elctricos" con aquellos objetivos ms genricos y primarios que creemos prioritarios; pero acompaamos una coleccin de experiencias alternativas para sustituir los propuestos, o bien adecuar la programacin de otra manera, segn el estadio de llegada del alumno, y cubriendo en algunos casos otros objetivos como podan ser: Conocer el aspecto convencional de carga positiva y negativa. Conocer la cuantificacin de la carga elctrica. Unidad de carga elctrica.

Conocer el principio de conservacin de la carga elctrica. Comprobar que la electrizacin es un fenmeno energtico. (para reparar las cargas hay que consumir energa)

Comprender que la corriente elctrica se da en los tres estados de la materia de forma diferente.

Comprender que los generadores son transformadores y no productores de energa.

Definir el espacio perturbado donde se ponen de manifiesto las interacciones elctricas.

Evidenciar experimentalmente la existencia de interacciones magnticas que dan lugar a fuerzas.

Analizar interacciones magnticas atractivas y repulsivas simultneamente.

Poner de manifiesto el campo magntico usando limaduras de hierro.

OBJETIVOS DE LA UNIDAD "FENOMENOS ELCTRICOS"

Poner de manifiesto la naturaleza elctrica de la materia

Comprobar la existencia de "carga elctrica".

Relacionar energa y electricidad.

Relacionar electricidad y magnetismo.

Describir el efecto de una corriente elctrica sobre una aguja imantada.

Comprobar experimentalmente la produccin de corriente elctrica.

Relacionar la electricidad detectada en las experiencias con la corriente elctrica del entorno.

RELACION DE ACTIVIDADES Y EXPERIENCIAS

E. Fuerzas cotidianas (Fuerza naturaleza).

E. Pndulo electrosttico.

E. Electrizacin por contacto y por induccin.

E. Construccin de un electroscopio.

E. Funcionamiento del electroscopio.

E. Globos electrizados.

E. Los peridicos echan chispa.

E. Fenmenos elctricos elementales.

E. Fuerza entre dos esferas cargadas.

E. Cmo recubrir de cobre cualquier moneda mediante electrlisis.

E. La interaccin magntica.

E. Los alrededores del imn.

E. Construccin de una brjula.

E. Cmo visualizar la influencia magntica de la corriente elctrica?

E. Electrlisis casera (Reacciones Qumicas).

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 (Energa).

E. Nombre de Pila?: Volta: Pila de monedas (Reacciones Qumicas).

E. Fabricacin de una pila con zumo de naranja (Exp. Laboratorio: Conduccin en bebidas).

E. Medio limn como pila (Exp. Laboratorio: Conduccin en bebidas).

E. Pila de frutos y zumos (Reacciones Qumicas). E. Pila de Daniell (Reacciones Qumicas)E. Obtencin de energa elctrica a partir de energa qumica. (Reacciones Qumicas).

E. Experiencia de Oersted.

E. Galvanmetro elemental (miliampermetro).

E. Clavos imanados.

E. Construccin de un electroimn.

E. Imanes, brjulas y otros objetos atrayentes.

E. Fabricando imanes con cables y hierros.

E. Hilos de cobre aislados (Material laboratorio casero).

E. Fabricando corriente elctrica: Exp. Faraday.

E. Generador electromagntico.

E. Acumulador.

E. Construccin casera de un termopar (Calor - electricidad).

E. Clula fotovoltaica (luz - electricidad).

UNIDAD DIDCTICA: FENMENOS ELCTRICOS

Objetivos de la unidadActividades Experiencias

ContenidosTiempo

Poner de manifiesto la naturaleza elctrica de la materia.

Comprobar la existencia de "carga elctrica"

Relacionar energa y electricidad.

Relacionar electricidad y magnetismo.

Describir el efecto de una corriente elctrica sobre una aguja imantada.

Comprobar experimentalmente la produccin de corriente elctrica.

Relacionar la electricidad detectada en las experiencias con la corriente elctrica del entorno.

E. Fuerzas cotidianas (Fuer zas en la Naturaleza). E. Electrlisis casera (Reacciones Qumicas).

E. Nombre de pila?: Volta Pila de monedas. (Reacciones Qumicas).

E. Experiencia Oersted. E. Fabricando corriente elctrica: Exp. Faraday.

Naturaleza elctrica de la materia.

Corriente elctrica y efectos magnticos.

Produccin de corriente elctrica

Bibliografa S h a y e r, M. y Adey, P.: "La ciencia de ensear Ciencias ': Narcea (1984)

Nuevo Manual de la Unesco para la Enseanza de las Ciencias. Unesco. Edhaza (1985).

Echenique, Glez., l.; Snchez, E.; Gonzlez Lpez, J. y Bort, F. "Ciencias Naturales: energa, fuerzas, movimiento, electricidad, magnetismo y luz": Doc. interno Reforma ciclo Superior EGB. Ciencias Experimentales (1986).

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

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

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

Martn Miranda, J.F. y Fernndez Gonzlez, J. "Material del laboratorio casero". : Doc. 86/11 Reforma de las Enseanzas Medias en Ciencias Experimentales. Abril (1986).

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.: "La corriente 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 la Cruz. Prcticas de electricidad 1981.

Asimov, Isaac: "Enciclopedia biogrfica de la ciencia y la tecnologa" . 404-10 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 experimental del rea de ciencias de la naturaleza. Ncleo I. Las fuerzas de la naturaleza. Servicio de Publicaciones del MEC. (1981).

Fenmenos elctricos

GUA DIDCTICA

Queremos llamar la atencin sobre una magnitud constitutiva de la materia que se conserva en todos los procesos estudiados hasta la actualidad. Se trata de la carga elctrica. Sin embargo, dado que la materia es elctricamente neutra, sta no resulta inmediata, sino que se precisa perturbar la materia para que manifieste su naturaleza elctrica.

La forma ms sencilla de perturbar este equilibrio es por frotamiento. Es ese caso los cuerpos frotados manifiestan fuerzas entre ellos. Mientras que las fuerzas gravitacionales son siempre atractivas, no sucede lo mismo con las fuerzas electrostticas.

Son precisamente las fuerzas electrostticas las que permiten detectar la existencia de cargas elctricas no compensadas.

Cuando la carga elctrica se transporta a travs de un conductor (slido, lquido o gaseoso), se tiene entonces una corriente elctrica.

EXPERIENCIA

Fuerzas cotidianas Fundamento

Son innumerables los ejemplos que se presentan a nuestro alrededor de fuerzas; muchas de estas fuerzas son reproducibles, es decir, pueden ser provocadas para experimentar.

Material

-Trozo de plstico o tubo bolgrafo

-pedacitos pequeos de papel

-virutas de Fe

-imn

-plastilina

-boliche

-pao de lana

-hilo de coser -clip

-alfiler

-varilla madera

-hoja papel

Descripcin

Ensayar con imn y virutas la intensidad de atraccin, la distancia, la accin a travs de un papel, etc.

Colocar la plastilina sobre una superficie lisa y describir los resultados de aplicarle distinta y/o diferentes fuerzas.

Analizar las causas de movimiento de un boliche y comprobar que en todos los casos siempre hay detrs el efecto de una fuerza.

Frotar con un pao de lana cualquier barra de plstico y acercarla, sin llegar al contacto, a un chorro fino de agua. Explicar lo sucedido. Repetir el ensayo con papeles muy pequeos.

Construye un molinete de papel y sujtalo a una varilla fina por medio de un alfiler. Soplar o moverse rpido con el molinete en la mano.

Coloca un imn sobre una caja de fsforos colocada vertical-mente y ata un clip con un hilo de coser a algn punto fijo. Acerca el imn-caja de fsforos al clip sin llegar a tocarlo, procura que ste se levante y permanezca en el aire tensando el hilo.

CuestionesSucede lo mismo con la plastilina que con una goma de borrar?

