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1° UNIDAD ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Ingrid Fuentes N.Prof. Cs. Naturales y Física.
OBJETIVOS
Al término de la unidad, usted deberá:
1. Comprender las propiedades de la carga eléctrica.
2. Reconocer algunos de los procedimientos para cargar un cuerpo.
3. Reconocer los factores que determinan la fuerza eléctrica.
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ORIGEN DE LA ELECTRICIDAD
Tales de Mileto (625-547 a.C.), antiguo científico y pensador griego, comprobó que si se frotaba ámbar con lana, éste atraía hacia sí a objetos más livianos. Se creía que la electricidad residía en el objeto frotado.
La palabra "electricidad" deriva del vocablo griego "elektron", que significa ámbar.
CARGA ELÉCTRICA
La materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica.
Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos:
- Los protones tienen carga eléctrica positiva.
- Los electrones tienen carga eléctrica negativa.
CARGA ELÉCTRICA Pero los átomos pueden ganar o perder
electrones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica.
Se estableció al electrón como la partícula fundamental que porta la carga eléctrica.
En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el coulomb (C).
1 C = 6,24 · 1018 electrones.
¿CUÁNDO UN CUERPO ESTÁ ELÉCTRICAMENTE CARGADO?
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Si por algún mecanismo se logra que los electrones libres de un cuerpo pasen a otro, un cuerpo perderá electrones (se electriza positivamente) y el otro ganará electrones (se electriza negativamente).
Un cuerpo sólo puede recibir o ceder cantidades de carga determinadas por números enteros de electrones.
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PROPIEDADES DE LOS CUERPOS CARGADOS ELÉCTRICAMENTE
PROPIEDADES DE LOS CUERPOS CARGADOS ELÉCTRICAMENTE
Las cargas del mismo signo se repelen, mientras que las de distinto signo se atraen.
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La cantidad de carga eléctrica se conserva.
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PROPIEDADES DE LOS CUERPOS CARGADOS ELÉCTRICAMENTE
CONSERVACIÓN DE LA CARGA
La carga no se crea ni se destruye, se transfiere.
Entre átomos Entre moléculas Entre cuerpos La suma de todas las cargas de un sistema
cerrado es constante
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FORMAS DE ELECTRIZAR UN CUERPO
Electrización por frotamiento: cuando un objeto se frota con otro, sus átomos interactúan, y se produce una transferencia de electrones entre un cuerpo y otro.
El cuerpo que pierde electrones queda cargado positivamente y el cuerpo que gana electrones queda cargado negativamente.
ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO
Al frotar un cuerpo neutro con otro, una parte de los electrones de la superficie se transfiere al otro cuerpo. Ambos cuerpos quedan electrizados con cargas de distinto signo.
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FORMAS DE ELECTRIZAR UN CUERPO
Electrización por contacto: se produce cuando un cuerpo inicialmente electrizado, negativa o positivamente, toca a un cuerpo neutro, el contacto produce una transferencia de electrones.
ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO
Al poner en contacto un cuerpo neutro con otro electrizado, se produce transferencia de electrones. Ambos cuerpos quedan electrizados con cargas de igual signo.
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POLARIZACIÓN DE LA CARGA
La polarización de carga: consiste en un reordenamiento de las cargas eléctricas al interior de un cuerpo.
Como resultado se produce una atracción entre ambos cuerpos, sin embargo la carga neta del cuerpo permanece nula.
Cuando se acerca por la derecha una carga negativa extrema, por ejemplo un ión o un globo con carga, se distorsiona la nube electrónica, y ya no coinciden los centros de las cargas positivas y negativa. El átomo está polarizado eléctricamente.
Un electrón en torno a un núcleo atómico forma una nube electrónica.
El centro de la nube negativa coincide con el centro del núcleo positivo en un átomo.
POLARIZACIÓN DE LA CARGA
FORMAS DE ELECTRIZAR UN CUERPO
Electrización por inducción: Se produce cuando acercamos, sin tocar, un cuerpo cargado a uno neutro para inicialmente polarizarlo, es decir, separa las cargas negativas de las positivas en él, y luego se conecta a tierra o a otro material para permitir la circulación de electrones y provocar un exceso o déficit de ellos en el cuerpo.
ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN
Al acercar un cuerpo cargado (inductor) a uno neutro (inducido), se produce en éste una polarización.
Si se conecta el cuerpo a tierra, se produce transferencia de electrones, quedando el cuerpo inducido electrizado con carga de diferente signo al inductor.
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ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN
ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN
Carga por inducción
ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN
La carga negativa en la carga inferior de la nube induce una carga positiva en la superficie del suelo debajo de ella.
CARGA POR INDUCCIÓN
ELECTROSCOPIO
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Un electroscopio es un instrumento utilizado para detectar carga eléctrica. Si la esfera metálica de la parte superior se pone en contacto con un conductor cargado, las delgadas hojas de metal (laminas de oro o aluminio) adquirirán el mismo potencial que el conductor.
ELECTROSCOPIO
Si a un electroscopio cargado positivamente se le acerca (sin tocarlo) otro cuerpo cargado también positivamente, las láminas se separan más (repulsión) y si se acerca un cuerpo cargado negativamente las cargas se juntan.
Al tocar la esfera con un cuerpo electrizado las laminas se cargan con electricidad igual al inductor y, por lo tanto, se separan. Para descargar el electroscopio basta con establecer 'contacto con tierra‘.
LEY DE COULOMB
La magnitud de la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (q1 y q2) es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa (r).
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