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Grado: Nombre:

TEMA: ¿QUÉ FENÓMENOS RELACIONADOS CON CARGAS ELÉCTRICAS CONOZCO?

Grado 7Ciencias naturales ¿De qué está hecho todo lo que nos rodea?

INTRODUCCIÓN.

Observa el video que muestra los fenómenos mediante los cuales es posible generar cargas eléctrics en un cuerpo.

Responde ahora con base en tus observaciones:

¿Cuál consideras es la razón concreta por lo cuál esto es posible?

Elabora un esquema que ilustre lo observado en los videoclips mostrados.

Comparte la animaión “La carga eléctrica de un cuerpo” con tus compañeros, luego contesta de acuerdo a lo observado.

¿Qué tipos de carga eléctrica se hacen presentes en las partículas subatómicas?

Actividad 1: Carga eléctrica a partir de procesos de transferencia de electrones de un objeto a otro.

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¿Qué ocurre a un átomo si gana o pierde electrones?

Realiza en grupo la práctica con los siguientes materiales: un regla de 30 cm, una botella plástica, un recipiente o balde, un pequeño tubo de pvc de 40 cm, un paño de lana o algodón, tijeras y papel seda. Sigue los pasos según el recurso que se expone en la clase así.

Procedimiento 1.

1. Con las tijeras se debe recortar pequeñas tiras delgadas de papel seda o hacer picadillo de papel.

2. Acercar la regla a los pedacitos de papel o tirillas y observar lo que sucede. 3. Frotar ahora la regla con el paño por unos 10 a 15 segundos y repetir el paso 2 y

oberva lo que sucede.

Anota tus observaciones:

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Procedimiento 2.

1. Con la punta de las tijeras realiza un pequeño agujero en la base de la botella plástica. Llena la botella y cerciórate que deje escapar un hilo fino de agua.

2. Acercar la regla al hilo de agua y observa lo que sucede.3. Frota la regla por unos 10 a 15 segundos con el paño y acercala al hilo de agua y

observa lo que sucede.

Anota tus observaciones:

Responde acorde con lo que observaste las siguientes inquietudes.

Luego de realizar lo indicado en el procedimiento 1, ¿qué ocurrió a las tirillas de papel o a los pedacitos de papel empleados?

Al acercar la regla antes de frotarla Al acercar la regla después de frotarla

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¿Qué ocurrió con el hilo de agua al acercar la regla?

¿Por qué consideras que al ser frotados los elementos que usaste se produce el fenómeno observado?.

Infórmate:

Los iones son partículas que se encuentra cargada eléctricamente positiva, negativamente, o de otra forma que no es eléctricamente neutra.

Como un átomo es eléctricamente neutro por naturaleza ya que posee igual número de protones (carga positiva) que de electrones (carga negativa), pero cuando un átomo (constituyente de la materia), gana o pierde carga negativa, se debe decir que se carga positivamente convirtiéndose en un catión y cuando gana electrones, entonces se carga negativamente, convirtiéndose en un anión.

Lo anterior va de la mano con el criterio establecido por el científico norteamericano Bemjamín Franklin(1706 – 1790), al explicar que todo cuerpo tiene una cantidad “normal” de electricidad y que cuando están muy proximos, por ejemplo al ser frotados, parte de la electricidad se transfiere de un cuerpo a otro de manera que uno tendrá exceso de carga y el otro una deficiencia de carga de valor igual. Así las cosas Franklin describió las cargas resultantes con los signos más y menos y además concluye que cuerpos de igual carga se repelerán y de cargas diferentes se atraen.

La Convención de Franklin establece que los materiales se pueden clasificar según la tendencia que tienen a ganar o perder electrones, es decir a quedar cargados positiva o negativamente, la tabla siguiente muestra dicha clasificación en una lista llamada Serie

Al acercar la regla antes de frotarla Al acercar la regla después de frotarla

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Triboeléctrica (del Griego “Tribos” que significa rozamiento), en ella cuanto más baja es la ubicación de un material, más alta es la afinidad por captar electrones.

Observa cada imagen, deduce lo que sucede a cada átomo y define el tipo de carga con la que queda el ión final, anota también el tipo de ión resultante.

PARTE 2.

El Electroscopio.

El electroscopio es un aparato que permite detectar la presencia de campos eléctricos en un cuerpo e identificar el signo de la misma. El electroscopio sencillo consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la parte superior (gaz) y en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. El electroscopio de hojuelas fue inventado por Bennet.

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Practíca con el interactivo “Usando el electroscópio”, observa y anota lo sucedido al acercar a la bolita superior cada uno de los objetos dados.

Desarrolla y responde a continuación:

Elabora un esquema que muestre lo observado al acercar uno de los objetos cargados con exceso de carga positiva o negativa al electroscopio.

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¿Cómo se puede saber si un objeto está electrizado?

Ley de Coulomb

Charles Coulomb (1736–1806) desarrolla un procedimiento empírico que le permite calcular la intensidad de una fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas que se atraen o se repelen entre sí.