Qu fuerzas son las que actan en el molinete? Quin hace que permanezca el clip en el aire?

El poltico y cientfico norteamericano Benjamin Franklin (1706-1790) no se imaginaba el peligro que corra cuando en 1752, durante una tormenta, vol una cometa con un alambre puntiagudo en su extremo superior. Cuando Franklin cogi con la mano el soporte metlico al que estaba unido el hilo de la cometa, salt una chispa elctrica. As se demostr por primera vez que los rayos de las tormentas eran autnticas descargas elctricas.

El descubrimiento de Franklin, analizado posteriormente, demostraba que, en las nubes de tormenta, los remolinos de viento aumentan la friccin de las partculas de aire entre s y de las partculas de aire con motas de polvo en suspensin, con partculas de hielo, etc.

Esta friccin hace que las nubes se electricen, lo mismo que se electriza u bolgrafo al frotarlo contra la lana de un jersey. Llega un momento en que la carga elctrica de las nubes tormentosas es tal que se producen descarga hacia la tierra, cuya carga elctrica es mucho menor que la de las nubes. Lo rayos son estas descargas elctricas sbitas que van de las nubes a la tierra.

Franklin aplic pronto en la prctica su descubrimiento. Saba que los metales tenan cierta afinidad por la electricidad y. demostr que una vara larga de metal colocada en lo alto de un edificio atraa los rayos durante las tormentas. Conect la vara metlica con el suelo y as invent el pararrayos, que desde entonces ha librado del incendio y la destruccin gran cantidad de edificios.

Las tormentas y el pararrayos

Experiencia

Una electrlisis casera

Fundamento

Cuando la corriente elctrica continua (por ejemplo, de una pila) pasa a travs de una disolucin de una sal, o por agua acidulada, se produce en los electrodos reacciones qumicas apareciendo nuevas sustancias. Si es el caso de agua acidulada con cido sulfrico esta se descompone en oxgeno e hidrgeno. (Ver experiencia. "Electrlisis del agua" en la unidad didctica de Estados de Agregacin).

Material

1 pila de 6 voltios

cables de la luz u otros.

2 trozos de minas de lpiz o lpices muy afilados.

1 vaso

4 clips

trozo de cartn

Descripcin

Llenar un vaso con agua hasta 3/4 de su volumen. Aadirle un puado de sal o un poco de vinagre. Con el cartn hacemos una tapa al vaso que sobresalga un poco de ste y con un alambre o tijera se le hace un agujero de dimetro menor que las minas de lpiz o de los lpices afilados que usemos, con la finalidad de que el cartn trinque la posicin de los electrodos. Con los 4 clips tratar de que hagan el mayor contacto posible los extremos pelados de los cables y los bornes de la pila en un caso y las minas en otro.

Cuestiones

Qu ocasiona la corriente elctrica?

Describe lo que observas en los electrodos. Qu ser lo que se produce en los electrodos?

Cmo averiguaras la identidad de las sustancias aparecidas?

Consulta un texto o un libro de consulta y trata de poner las reacciones que suceden.

Experiencia

Nombre de pila?: Volta. Pila de monedas

Fundamento

Las experiencias del profesor de anatoma italiano Galvani (1777-1798), sobre las contracciones sufridas por la pata de una rana al tocar el msculo y nervio correspondiente, con dos metales distintos unidos entre s.

El hecho de que poniendo en contacto la lengua con los extremos de dos barras de metal unidas entre s por el otro extremo, se aprecia una sensacin desagradable (observacin anloga seguramente habrn realizado los alumnos cada vez que quieren averiguar si una pila esta cargada o no, tocndola con la punta de la lengua en un borne)

Estos hechos experimentales de la poca fueron en los que se bas Alessandro Volta (1745-1827) para conseguir la produccin de corriente elctrica por primera vez mediante un dispositivo conocido corro "pila".

Volta demostr a Galvani que la electricidad "no era un atributo de los animales, corro ste crea, sino que en estos, el nervio y el msculo no hacen otra cosa sino responder a un estmulo exterior. Volta demostr que ese estmulo o accin elctrica era producido al introducir los extremos de dos metales distintos en una disolucin salina y hacer que se tocaran en el otro extremo; en el caso de los animales la corriente elctrica se produce por el contacto del cuerpo con dos metales distintos, separados por algo con un lquido conductor.

A partir de estas ideas y experiencias Volta construy en 1793 un dispositivo conocido corro "pila de Volta" formada por una columna de discos de cobre alternados con otros de cinc, entre los cuales estaba dispuesto un pao humedecido con agua salada.

A= cobre Z= cinc

papel humedecido

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

Con el invento de Volta comienza la poca moderna de la electricidad, pues los cientficos dispusieron desde entonces de un aparato que garantizaba el flujo continuo de corriente elctrica. Durante mucho tiempo la pila de Volta fue el nico generador utilizado, pero su inventor no supo darse cuenta de que la produccin de corriente iba asociada a una reaccin qumica. Material 1 miliampermetro, conductmetro o voltmetro.

trozos de metales diferentes (Cu, Zn, Pb, etc.).

sal, vinagre, o disolucin salina

2 clips o cocodrilos de conexin cables

1 vaso

duros

pesetas

Procedimiento

Contribucin 1. Tratar de construir una pila elemental de Volta con dos trozos de metales sumergidos en un vaso con un poco de sal o vinagre. Conectar los metales con los clips y cables al aparato registrador de corriente.

Contribucin 2. Coger dos monedas de distintos metales, una peseta y un duro, por ejemplo, y limpiarlos muy bien con papel de lija fino y agua jabonosa o acidulada. Recortar luego un trozo de papel secante de modo que se obtenga un crculo algo mas grande que las monedas. Mojar este papel con agua salada o con vinagre y colcalo encima de una de las monedas y tpalo con la otra y aprieta el conjunto entre los dedos. Conecta ambas monedas a los terminales de un miliampermetro muy sensible y podrs apreciar que se mueve la .aguja del aparato"

Procedimiento

Preparar dos plaquitas, una de cinc y otra de cobre. Limpiarlas bien y lijarlas para que queden brillantes. Colocar un poco de agua en el vaso de ppdo. y aadirle unas porciones de sal (sal comn por ejemplo) , y agitar hasta disolverla bien. Introduce luego las dos plaquitas en la disolucin salina, sin que lleguen a tocarse, y conectar cada placa a uno de los bornes del miliampermetro (galvanmetro).

Cuestiones Detalla lo que sucede se produce corriente?

Al pasar un tiempo qu sucede? Por qu?

Si las dos placas son de cobre sucede lo mismo?

Sugerencia

Con la lmina de cobre lijada se intenta cubrir con papel de filtro lo mejor posible y se arrolla a su alrededor una cinta de magnesio procurando - que no toque en ningn momento a la lmina de cobre. Introducir esta lmina enrollada con papel en un vaso de precipitados con agua acidulada (H2S04 por ejemplo).

Conectar la lmina y la cinta separadamente a cada uno de los bornes de una bombilla de linterna.

EXPERIENCIAExperiencia de Oersted

QUINES ENGAAN A LAS BRJULAS?Fundamento

Los imanes eran ya conocidos por los griegos que llamaron magnetita al ms conocido de los minerales magnticos naturales. Tambin conocan los fenmenos provocados por las cargas elctricas (elektron es una palabra griega) Ambos tipos de fenmenos se consideraron como fenmenos independientes durante cientos de aos, hasta que en 1820, el dans Hans Christian Oersted, dando una leccin en la Universidad de Copenhague, tuvo la idea de poner una brjula cerca de un conductor que tena conectado a ambos polos de una pila. Veamos lo que pas.

Material

Una brjula

Conductor elctrico

Una fuente de corriente continua

Un interruptor

Procedimiento

Prepara un circuito en el que los cables que salen de una toma de corriente continua de la fuente de alimentacin terminen ene le interruptor. Si en este circuito cierras el contacto, la corriente pasar sin obstculos y, por tanto, en gran cantidad; esto es lo que se conoce como un cortocircuito y por ello, si cierras el circuito ms de un momento, el fusible de la fuente de alimentacin se fundir.

