Topic outline

• 
  

  Física 5to año

  

  Electricidad

             A nuestro alrrededor suceden fenómenos que tienen origen eléctrico: Los relampagos, los rayos, las pequeñas cargas que a veces notamos descender de una auto, la atracción del peine al cabello, entre otros. Estudiandos estos fenómenos para buscar las causas que los originan y las leyes que lo rigen, podemos controlarlos y reproducirlos para obtener provecho de ellos. Hoy en día la electricidad proporciona la energía más cómoda de utilizar, sin la cual es imposible concebir nuestra vida diaria.

          La electricidad que empleamos en las casas y en las industrias llega a través de cales desde el lugar donde se produce. La mayoria de los aparats domesticos (bombillos, neveras, lavadoras, equipos de músicas, computadoras, teleisores, entre mucho) funciona cuando por elios circula una corriente eléctrica. Basta con que observes el interior de un computador o televisor para comprobar que esta formado por gran cantidad de piezas conectadas  por medio de conductores. También los estímulos que se transmiten a través de nuestro sistema nervioso son corrientes eléctricas, y se podria decir que nuestros sentidos funcionan, al menos en parte, gracias a ella.

             El espectáculo por la iluminación de muchas ciudades, donde la aportación humana compite con las bellezas naturales, es un logro obtenido gracia al conjunto de trabajos realizados con gran tesón por cientificos como Volta, Oersted, Faraday, Tesla y otros muchos. Todos colaboraron en el avance de la ciencia, apoyandose cada uno en las aportciones de los anteriores, que les permitieron asumir retos que parecian insuperables.

   Los contenidos desarrollados y se estudiaran son:

  • Fenómenos eléctricos: producido por una propiedad de la materia que es, la carga eléctrica.
  • Corriente eléctrica: moviminto de las cargas eléctricas y su energía.
  • Electromagnetismo: Efectos de las corrientes inducida y sus aplicaciones.

   

  • Medios digitales para el aprendizaje

  • Historia de la electricidad y el magnetismo URL
  • Hombres de la electricidad (juego interactivo) URL
  • Fenómenos Eléctricos (MAPA CONCEPTUAL de Electrostática) URL
• 
  

  Tema 1

  Carga Eléctrica y forma de Electrizar un Cuerpo

   

             La carga eléctrica es una propiedad propia de la materia responsable de producir las interacciones electrostáticas. Cuando a un cuerpo  adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado. La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática.

           Para explicar como se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número des cargas positivas y negativas. Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo .Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente: Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.

  Tenemos entonces:

  • La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
  • Cuando un cuerpo se frota la carga negativa (eléctron) se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos que cede electrone adquiere un exceso de carga positiva y el que absorve los electrones adquiere un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado la carga total o neta no cambia.
  • Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.
  • Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

  Formas de electrizar los cuerpos 

  • Medios digitales para el aprendizaje

  • Electrización (RESUMEN EN LIBRO INTERACTIVO) URL
  • Electroscopio (como hacerlo y como funciona) Book
  • Electrización de los globos (SIMULACIÓN INTERACTIVA DE PHeT) URL
  • Electroscopio (SIMULACIÓN DIGITAL EDUMEDIA) URL
  • Influencia electrostática (SIMULADOR VIDEO DE EDUMEDIA) URL
• 
  

  Tema 2

  Fuerza Eléctrica. (Ley de Coulomb)

  

        El físico francés Charles Coulomb (1736-1806) fue el primer científico que cuantificó las fuerzas eléctricas y los resultados obtenidos se plasmaron en la ley que lleva su nombre. Dicha ley es considerada un principio fundamental del electromagnetismo y de la electrostática. 

  Ley de Coulomb: "La fuerza que se ejerce entre dos cargas eléctricas distintas es  directamente proporcional al producto de ambas cargas y, al mismo tiempo, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa".

        A lo largo del siglo XVlll se produjeron todo tipo de avances teóricos y prácticos relacionados con la electricidad: los primeros condensadores eléctricos, la invención del pararrayos o una invención del propio Coulomb para medir con precisión la fuerza entre las cargas eléctricas. Estos y otros muchos avances sirvieron como fundamento para el desarrollo de la Revolución Industrial.  El invento de Coulomb para medir la fuerza electrostática entre dos cargas es conocido como la balanza de torsión la balanza de torsión se empleó para definir inicialmente la unidad de carga electrostática, pero hoy en día se define a partir de la ley de Ohm. La unidad de carga eléctrica recibe el nombre de culombio (un culombio es la cantidad de carga que se transporta por una corriente de un amperio durante un segundoo).

        La balanza de torsión consiste en dos bolas de metal sujetas por los dos extremos de una barra suspendida por un cable, filamento o chapa delgada. Para medir la fuerza electrostática se puede poner una tercera bola cargada a una cierta distancia. Las dos bolas cargadas se repelen/atraen unas a otras, causando una torsión de un cierto ángulo. De esta forma se puede saber cuanta fuerza, en newton, es requerida para torsionar la fibra un cierto ángulo.

  • Medios digitales para el aprendizaje

  • Repaso Diferencias y Semejanza entre la Ley de Gravitación y la Ley de Coulomb URL
  • Teoría de Electrización y Ley de coulomb. Apuntes File
  • 8 videos tutoriales de Problemas de ley de coulomb Book
  • Ley de coulomb. Recurso interactivo URL
  • Simulador PHet . La Ley de Coulomb. URL
• 
  

  Tema 3

  Campo Eléctrico

          Las fuerzas entre dos cuerpos cargados eléctricamente son fuerzas a distancia. Para interpretar este hecho, se supone que cada carga crea a su alrededor un campo eléctrico y cualquier otra carga situada dentro de ese campo será atraida si tiene distinto signo  que la carga que crea el campo, o repelida si tiene el mismo signo que ella.

      El campo eléctrico creado por un cuerpo cargado se representa por líneas denominadas líneas de fuerza. Estas líneas no son reales y representan la dirección y sentido de las fuerzas resultantes que actuarían sobre las cargas positivas situada a cualquier punto del campo.

  "Las líneas de fuerza son líneas iimaginarioas que indican la dirección y el sentido de la fuerza sobre la carga positiva"

  Para cuantificar el campo eléctrico que existe en los puntos alrededor de la carga, se define como el vector denominado campo eléctrico E.

            El campo eléctrico se define como la fuerza eléctrica por una unidad de carga. Estos campos se dirigen de manera radial al interior de una carga negativa y hacia fuera de una carga positiva. La dirección siempre se considera como la misma que ejercería la fuerza sobre una carga positiva. Dicho de otro modo: cuando la carga es negativa, el campo eléctrico es entrante y radial; con una carga positiva, en cambio, el campo es saliente y radial.

  • Medios digitales para el aprendizaje

  • Sentido de las lineas de fuerza del campo para carga positiva URL
  • Sentido de las líneas de fuerza del campo de una carga negativa URL
  • Sentido de las líneas de fuerza entre los campos de dos cargas de diferentes signos URL
  • Sentido de las líneas de fuerza entre los campos de dos cargas con signos iguales URL
  • Simulador: Campo creado por una carga URL