Su procedimiento le permite permite determinar si entre dos cargas eléctricas se produce una fuerza de atracción (cargas opuestas) o repulsión (cargas iguales), además dicha fuerza aumenta cuatro veces si las cargas se duplican, manteniéndose a la misma distancia. De otro lado la fuerza disminuye a la cuarta parte, si la distancia entre las cargas se aumenta al doble. Esto se escribe matemáticamente con la fórmula:

Actividad 2: La fuerza Eléctrica.

Donde se aclara que Q1 y Q2 son los valores de las cargas, “d” es la distancia a la que se encuentran las dos cargas y F es la magnitud de la fuerza eléctrica entre las cargas.

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Desarrolla la práctica experimental propuesta por el docente con tu grupo, disponiendo de los materiales que se solicitaron y siguiendo los pasos indicados en el recurso correspondiente. Anota las observaciones, respondiendo puntualmente los siguientes ítems.

Elabora un esquema que muestre la situación de las bolitas de icopor colgadas en cada parte de la tabla siguiente

1. Antes de acercar el tubo de PVC 2. Después de acercar el tubo a la esfera 1.

3. Después de acercar el tubo a la esfera 2. 4. Con el tubo entre las dos esferas.

¿Cómo serían los esquemas N°2 y N°3 si la distancia entre las esferas se hiciera no de 10cm sino de 20cm? Dibújalo y da tu justificación.

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¿Cómo supones que serían los esquemas N°1 y N°2 si la distancia entre las esferas se hiciera no de 10cm sino de 5cm? Dibújalo y da tu justificación.

¿Qué sucedió luego de que tocaste con tu mano una de las esferas? Justifica:

PARTE 1.

Carga por contacto y por inducción de objetos.

Para cargarse eléctricamente existen dos procesos llamados Carga por Contacto y Carga por Inducción:

Actividad 3: ¿Cómo se carga y descarga eléctricamente un cuerpo?

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Para el primero, un objeto con un exceso de cargas se pone en contacto con uno neutro, lo que crea un desbalance de cargas, de manera que la carga eléctrica buscará distribuirse en la superficie del cuerpo compuesto por los dos, así que, al separarlos, ambos tendrán la misma carga.

En el segundo caso si se acerca un objeto cargado (inductor) a otro sin tocarlo, generando un desequilibrio en la distribución de sus cargas conocido como polarización, esta desaparece al alejarse el inductor. Por ejemplo si la carga del inductor es positiva, los electrones ligados a la estructura del material al que se acerca reaccionarán a la atracción electrostática, acercándose a la zona más próxima al inductor, dejando con carga positiva a la zona opuesta.

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Relaciona a continuación los elementos de la columna de la izquierda con los de la derecha, uniéndolos con líneas.

Elabora un mapa conceptual que reúna los elementos claves sobre los procesos de carga de un cuerpo.

Columna izquierda

Inductor

Inducción

Por contacto

Tipo de carga

Cargas diferentes

Columna derecha

Proceso de carga

Elemento con que se carga

Atracción electrostática

Polarización

Positiva

Proceso de carga electrostática

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Descarga electrostática.

Al cargar un cuerpo mediante los procesos descritos, se suele generar una acumulación de carga, la cual puede ser “evacuada” usando un mecanismo de descarga que implica el uso de un conductor conectado por ejemplo a tierra.

Inicialmente se acerca un inductor que polariza la carga en el cuerpo, si se realiza una conexión a tierra, por ésta se produce un flujo de electrones que anulan la carga positiva del objeto quedando sólo la carga negativa que al retirar el inductor y la conexión, se redistribuye en todo el cuerpo.

PARTE 2.

El Pararrayos.

El científico Norteamericano Benjamín Franklin, inventó en 1749 éste elemento de seguridad puesto que sirve para evitar que las descargas eléctricas producidas por la fricción originada en las nubes, afecten estructuras, viviendas o edificios, consta de varillas conductoras puntiagudas conectadas a tierra por un cable que direccionara la carga a tierra sin causar daño a las estructuras vecinas.

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Tomando en cuenta lo observado en la animación y la información suministrada responde.

¿Qué clase de carga se genera en las nubes durante una tormenta?

¿Por qué es indispensable la ubicación de los pararrayos en las partes altas?

¿Por qué hay riesgos durante una tormenta cuando nos encontramos en un campo abierto?

¿Qué recomendarías a propósito de las tormentas eléctricas en caso de encontrarte cerca de lugares desprovistos de pararrayos?

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Lee:

El Termopar.

Un termopar es un a sensor para medir temperatura. Consiste en dos metales diferentes unidos por un extremo. Cuando la unión de los dos metales se calienta o enfría se produce un voltaje que se puede correlacionar con la temperatura. Las aleaciones de termopar están disponibles por lo normal en forma de alambre.

Un termopar está disponible en diferentes combinaciones de metales o calibraciones. Las cuatro calibraciones más comunes son J, K, T y E. Hay calibraciones de alta temperatura que son R, S, C y GB. Cada calibración tiene un diferente rango de temperatura y ambiente, aunque la temperatura máxima varía con el diámetro del alambre que se usa en el termopar. Aunque la calibración del termopar dicta el rango de temperatura, el rango máximo también está limitado por el diámetro del alambre de termopar. Esto es, un termopar muy delgado posiblemente no alcance todo el rango de temperatura.