Pon la brjula encima de la mesa y pasa un cable sobre la brjula de manera que est alineado con la aguja. Cierra un momento el circuito y observa. Cambia la polaridad de los cables en la fuente de alimentacin y repite el experimento.Cuestiones

Al conectar, qu le sucede a la brjula? Las brjulas de tus compaeros estn orientadas en igual direccin?

Tienes alguna explicacin para el comportamiento de la brjula?

Cmo afecta a la brjula el que cambies la polaridad de los cables y, por tanto, el sentido de la corriente?

Si se aleja la brjula un poco, qu sucede? Explica la influencia de la distancia.

Qu pasa si es corriente alterna en lugar de continua?

Qu diferencia hay entre al corriente alterna y la continua para que ocurran estas cosas? Documntate en la bibliografa.

Si tienes el motor de un coche parado y enciendes las luces, podrs fiarte de lo que marque una brjula situada cerca de la batera? Explica tus razones.

Si ests en el campo, bajo unos cables de alta tensin, podrs fiarte de la brjula?

Qu es el paleomagnetismo?

Contribucin 1Si al igual que hicimos en la experiencia de Oersted, tomamos ahora el hilo conductor con aislante de plstico (si no tiene aislante, ha de estar barnizado para evitar el cortocircuito) y lo enrollamos alrededor de la caja de fsforos lo ms apretado posible, habremos fabricado una bobina.

Realiza el montaje del dibujo colocando una brjula paralela al eje de la bobina. Luego conecta el circuito.

Explica lo ocurrido. Semejanzas y diferencias con el caso de Oersted.

Repite la operacin separando ms la brjula. Qu ocurre? Habr influido el nmero de espiras?

Qu variables influirn en el efecto (campo) de las espiras sobre la brjula?

Lleva ahora la brjula a la otra cada de la bobina. Qu sucede? Qu deduces?

Contribucin 2

Si a la bobina que construimos le colocamos en el interior una aguja que est imantada sus desviaciones las pode mas registrar en una cartulina marcada y tendremos un sensor o testigo del paso de corriente, en un u otro sentido. Este chivato de corriente elctrica es un galvanmetro o miliampermetro elemental. De qu elementos consta? Cul es la funcin de cada una de las partes?

Algo sobre la experiencia de Oersted

Sugerencias al profesor Proveerse de abundantes fusibles para las fuentes de alimentacin. En el experimento de Oersted hacemos un cortocircuito y se consumen bastantes. Y siempre hay algn cable cruzado.

Las limaduras de hierro de los equipos suelen ser redondeadas. Es mejor que sean alargadas, provenientes de limar hierro, para que acten como pequeas brjulas.

Es muy interesante disponer de pequeas brjulas de 3 o 4 mm de largo para observar los campos.

En los campos magnticos creados por corrientes elctricas, es conveniente para el experimento de Oersted que el cable tenga la direccin N-S para que el par sobre la aguja de la brjula sea mximo.

Si se usan pilas, la experiencia debe realizarse durante poco tiempo, pues el consumo de corriente es grande y puede afectar a la carga de la pila.

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

EXPERIENCIA Fabricando corriente elctrica: experiencia de Faraday

Despus de que en 1820 Oersted mostrara que las corrientes elctricas podan crear campos magnticos, gran cantidad de cientficas comenzaron a estudiar esa relacin. En 1831, Michael Faraday se plante la posibilidad de que si la electricidad provoca un campo magntico, por qu un campo magntico no va a producir electricidad? As que dise un experimento para comprobar su hiptesis y el 29 de agosto de 1831 hizo este experimento:

MATERIAL.

Dos bobinas.

Dos imanes.

Un miliampermetro (preferentemente con cero central y escala a ambos lados).

Ncleo de hierro.

Cable de cobre

Interruptor

Procedimiento 1

Conecta la bobina al miliampermetro e introduce el imn en la bobina. Hazlo a diferentes velocidades, en diferentes sentidos, con uno o dos imanes. Acta tambin moviendo la bobina y dejar quieto el imn. Procura que el miliampermetro est lo suficientemente alejado de la bobina de ensayo para que el imn no interfiera con l.

En realidad, Faraday no hizo este experimento, sino el siguiente:

Procedimiento 2

Prepara un electroimn, con su fuente de corriente continua y un interruptor para ponerlo en funcionamiento. Pegado al extremo del electroimn coloca la bobina de ensayo conectada al miliampermetro tal y como la montaste en el experimento anterior. Abre y cierra el circuito. Prueba a cambiar la polaridad del electroimn.

Cuestiones Qu ocurre cuando: a) introduces el imn muy rpido; b) introduces dos imanes juntos; c) introduces un imn muy lentamente.

Cmo afecta a la corriente elctrica obtenida el modulo y el sentido de la velocidad del imn?

Sustituye el miliampermetro por una bombilla de 6 V. Introduce y saca el imn de la bobina, primero lentamente y luego con rapidez. De qu depende conseguir una energa suficientemente grande para encender la bombillita?

Cmo afecta la intensidad del campo magntico a la intensidad de la corriente elctrica obtenida?

Si te ensean los dibujos de las lneas de fuerza de dos campos magnticos, cmo distinguiras cul de ellos es ms intenso?

Cmo afecta el sentido de los imanes, y por tanto del campo magntico, al sentido de la corriente elctrica?

En el segundo experimento, al pasar la corriente por el electroimn, obtenemos corriente en la bobina? Fjate que en ese experimento la bobina y el electroimn estn inmviles. Cmo se comportan las lneas de fuerza en este experimento?

Cul puede ser la causa de ese ruido que se oye a veces en los altavoces de las radios o de los equipos de msica cuando enciendes o apagas la luz de una habitacin o pones en marcha un molinillo de caf o una batidora?

Algo sobre la experiencia de FaradayEl conjunto de experiencias y actividades sobre electromagnetismo est encaminado a interpretar la produccin de corrientes elctricas como el efecto de que un conductor corte un campo magntico, representado este por lneas de fuerza.

Por ello, se hace especial nfasis en la representacin de campos magnticos mediante lneas de fuerza y en que su concentracin indica la intensidad del campo, objetivos de los que se ocupan las experiencias sobre magnetismo.

En el experimento de Faraday buscamos la idea de que las lneas de fuerza deben ser cortadas para obtener corriente elctrica, bien por que se mueve el conductor, bien por que se mueve el imn, bien porque, con imn y conductor inmviles, se mueve el campo (campos variables con el tiempo). Obsrvese que la combinacin de nmero de lneas de fuerza (intensidad del campo) y rapidez del corte (velocidad del conductor) nos lleva a una aproximacin a la variacin del flujo magntico, que en rigor est relacionada con la fuerza electromotriz ms que con la intensidad de corriente.

Una serie de experimentos realizados en el siglo XIX y principios del siglo XX han puesto de manifiesto la estrecha relacin que existe entre los fenmenos elctricos y los fenmenos magnticos, y de esta relacin se han derivado numerosos avances tecnolgicos.

Oersted demostr que una corriente elctrica crea a su alrededor un campo magntico. Ms tarde se demostr que dicha capacidad de creacin de un campo magntico slo la tenan las cargas elctrica sen movimiento y no las cargas elctricas en reposo.

Faraday, por su parte, complet las experiencias de Oersted demostrando que un campo magntico es capaz de crear una corriente elctrica siempre que el imn que crea el campo magntico se mueva cerca de un hilo conductor.

Los generadores electromagnticos, los electroimanes y muchos aparatos que detectan y miden el paso de la corriente elctrica son algunas de las numerosas aplicaciones derivadas de los fenmenos electromagnticos.

LOS PJAROS Y LOS CABLES DE ALTA TENSION

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?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.Fenmenos elctricos

EXPERIENCIAS

ALTERNATIVASEXPERIENCIAPndulo electrosttico

FundamentoSi los cuerpos se pueden electrizar, es decir manifestarse poseedores de carga elctrica, deberamos tener algn "avisador" de que el cuerpo est electrizado. Busquemos el instrumento ms elemental que nos cumpla este servicio.

Material

- base soporte

- nuez doble

- esferas de poliestireno

mdula de ronco

plstico

pulpa de papel - barra madera o pinza madera

- hilo

- aguja

- barra plstico o lacre

- pao de seda

- pao de lana

Descripcin

Prepara varias esferas del material disponible para ellas, por ejemplo poliestireno, y atravisalas con una aguja para pasarle un hilo que permita colgarlas de una barra aislante de madera suspendida en lo alto de un soporte. Hemos construido as un pndulo electrosttico.

Acerca la barra de vidrio a la esfera. Qu ocurre?

Frota a continuacin la barra de vidrio con un pao de seda y acrcala a la esfera. Qu sucede?

Toca la esfera con la mano para descargarla.

Repite la experiencia anterior usando la barra la lacre o plstico y frotando con el pao de lana.

Producen interaccin los cuerpos no electrizados en la esfera del pndulo?

Qu produce la electrizacin? Qu energa se usa para la transformacin en energa elctrica? Qu transformaciones energticas hay?

Por qu se descarga con la mano?Cuelga del soporte aislante dos esferas, a la misma altura y separadas 1 cm. Frota con el pao de seda la barra de vidrio y acrcala por debajo de las dos esferas, de forma que toque a ambas simultneamente. Retira la barra de vidrio y observa la interaccin de las dos esferas.

Descarga las esferas tocndolas con la mano.Repite la experiencia con la barra de plstico y el pao de lana.

Cmo es el estado de electrizacin de las dos esferas, en cada caso?

La interaccin es atractiva o repulsiva? Descarga con la mano ambas esferas.

Frota la barra de plstico con lana al mismo tiempo que otro compaero frota la de vidrio con seda. Acerca ambas barras simultneamente hasta tocar cada uno de ellas una de las esferas. Retirar la barra y observar lo que sucede.

Adquieren las esferas distinto estado de electrizacin?

Cmo son las interacciones elctricas?

Qu denominacin recibe cada tipo de electrizacin?

Qu nombre se le suele dar a la zona donde se dejan sentir las interacciones elctricas? Desde muy antiguo y de forma arbitraria se le asign el signo + a la 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 frota con un pao, se le asign el signo - : electricidad negativa.

Las designaciones son arbitrarias, en s no tiene nada de + - segn el concepto de n entero + - que nosotros poseemos; pero lo que si poseen ambas electricidades es propiedades opuestas:

"Dos cuerpos cargados con electricidades de signo contrario se atraen y si estn cargados con electricidades del mismo signo se repelen".

TIPOS DE ELECTRIZACIN

a) por frotamiento

b) por induccin o influencia

A un cuerpo neutro se le acerca otro cargado elctricamente que induce en el primero cargas elctricas.

Cuerpo

neutroCargado negativamente

Mientras dura la presencia del cuerpo electrizado (sin contacto) se encuentra cargado el otro cuerpo con carga opuesta a la que pone el inductor.

Una vez se separan se vuelve a la situacin inicial.

Cuerpo

neutrolejosInductor cargado negativamente

c) por contacto

Al ponerse en contacto, el cuerpo cargado transmite parte de su carga elctrica al otro.

neutro cargado negativamente

EXPERIENCIAElectrizacin por contacto y por induccin

FundamentoParece que lograr la electrizacin esttica de un campo no conductor, o es decir dotarle de carga elctrica inmvil y asociada a este cuerpo, de forma que no pueda transferirse, se puede lograr de distintas maneras: por frotamiento, por contacto, por induccin.

Material - pndulo electrosttico

- alambre de cobre ~ 5 cm

- plastilina

- tubo de bolgrafo

- mechero

- barra de vidrio

- pao de seda

- barra de ebonita o plstico

- pao de lana

Descripcin"Contacto"

Acercar la barra de vidrio, frotada con seda, a la esfera del pndulo procurando no llegar a tocar la para evitar el "contacto".

Qu ocurre? Intntalo varias veces.

Descarga el pndulo con la mano por si tiene electricidad la barra de vidrio frotada ponla en contacto con la esfera; seprala. Trata de volver a poner en contacto vidrio y esfera. Qu ocurre?

Qu tipo de electrizacin ha adquirido la esfera? Qu se te ocurre para confirmar el tipo de electrizacin que tiene la esfera? Prueba a acercarle la barra de ebonita frotada con lana

Era correcta tu hiptesis sobre la electricidad de la esfera? Explica a que se debe..Descripcin 2 "Induccin"

Coloca sobre la base soporte el tubo de bolgrafo de forma vertical, sujtala a esta con plastilina. En el tubo se ha incrustado previamente, por la parte superior, el alambre de cobre caliente en forma horizontal.

Poner la esferilla del pndulo de forma que este a 1 cm con uno de los extremos del alambre de cobre.

Le ocurre algo a la esfera? Est electrizada?

Electriza la barra de plstico frotndola con el pao de lana y acrcala al extremo libre del alambre de cobre sin que llegue a tocarlo.

- Qu le ocurre a la esferita del pndulo electrosttico?

- A qu es debido esta interaccin?

- Cmo se desplazan las cargas, en el alambre de cobre al acercar a uno de sus extremos la barra de plstico electrizada? Realiza un esquema.

Si retiras la barra de plstico electrizada Hay alguna interaccin entre el cobre y la esferilla?De forma separada, carga el pndulo con electricidad negativa por contacto con la barra de plstico y por otro lado, acerca la barra plstica cargada al extremo del alambre y no la separes mientras tocas con un dedo el extremo opuesto del alambre de cobre, con lo cual pararan las cargas elctricas negativas a tierra, quedando el alambre electrizado positivamente (hecho este que compruebas con el pndulo cargado inicialmente).

EXPERIENCIAConstruccin de un electroscopio con hojas de platina.

FUNDAMENTACION: La carga elctrica neta en reposo puede estimarse a travs de la fuerza que sta ejerce sobre un cuerpo. Los cuerpos se pueden cargar elctricamente por diferentes mecanismos, siendo el ms sencillo, el simple frotamiento con otro objeto.

MATERIAL: Papel metalizado (platina de chicles o cigarrillos, etc.), trozo de cartulina, bolgrafo u otro material plstico (peine, etc.), trozo de tela de hilo, piel, etc., bureta con soporte y pinza, agua, vasito de precipitados, regla milimetrada.

PROCEDIMIENTO: a) para construir un electroscopio se necesitan materiales muy simples. Puedes construirlo con un trozo de cartulina, que puedes doblar como las solapas de un libro. En una de las hojas sitas un trozo de platina rectangular que doblas por su mitad, dejando su cara inferior pegada sobre la cartulina y la otra cara de la platina acostada sobre la anterior. Al acercar un cuerpo cargado (por ejemplo, un peine de plstico frotado en tu pelo) comprobars como la platina diverge de la horizontal. Mide con una regla la separacin del extremo respecto de la horizontal y repite la experiencia con diversos materiales.

b) Otro procedimiento sencillo para comprobar si un cuerpo est cargado consiste en llenar una bureta con agua. Situar un vaso sobre la mesa de forma que el agua que cae de la bureta lo haga en su interior rozando la 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 ms prximo a sta. Medir con la regla la separacin del agua de la vertical.

EXPERIENCIAFuncionamiento del electroscopio

FundamentoNo slo es interesante poder detectar la carga de un cuerpo y el tipo de sta, sino que adems en todo fenmeno se requiere cuantificar, es decir, saber cual es la magnitud de la carga.