Actividad 4: ¿Qué es y cómo funciona un termopar?

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RELACIONAR LAS FIGURAS A LA LECTURA O ELIMINARLAS!

La tabla siguiente muestra algunos de los tipos más comunes de termopares usados siguiendo la clasificación explicada anteriormente.

Tipos de termopares

Elabore una presentación en grupos de cuatro estudiantes a partir de la información presentada en el recurso anterior, usando imágenes y videos que busques en la web, de manera que describas la funcionalidad, clases y utilidad del termopar, presenta tu trabajo en forma de una exposición para el resto de compañeros.

Dibuja en el lugar correspondiente cada uno de los iones mostrados a continuación, guíate con los resultados de la actividad interactiva “¿Qué clase de ión representa cada átomo mostrado?, trabajado en la clase.

Actividad 5: Socialización: “La electricidad estática”

1 2 3 4 5

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Aniones Cationes

Responde Verdadero o Falso según sea el caso.

1. Las cargar negativas atraen cargar positivas ( )2. Los átomos con carga neta positiva son llamados aniones ( )3. La fuerza eléctrica es repulsiva si las cargas entre las que se presenta son de igual

signo ( )4. Benjamín Franklin propone una convención de signos para las cargas eléctricas,

llamándolas aniones y cationes ( )

Marca la opción correcta.

1. Para determinar la carga de un cuerpo en el laboratorio, sería útil el empleo de:a. un paño de algodónb. un termoscopioc. un electroscopiod. un voltímetro

2. 2. La fricción entre dos cuerpos genera que se carguen, en este caso se dice que la carga se produce por:a. contactob. inducciónc. ionizaciónd. polarización

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3. 3. La fuerza de dos cargas eléctricas iguales ubicadas a una distancia determinada:a. experimentan una fuerza que aumentaría si las cargas son opuestas.b. disminuye si se acercan entre sí.c. aumenta si las cargas son menoresd. aumenta si a distancia se acorta entre ellas.

4. Una iglesia posee en su campanario un pararrayos, éste elemento se emplea como:a. defensa de los truenosb. medio de descarga eléctrica de los rayos durante una tormentac. elemento para cargar eléctricamente las campanasd. dispositivo para descargar las nubes

Relaciona los elementos conceptuales de la columna de la izquierda con las imágenes de la derecha, usa líneas para emparejar unos con los otros, además coloca el nombre de cada uno en el lugar que se indica.

Resumen.

CONCEPTO IMAGEN

1. Proceso mediante el que se carga un objeto sólo acercando otro que induce la polarización de sus cargas inicialmente distribuidas en forma aleatoria.

Nombre:___________________

2. Aparato que se vale de la variación de temperatura entre la unión de dos conductores eléctricos y la temperatura de los extremos libres de los mismos en el otro extremo, mediante la medida del potencial eléctrico que se genera por dicha diferencia.

Nombre:___________________

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3. Átomo con carga eléctrica neta negativa debido a la ganancia de electrones.

Nombre:___________________

5. Dispositivo que dispone de dos láminas finas en el extremo de un conductor, que al cargarse dan señal separándose entre sí.

Nombre:___________________

6. Átomo con carga eléctrica neta positiva debido a la pérdida de electrones.

Nombre:___________________

1. Consulta la biografía de Benjamín Franklin y de Charles Coulomb.2. La tabla siguiente muestra el número de protones, neutrones y protones de varios

átomos, completa la tabla con la información que hace falta.

Tarea.

N° de protones N° de neutrones N° de Electrones Carga Neta Tipo de Ión

1 2 2 4 Negativa Anión

2 4 4 2

3 5 2

4 5 6

5 9 18

6 7 5

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Explica cada una de tus respuestas:

3. Representa gráficamente cada uno de los iones de la tabla anterior haciendo notar con colores diferentes cada una de las partículas que lo componen.

4. Investiga sobre los tipos de materiales conocidos como conductores y aislantes y realiza una presentación en diapositivas sobre sus características, de acuerdo con la forma como éstos se pueden electrizar para ser mostrada en la clase siguiente.

1. 2. 3.

4. 5. 6.

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BIBLIOGRAFÍA

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Electroscopio

wikimedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_termoel%C3%A9ctrico#Efecto_Seebeck

Freeman and Company, W.H (2003). Física para la Ciencia y la tecnología (págs. 608-617). Barcelona España: Editorial Reverté

Wilson, Jerry, D. y Buffa, anthony J, (2003). Física 5a Edición (págs. 516-519). México. Editorial Pearson Educación.

IMÁGENES

Rodríguez Ojeda Julio.(2012,01,02). ELECTRICIDAD POR FRICCIÓN, CARGAS ELÉCTRICAS, LA FAMA DE TALES DE MILETO. Video. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=QPcyhDGD5D4

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WikiImages (2005,03, 25)Termopar (diagrama de funcionamiento)-LMB. Paintman. Imagen. Obtenido de https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Termopar_%28diagrama_de_funcionamiento%29-LMB.png