Material

base soporte

pinza madera o barra madera

papel de aluminio

barra de plstico pao de lana

barra de vidrio

pao de seda

DescripcinMonta el electroscopio de la figura, usando soporte y pinza de madera, donde se incrustan dos tiras de papel de aluminio, muy estrechas, de unos 3 4 cm, de longitud.

Frota la barra de plstico con el pao de lana y acrcala al electroscopio de forma que toque simultneamente y por la parte inferior las dos tiras de papel de aluminio. Observa lo ocurrido.

Repite la operacin (descargando el electroscopio previamente tocando con la mano) pero ahora tocando con la barra electrizada la parte superior. Observa y anota las diferencias.

Frota con mayor intensidad la barra de plstico y, un sin descargar las tiras de papel de aluminio, vuelve a tocarlas nuevamente. Anota lo que le sucede a las tiras.

Se puede determinar con un electroscopio si un cuerpo esta cargado?

Qu clase de carga adquieren las lminas de aluminio al tocar las con la barra de plstico electrizada?

Y si se tocaran con vidrio electrizado? Qu pasara? Cuando se toca por segunda vez con la barra electrizada, qu efecto tiene? Una vez cargado el electroscopio con la barra de plstico acrcala hasta el contacto una barra de vidrio electrizada. Qu ocurre? Qu explicacin tiene el comportamiento de las lminas de aluminio?

Si tienes el electroscopio cargado, observable por la repulsin de las lminas de aluminio, toca la junta o sujecin de las tiras de papel de aluminio con la parte metlica de una lamparita de nen.

Se ha descargado el electroscopio?

Si el electroscopio esta cargado por qu se enciende la lamparita de nen al ponerla en contacto con la pieza que une las tiras de aluminio?

En ste caso, hay desplazamiento de cargas? Por qu se enciende y luego se apaga?

Cuando enciendes una bombilla en casa es el mismo fenmeno? Por qu permanece encendida la luz de casa?

EXPERIENCIAGlobos electrizados

FundamentoLa forma de electrizar los cuerpos por frotamiento puede ser variada (coches al rodar, peinarse, etc.) y los objetos sobre los que se manifiesta de uso habitual. Material

Globos de fiesta

trozo de lana o piel

hilo de coser

Descripcin

Hincha un globo y frtalo varias veces con el trozo de lana. Prueba a unirlo, sin tocar lo, a una pared, a una mesa, al techo, o a tu mano.

Hincha 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 mismo sitio el extremo de hilo de ambos globos, situndolos libres en el aire, sin contacto con otros cuerpos. Observa lo que les sucede.

Cuestiones

Qu le ha pasado al globo al frotarlo?

Por qu se pega a los objetos no electrizados? Qu relacin guarda con la electrizacin por induccin?

- Qu pasa despus de un rato pegado? Por qu?

Por qu actan as los dos globos electrizados?

Un da seco y despus de secar muy bien el pelo, tratar de peinarlo con un peine electrizado sucesivas veces. Qu sucede? Los coches se electrizan por el rozamiento con el aire. Cmo pueden perder esa electrizacin?

Con una bureta en alto se consigue un chorro muy fino. Si con un peine bien frotado (o cualquier barra de plstico frotada con lana) al acercar lo a un chorro fino de agua, ste se desva.

NOTA

Procurar que el ambiente sea seco! Si no, encender un secador durante un rato.

EXPERIENCIAPeridicos que echan chispa

FundamentoEl roce de cualquier cuerpo sobre un cuerpo (gato que se rasca en un pantaln de una persona, etc.) puede ocasionar fenmenos de electrizacin inesperados y por ello, en cierta forma, espectaculares.

Material

bolsa de polietileno (de basura o similar)

lmina plana circular de metal (tapa de lata)

peridicos

media nylon

trozo de lana

Descripcin

Coloca una hoja de peridico seca sobre una mesa. Frtala con la bolsa de poliestireno y colcale luego la tapa metlica en el centro de la hoja de peridico.

Levanta el peridico de la mesa tomndolo por sus bordes y otro compaero que acerque un dedo al disco de metal.

Repite la experiencia frotando el papel con una media de nylon y con un trozo de lana.

Cuestiones

Qu sucede al acercar el dedo?

Si el da est seco cuntos centmetros alcanza la chispa elctrica?

Qu sucede con el nylon y con el trozo de lana?

Qu material consigue mayor chispa?

EXPERIENCIAFenmenos elctricos elementales

FundamentoAl frotar algunos cuerpos, stos adquieren la propiedad de atraer fragmentos de paja, hojas o plumas. Este sencillo fenmeno de electrizacin fue conocido por los antiguos; el trmino griego que designa a estos cuerpos es electrn - de ah el nombre de electricidad con que se le conoce.

Cuando dos cuerpos se frotan entre s, una cierta cantidad de electrones de un cuerpo se transfiere al otro. El cuerpo que pierde de electrones queda cargado positivamente y el que los recibe, negativamente.Material

Tela de lana.

Tela de algodn.

Tela de seda.

2 barras metlicas.

1 pndulo elctrico. Un peine.

Hilo de nylon.

Varilla de vidrio

2 vasos de precipitados.

1 laminilla de acetato.

Descripcin

En esta experiencia se va a trabajar primero con cuerpos aislantes y ms tarde con cuerpos conductores.

Cuelga una barra de plstico de un soporte por medio de un hilo, de tal modo que pueda oscilar libremente -figura 1-; en ella vas a descubrir el comportamiento de las cargas elctricas frotando materiales aislantes. Coloca despus las barras en los vasos, junto a la esfera suspendida, como se indica en las figuras 2 y 3.Figura 1Figura 2Figura 3

Cuestiones Qu ocurre cuando se frota un peine con un pedazo de pao seco y se toca la barra que est colgando en la figura 1? Probar a frotar luego con otras telas y observar lo que ocurre.

Al frotar una .barra de vidrio con un pedazo de seda y acercarla a la barra suspendida, sta es atrada o repelida?

Qu conclusi6n sacas de las observaciones anteriores ?

Coloca una barra metlica sobre un vaso de vidrio en contacto con una esfera suspendida ligera y conductora -pndulo elctrico- como se indica en la figura 2. Toca el extremo de la barra metlica con una barra aislante cargada por frotamiento, qu ocurre con la esfera situada en el otro extremo de la barra metlica? Por qu?

Repite el apartado anterior pero, en lugar de una barra metlica, coloca una barra de vidrio, qu se observa? Por qu?

Sobre los dos vasos de precipitados, coloca dos barras metlicas tocndose por sus extremos y acerca una barra de plstico o vidrio cargada al extremo libre de una de las barras -figura 3a-. Con el plstico cargado, prximo a las barras, sepralas, desplazando uno de los vasos sin tocar el metal, por qu tienes que hacerlo as?

Toca la esfera -previamente cargada- con una barra y despus con la otra (figura 3c). Posteriormente expresa lo que se observa.

Qu se puede deducir? Por qu?

Por qu un cuerpo cargado elctricamente atrae siempre a uno neutro?

JIM DAVIS

EXPERIENCIAFuerza ejercida entre dos esferas cargadas

FundamentoEn la naturaleza existen varios tipos de fuerzas -gravitacional, magntica, elctricas, Para nuestro experimento tomaremos en consideracin la fuerza elctrica que interviene en el fenmeno de la atraccin y repulsin de los cuerpos.

Desde hace mucho tiempo se sabe que la fuerza de interaccin entre cargas elctricas depende de la distancia entre ellas y es proporcional a esas cargas. Despus de muchos experimentos se concluy que: "la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos y directamente proporcional al producto de esas cargas. Esto constituye la Ley de Coulomb:

( X (Q ( ..( qEnunciada en 1785

Material

1 pinza de tendedero.

1 pndulo elctrico.

1 esfera de plstico.

1 varilla de vidrio.

1 barra metlica. 1 regla de 30 cm

1 pedazo de tela de lana

1 pedazo de tela de algodn

1 peine

Descripcin

Suspende una esfera conductora ligera A como se indica en la figura 1. Crgala, utilizando una barra de vidrio o plstico, previamente frotada con los pedazos de tela. La esfera A se mover libremente mientras que B se mantendr fija. Mide el valor de L y x. En la figura 2 se muestra la relacin que existe entre la fuerza elctrica y el peso cuando el ngulo es pequeo.

Determinar Fe/Fg.

Como se sabe: Fe= K Qq/x2, donde K = 9 x 109 N m2/ C2.

Despejar Fe de la relacin Fe/Fg y sustituir en la frmula anterior. Calcular Q o q, ya que Q = q.

Cuestiones

En qu forma depende de x la fuerza elctrica entre las esferas del experimento?

Si la carga fuese la misma y la separacin se redujese a la mitad, de qu manera habra variado Fe/Fg?

En este experimento Q = q, por qu?

Qu cantidad de cargas elementales tiene cada esfera?

EXPERIENCIACmo recubrir de cobre cualquier moneda mediante electrlisis

FundamentoLa electrlisis es uno de los mtodos usados (aunque no rentable en algunos casos) para recubrir los materiales conductores con baos de metales, en capas muy finas. Las tcnicas y mtodos usados en el proceso se conocen como galvanoplastia.

Material

pila

cables conexin

clips de cocodrilo

monedas color plateado (5 ptas)

vaso ppdo.

sulfato de cobre

cucharilla o esptula

Descripcin

Llenar el vaso con agua hasta poco ms de la mitad de su volumen y disuelve unas dos cucharillas de CuS04Conecta dos hilos de conduccin con los bornes de la pila y en uno de ellos cuelga con un extremo, con una pinza de cocodrilo, la moneda de 5 pts. Procura que nunca llegue a contactar este cable con el otro cable de conexin!

Introduce los dos cables (uno con moneda y otro sin ella) con la disolucin de CuS04 durante unos 5 min. Saca luego los electrodos y anota sin observas algn cambio en la moneda.

Repite la operacin con otra moneda igual, pero ahora conectndola al otro cable, unida a su vez un electrodo diferente de la pila.

Cuestiones

En qu forma se encuentra el cobre en la disolucin de CuSO4? Qu le habr sucedido al cobre cuando aparece corro bao metlico?

Cmo se denomina el proceso oxidacin o reduccin? Y el electrodo de la electrlisis nodo o ctodo?

A qu polo de la pila estaba conectada la moneda?

Por qu en un caso la moneda se recubre de cobre y en el otro no?

Consulta y explica lo que es la galvanoplastia.

EXPERIENCIALa interaccin magntica

FundamentoDe todo el mundo es conocido el poder de los imanes, es decir, qu pueden lograr en sus alrededores, esto es, de qu forma se encuentra afectada la zona de su entorno por la posibilidad que tiene ste de "interaccin" con algunos materiales. Sistematizamos el efecto de los imanes.Material

2 imanes con extremos pintados de azul y rojo.

clavos

clips

hilo de cobre

imanes pequeos.

trozos de corcho

minas de lpiz

trozos de papel fino

tela

DescripcinColocar todos los posibles materiales disponibles y colocarlos encima de una mesa. Describir como acta un imn con cada uno de los materiales por uno de sus extremos. Repetir la operacin por el otro extremo del imn. Anota las similitudes y diferencias.

Acercar le un clavo a la parte central del imn y a cada uno de los extremos Qu sucede?

Con qu materiales se produce una interaccin?

En que partes de un imn es mayor la interaccin?

- Cmo funcionan los cierres de los muebles de cocina, armarios de bao, neveras, etc.?

- Hay zonas de un imn que no interaccionan?

Descripcin 2

Acercar dos imanes por los extremos del mismo color y luego por los extremos diferentes.

Comprobar con uno de estos imanes cules son las zonas correspondientes en los extremos de una serie de imanes pequeos

- Las interacciones magnticas, dependen de la distancia? Por qu?

Son siempre atractivas o pueden ser repulsivas?

Tienen que hacer fuerza con las manos para mantener enfrentados dos extremos iguales de imanes diferentes, a una cierta distancia? Por qu?

- Si le acercamos un brjula a un imn que le sucedera a sta? Vara el efecto con la distancia?

Coloca una brjula o imanes pequeos, en distintas posiciones y con un lpiz marca en la cartulina las lneas (de fuerza) que delimita alrededor del imn.

Sustituir el imn por un hilo de cobre arrollado en espiral formando una "bobina" que est conectada a un circuito de pilas.

Repite la experiencia con las limaduras y observa las similitudes y diferencias con un imn. Haz un dibujo-esquema.

EXPERIENCIALos alrededores del imn

FundamentoLas zonas de influencia de los imanes son muy fciles de visualizar utilizando trocitos de hierro, limaduras, que se imantan y se orientan en las -zonas de los alrededores del imn.

Material

2 imanes

limaduras de hierro

brjula o imanes pequeos.

plancha de plstico transparente papel adhesivo lpiz cartulina blanca

Descripcin

Despus de situar la cartulina encima de la mesa, colocarle encima un imn, y sobre l la placa de plstico transparente.

Esparcir sobre la placa las limaduras de hierro, golpeando intermitentemente la placa, Dibuja la figura que forman

las limaduras.

Repite la operacin colocando dos imanes con sus extremos iguales o diferentes colocados uno frente a otro, sujetos por papel adhesivo. Dibuja las figuras que forman las limaduras.

Colocar una brjula o bien imanes pequeos con los extremos dentro de las zonas de interaccin existentes entre dos imanes y dibuja con un lpiz, como en casos anteriores, el mayor nmero posible de lneas.

Las mayores interacciones de los imanes se manifiestan en sus extremos, guarda esto relacin con la distribucin de limaduras? Qu concluyes? Los dibujos de lneas obtenidos con la brjula, coinciden con las posiciones de las limaduras? Cules son las diferencias?

Cmo saber en que zona del espacio es mas intensa la interaccin?

Puedes concluir que una bobina se comporta como un imn?

Qu haras para conocer cual es el extremo N y S de la bobina?

La Tierra se comporta corro un inmenso imn, cuyas interacciones magnticas son muy dbiles. Si se deja que gire libremente la aguja magntica de la brjula, sta se orienta de forma que su extremo N seale siempre de una manera aproximada la situacin del Norte geogrfico. Esto sucede porque nuestro planeta como imn tiene su polo S situado en proximidades del norte geogrfico.

Los imanes

Desde hace muchsimo tiempo se conoce la propiedad que algunos cuerpos tienen de atraer objetos metlicos. Estos cuerpos, llamados imanes naturales, son minerales de hierro, y el ms abundante y conocido es la magnetita.

Con un imn natural es relativamente sencillo conseguir un imn artificial. Un clavo de hierro, por ejemplo, se convierte en un imn artificial si lo frotamos durante cierto tiempo contra un trozo de magnetita cuidando de hacerlo siempre en la misma direccin. Este proceso recibe el nombre de imantacin.

Por frotacin, los objetos de hierro pueden convertirse en imanes artificiales, aunque su capacidad magntica suele durar poco tiempo. En cambio, la corriente elctrica puede convertir los objetos de hierro en imanes permanentes.

Los imanes que se utilizan en la enseanza y en la investigacin de las Ciencias Naturales suelen tener forma de barra o de herradura.

Los polos de un imn.

Si colocamos limaduras de hierro cerca de un imn, vemos que el imn atrae muchas ms limaduras por sus extremos que por el centro. Estos extremos en los que se concentra gran parte de la fuerza de atraccin del imn reciben el nombre de polos. Todo imn tiene dos polos: el polo Norte y el polo Sur.

Dos imanes enfrentados por polos del mismo signo se repelen.

En cambio, dos imanes se atraen si se los enfrenta por polos de signo opuesto.

Cuando partimos un imn en dos trozos, los dos trozos resultantes desarrollan dos nuevos polos, uno Sur y el otro Norte, respectivamente. Es decir, todo imn tiene siempre un polo Norte y un polo Sur.

El campo magntico

El campo magntico es la zona del espacio donde un imn es capaz de influir sobre los objetos metlicos.

As, por ejemplo, si ponemos un imn en una mesa y junto al imn colocamos unos alfileres, veremos que cuanto ms cerca estn los alfileres del imn, con ms fuerza son atrados por ste: pero tambin observaremos que en cierta zona, relativamente alejada, el imn ya no es capaz de atraer los alfileres. As, pues, y del mismo modo que ocurre con todos los dems campos de fuerza, la intensidad de la fuerza de atraccin de un imn va decreciendo con el aumento de la distancia, hasta que dicha fuerza llega a anularse por completo.

EXPERIENCIAConstruccin de una brjula

FundamentoEl uso de la brjula corro material prctico no slo se limita al de la orientacin geogrfica sino que son innumerables sus utilidades en el campo de la tecnologa, sobre todo en el campo de las partes de aparatos de medir presencia de fenmenos elctricos y magnticos.

Material

imn potente de barra

hojilla de afeitar

lmina de corcho

plato o taza

aguja de coser

Descripcin

Montaje 1

Frota la hoja de afeitar contra el imn, en uno de sus polos, varias veces y siempre en el mismo sentido.

Una vez tengas la hojilla imantada clvala en la lmina de corcho, tal corro indica en la figura. Coloca este dispositivo con la hojilla en el plato con agua y comprueba que el sistema gira fcilmente. Cuando pare, la hojilla queda orientada en la direccin norte-sur.

Montaje 2. Tratemos de imantar una aguja de coser, bien coser hicimos en el caso anterior o enrollndole un cable alrededor (electroimn) que este conectado a un circuito. Marcar con colores diferentes, rojo y azul por ejemplo, los extremos de la aguja y despus de untarla con aceite o grasa (por ej. mantequilla), y colocarla en la superficie de la taza con agua. La aguja tambin poda atravesar la lmina de corcho de forma que pareciera un hilvanado o pespunte, quedando los extremos salientes por la parte superior. En cualquier caso la aguja se orientar en la direccin norte-sur. EXPERIENCIACmo visualizar la influencia magntica de la corriente elctrica?

FundamentoPara hacer una especie de radiografa de la zona de influencia (campo magntico) de los alrededores de un imn esparcimos limaduras sobre una cartulina o similar, que tiene debajo un imn. De la misma forma se refleja la interaccin entre dos imanes.

Tratamos ahora de hacer lo mismo, con limaduras, para visualizar el campo magntico originado por la corriente que circula por un hilo conductor.

Material

2 pilas (o fuente c.c.)

cables conexin

clips cocodrilo

hilo grueso de cobre (2 mm)

interruptor cartulina blanca

limaduras de hierro

brjula o pequeos imanes

4 tacos iguales de madera

spray pintura negra

Descripcin

Realiza un agujero para pasar el hilo de cobre por el centro de la cartulina. Coloca la cartulina encima de los tacos de madera y esparce las limaduras alrededor del conductor de cobre. Conecta con clips los extremos del hilo de cobre a la fuente de corriente, a travs de un interruptor.

Conviene golpear suavemente la cartulina mientras se tiene cerrado el circuito para que las limaduras se esparzan uniformemente.

Haz un dibujo-esquema de lo que observas.

Para conocer el sentido de las lneas (de fuerza) debemos utilizar una serie de imanes pequeos o brjulas colocados encima de la cartulina. Haz un dibujo-esquema de lo observado.

"En todo imn las lneas de fuerza salen del polo norte y entran por el polo Sur".

Invierte las conexiones de las pilas, para cambiar el sentido de la corriente elctrica en ambas situaciones ensayadas anteriormente. Detalla qu les sucede a las limaduras y a los pequeos imanes o brjulas.

Prepara un mural con las huellas del campo magntico de un conductor, para lo cual roca la cartulina sobre la que se han distribuido las limaduras con un spray de pintura negra, a una distancia de unos 70 cm. Una vez seca la pintura quita las limaduras de la cartulina (golpeando un poco la cartulina).

Descripcin 2

Prepara el hilo grueso de cobre con una forma circular, enrollndolo alrededor de un bote de conservas cualquiera. Marca la cartulina en los dos puntos de corte y agujerendola para que consiga atravesar la espira el plano de la cartulina donde esparcirs las limaduras y montars el circuito anterior. Repite el proceso anterior.

Graf, R. "Experimentos Elctricos".

Ed. Labor Juvenil.

MAGNETISMO

INTRODUCCIN

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.

CMO LEER TU BRJULA

Materiales 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.

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.

EXPERIENCIAELECTROLISIS DEL AGUA

Descomposicin en oxgeno e hidrgenoFundamentoEl carcter conductor aislante de una disolucin se detecta por su comportamiento al paso de la corriente. La presencia en disolucin de iones capaces de transportar la corriente elctrica, determina que la disoluci6n en cuestin sea conductora, mientras que disoluciones en las cuales las especies en disolucin sean molculas impedirn el paso de la corriente, y demarcarn un cierto carcter aislante.

Al pasar la corriente elctrica continua de una pila (4,5 V) a travs de agua acidulada, se produce en los electrodos un burbujeo. La electricidad produce transformacin y descomposicin de las sustancias; en el caso del agua sta se descompone en los elementos constituyentes. En un electrodo se produce oxgeno y en el otro hidrgeno.

Material

fuente de corriente continua (4,5 6 V) Agua destilada 6 vasos de precipitados de 1/4 litro

cido

Hilo conductor

2 tubos de ensayo

Bornes de carbn, clavos o el propio hilo conductor

Bombilla pequea con portalmparas Descripcin

Monta el circuito esquematizado en la figura empleando una bombilla de tensin adecuada. Los mismos bornes pueden servir de soporte a los tubos de ensayo recolectores.

Cuando haya transcurrido un tiempo saca los tubos de ensayo y tpalos con un corcho (si dispones de un voltmetro de Hoffman, basta con usar las buretas invertidas).

Cuestiones

Por qu el agua pura no es buena conductora?

Ser conductora el agua del grifo?

Qu condiciones debe cumplir una disolucin para ser conductora? Prepara una serie de disoluciones de: azcar, NaCl, NaOH, alcohol, benceno, glicerina, urea, cido actico, etc., y comprueba la conductividad de cada una. Lava bien el vaso y los electrodos con agua destilada, cada vez que se cambie de disolucin.

Son iguales los dos gases? Cmo se puede explicar si proceden de la misma sustancia?

Voltmetro de Hoffman

Acrcale un fsforo encendido (delante del profesor!) a cada uno de los gases de los electrodos y describe el comportamiento. Cmo se ha comportado cada uno de los gases?

Cul ser el oxgeno y cul el hidrgeno?

Usando un voltmetro de Hoffman o graduando los tubos de ensayo se pueden medir los volmenes de gas desprendido por los milmetros al desciende el agua segn avanza la electrlisis. En este caso, qu relacin guarda el volumen de oxgeno con el de hidrgeno producido?

Registra el volumen de gas obtenido en cada uno de los electrodos con el tiempo. Representa grficamente cada uno de estos volmenes con el tiempo:

Si se hiciera la electrlisis con agua de mar qu sucedera? Comprubalo. Por qu se obtiene cloro y lejas? Bibliografa Paraira, M.: "Laboratorio: gua general de prcticas de Qumica" HORA. (I981).

Nota

Una reaccin qumica puede provocar una corriente elctrica (clulas galvnicas o pilas) y una corriente elctrica puede provocar una reaccin qumica (clulas electrolticas). En ambos casos se usan electrodos, y los que en un caso son + en el otro van a son -, por lo que la terminologa de signos es confusa. Lo que es inalterable en cualquier de los casos es que en el Ctodo se verifica una Reduccin (fjense en las dos consonantes) y en el nodo la Oxidacin (fjense en las dos vocales); cualquiera que sea la situacin siempre se da as.

Las tendencias actuales, segn Normas Internacionales, van hacia usar nicamente los trminos ctodo/reduccin asociados, as como nodo/oxidacin, abandonando los trminos positivo y negativo.

Esta experiencia se puede hacer casera, con dos lpices muy afilados en los extremos, cables y una pila grande de 6 V Prubalo.

EXPERIENCIAElectrlisis del cloruro de cobre (II)

FundamentoLa electricidad es una de las causas de procesos de descomposicin de muchas sustancias, mediante un proceso denominado electrlisis. Aparecen de esta forma, y como resultado del proceso, una serie de depsitos que son el fundamento de los galvanizados, baos de metales, etc.

Material

Fuente de alimentacin de 6 V o 12 V

Juego de electrodos de grafito

Cables conexin

2 pinzas cocodrilo

2 tubos de ensayo Agitador

Cloruro de cobre (II)

2 pinzas, nueces y soporte

Vaso de precipitados de 250 cm3

DescripcinPreparar 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 tambin llena con la disolucin.

Conectar la batera y dejar que pase la corriente durante varios minutos.

Cuestiones

Por qu ha sido necesario poner en el nodo el tubo y lleno de disolucin?

De qu propiedades se caracteriza el gas producido?

Del gas desprendido en el nodo se dice que tiene olor a "piscina. Sabes por qu? Quin huele a quin? Para qu se usa el gas?

Qu se ha depositado en el otro electrodo, el ctodo? Qu color tiene?

Qu hacer para comprobar que hay un depsito en el ctodo?

Busca en algn texto las reacciones que se han producido en los electrodos.

Si hubieses usado una disolucin de CuBr2 qu gas se obtendra?

Disea una experiencia en que la disolucin a electrolizar sea de cido clorhdrico concentrado. Qu gases se producen ahora? Qu resulta en el nodo? Y en el ctodo?

EXPERIENCIAENERGA ELCTRICA

FundamentoAunque los fenmenos elctricos son muy antiguos, las utilizaciones de la energa elctrica por parte del hombre se han generalizado recientemente. Es la energa la causa de los mayores cambios en nuestra sociedad.

Sugerimos que el alumno haga un listado de todas las transformaciones que la energa elctrica experimenta en su casa: alumbrado, calentadores elctricos, lavadoras, etc.

Material

Enchufe de corriente Bombilla de linterna y portalmparas

Pila de 4,5 V. (de petaca)

Cables de conexin

Pinzas de cocodrilo

Bombilla de 220 V - 40 W con su portalmparas

Descripcin

a) Conectar la bombillita de linterna a la pila de 4,5 V utilizando dos cables que cierran el circuito. Hacer un pequeo informe de lo observado: iluminacin de bombilla, calentamiento, etc.

b) Conectar la bombilla de 220 V - 40 W a un enchufe de corriente casero. Anotar las observaciones de la experiencia y compralas con el caso a).

Cuestiones

Quin genera la energa en el caso a? Y en el caso b?

En qu se transforma la energa elctrica en los casos a y b?

Quin consume ms energa a) o b)? Cmo podras averiguarlo? Por qu se pone rojo el filamento de las lmparas?

Cul es la base de un soldador elctrico? Por qu no se pone rojo el hilo de estao-plomo al pasar la corriente?

Por qu debe hacerse un vaco" en el interior de las lmparas?

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 campinggas, 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 piedritacarbn mineral que en contacto con el agua produce un gas que prendindole fuego produce luz. Se pareca a las actuales cafeterasexprs, 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).EL PISO DE JAVI EN LA CIUDAD

Javi 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 para ir a clase, Javi se levanta temprano y a veces se pone de mal humor, pero se le pasa pronto porque su madre le prepara su desayuno favorito, pan con mantequilla preparado en la tostadora elctrica, y mientras come oye un programa infantil que pasan por la radio. Al terminar pasa al cuarto de bao y ve que su padre se est afeitando con la maquinilla elctrica mientras le echa un ojo a los titulares del peridico, pues siempre tiene mucha prisa. Todo es muy precipitado en casa de Javi y eso a l le fastidia. Se da cuenta de que en vacaciones y en das festivos todo es distinto, ayuda a su madre a baar a sus hermanos, encendiendo l mismo el calentador elctrico, coloca la ropa sucia en la lavadora, aunque no la pone a funcionar hasta que su madre o su padre estn a su lado, pues no tiene mucha prctica. Uno de sus hermanos es muy travieso y mete los dedos en los enchufes de la luz y eso es muy peligroso, su madre ha comprado unos tapones de plstico que coloc en los agujeros de los enchufes.

Muchos das, cuando Javi llega del colegio, pone el cassette y escucha msica moderna, que le gusta mucho. Por la tarde ve la televisin mientras merienda y luego sale a jugar un rato. No sube tarde a su casa porque le encanta leer, dice que sus mejores amigos son los libros, porque le ensean cosas interesantes y fantsticas. A veces mientras su madre plancha con una plancha de vapor, l le lee un cuento en voz alta.

Para la hora de cenar, a Javi le gustan mucho los batidos que le hace su madre en la licuadora con frutas frescas que su madre guardaba en la nevera.

El abuelo desde un rincn le dice a Javi que le traiga un poquito de caf que su madre le hace en la cafetera elctrica. Entonces piensa y dice en voz alta: "Cuntas cosas elctricas hay en esta casa! Pero yo aoro la frutita fresca de mi huerta all en el campo y las papas asadas con carbn".

"Abuelo! Es que estamos en la era del progreso, de la tcnica, tienes que ponerte al da, to!"

"Mas respeto, nio!"Abuelo, si yo te respeto y te quiero mucho, es una forma de hablar".Gonzlez Expsito, C.L. y col. "Educacin Ambiental en Canarias". Consejera de Educacin (1985).

EXPERIENCIA AFabricacin de una pila con zumo de naranja

Disponer un vaso de precipitado (o vaso plstico) lleno de jugo de naranja en el que se sitan dos electrodos de cobre y cinc respectivamente que se unen a un miliampermetro y se cierra el circuito, tal como muestra la figura, intercalando un interruptor. Al cerrar el circuito, comprobar si la aguja se desplaza. En caso positivo hemos fabricado una PILA.

Comprobar que si los dos electrodos son del mismo metal no pasa corriente.

EXPERIENCIA BMedio limn como pila

Repetir la experiencia conectando los dos electrodos l medio limn (que acta de vaso con jugo de limn).

Contribucin: El borne positivo del miliampermetro ha de conectarse al metal ms noble ya que en caso contrario el miliampermetro no marca corriente si tiene el cero en el extremo de su escala graduada.

Contribucin: No deben usarse los trminos positivo o negativo para identificar los electrodos de la pila formada sino la denominacin nodo (oxidacin A ( A++) y ctodo (reduccin Cu++ ( Cu).

Contribucin: Un metal acta de nodo o ctodo (esto es, se oxida o se reduce) dependiendo de quien es el otro metal que se le enfrenta (esto se puede conocer a priori subiendo los potenciales de electrodo de cada uno de los materiales).

EXPERIENCIAPilas usando frutos o zumos

FundamentoLa posibilidad de producir electricidad haciendo uso de zumos, bebidas o frutos y unos trozos de metales diferentes resulta atractivo por lo esotrico que siempre resulta el fabricar electricidad de un trozo de materia. Esto nos puede sugerir innumerables posibilidades de investigacin:

Construir pilas anlogas a las de Volta utilizando trozos de pares distintos de metales introducidos en disoluciones, o separados por papel humedecido en dichas disoluciones.

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