Electrostática

La ELECTRICIDAD puede dividirse en 2 grandes ramas:

1.       ELECTROSTÁTICA: estudia las cargas eléctricas en reposo o en equilibrio y los campos  eléctricos que estas producen.

2.       ELECTRODINÁMICA: estudia a las cargas eléctricas en movimiento, es decir, la corriente eléctrica.

ELECTROSTÁTICA

La crepitación que a veces se oye al quitarse un pullover, los rayos que se producen durante las tormentas, el cabello que se eriza al pasarle varias veces el peine, la regla o lapicera plástica que al ser frotada atrae pedacitos de papel, se deben a la acción de la electricidad estática o electrostática.

Estos fenómenos se deben a que todas  las sustancias pueden “electrizarse” (adquieren carga eléctrica) al frotarse con otras, generando un campo eléctrico.

Formas de cargar o electrizar un cuerpo

Ø  Por transferencia de electrones (hay contacto entre cuerpos):

                                                              1.   Por fricción, rozamiento o frotación

                                                              2.     Por contacto con un cuerpo cargado

Ø  Por reorganización interna de las cargas (sin contacto entre cuerpos –interaccionan los campos eléctricos-):

                                3.    Inducción

1.       Fricción, frotación o rozamiento

Al friccionar dos materiales, uno cede electrones a otro (dependiendo de qué materiales se trate, alguno cederá electrones -quedando con carga positiva- y otro recibirá electrones -quedando con carga negativa-

Ejemplo: Al frotar un globo con el pelo, el globo gana e- y el pelo cede e-.

2.       Contacto con un cuerpo cargado

Cuando un cuerpo eléctricamente neutro toca un cuerpo cargado negativamente, parte de las cargas en exceso que tiene este último pasan al otro cuerpo, quedando ambos cargados hasta equilibrar las cargas.

Cuando un cuerpo eléctricamente neutro toca un cuerpo cargado positivamente, algunos electrones  del cuerpo neutro pasan al cuerpo cargado, hasta equilibrar las cargas.

Ejemplo: el crepitar que se oye al pasar la mano por la pantalla del televisor o monitor de PC. Mientras está encendida, la pantalla se carga negativamente. Al tocar la pantalla, parte del exceso de e- pasan a nuestro cuerpo.

  

3.       Inducción

Al acercar un cuerpo cargado eléctricamente a otro, las cargas de este último se reorganizan, de modo que un lado del material quede más positivo y el otro más negativo.

Clasificación de los materiales según su capacidad de conducir corriente eléctrica

   1.       Conductores:

- Los átomos tienen electrones externos que pueden desprenderse fácilmente.

- Las cargas  se mueven con facilidad a través del material y rápidamente

- Los mejores conductores son los metales y sus aleaciones.

    2.       Aislantes (o dieléctricos)

- Los átomos no tiene electrones que puedan desprenderse con facilidad ya que tiene capas electrónicas completas.

- Las cargas no pueden moverse de un punto al otro del cuerpo

- Son aislantes los plásticos, el vidrio, la madera, el aire

- Todos los aislantes lo son hasta cierto punto, más allá del cual conducen electricidad. Cada material tiene un valor de “constante dieléctrica” que da idea de la capacidad aislante del mismo.

PROBLEMAS de ELECTROSTÁTICA

1.       Observar los siguientes esquemas que representan cuerpos cargados eléctricamente y señalar con vectores las fuerzas que aparecerían en cada caso.

a.                                                                                         b.

2.       Explicar por qué se “erizan” los pelos al pasar varias veces un peine (Nota: el pelo cede fácilmente electrones. El plástico tiende a recibir electrones)

3.       Si se ponen en contacto  dos esferas metálicas, una cargada negativamente (A) y otra en estado neutro (B), ¿cuál es el estado eléctrico de las esferas luego de tocarse? Explica qué ocurrió

4.       ¿Cómo se puede cargar negativamente un cuerpo de un material aislante (que tiende a recibir electrones y no a cederlos)?. Explicar las opciones elegidas.

       a.       Frotándolo con oro cuerpo que ceda electrones

      b.      Frotándolo con otro cuerpo que arranque electrones

      c.       Colocándolo en contacto con un cuerpo cargado negativamente

      d.      Colocándolo en contacto con un cuerpo cargado positivamente

      e.      Acercándolo a un cuerpo cargado negativamente

f     .        Acercándolo a un cuerpo cargado negativamente

5.       Un globo frotado se adhiere a la pared. En este fenómeno intervienen dos de las formas de cargar un cuerpo, ¿Cuáles son? Explicar ambos procesos realizando dibujos.

6.       El prefijo “mili” indica siempre la “milésima parte” de algo (Ej: 1 mililitro es la milésima parte de 1 litro)

          a.       ¿Cuántos miliCoulomb (mC) hay en 1 C?

          b.      ¿Cuánto mC hay en 5,87C?

7.       El prefijo “micro” indica siempre la “millonésima parte” de algo (Ej: 1 micromtro (mm) es la millónésima parte e 1 metro)

          a.       ¿Cuántos micro Coulomb (mC) hay en 1 C?

          b.      ¿Cuántos mC hay en 0,045C?

8.       ¿Cuál es el significado del prefijo “kilo”? ¿A cuántos kiloCoulombs (kC) equivale 1 C? ¿Y 385C?

9.       Durante una tormenta, la base de las nubes se carga negativamente.

            a.       ¿Qué tipo de carga se genera en la tierra y mediante qué proceso? Realiza un dibujo que grafique la situación.

            b.      ¿Se puede decir que en la tierra hay exceso de algún tipo de carga?

     Actividad de investigación

   1.       ¿Qué son las aleaciones? ¿Cuáles son sus ventajas?     

   2.       Menciona 2 ejemplos de aleaciones y los elementos que la componen.

   3.       ¿El agua es conductor o es aislante? Responder dando una explicación. Considerar diferentes tipos de agua.

   4.       ¿Qué son los semiconductores? Dar algunos ejemplos y usos

   5.       ¿Qué son los superconductores? Dar algunos ejemplos y usos

TRABAJO PRÁCTICO: LAS LEYES DE LA ELECTROSTÁTICA

Natualeza en red 8 –pág 141 a 145-

1.       ¿Qué es la electrostática?

2.       ¿Cuántas leyes describen el comportamiento de las cargas eléctricas?.  Mencionarlas.

3.       ¿Qué permiten describir y comprender estas leyes?

4.       Explicar brevemente qué dice la “Ley de distribución de carga eléctrica en un conductor”.

5.       ¿Qué ocurre si un rayo cae sobre un auto? ¿Cómo se llama este efecto?

6.       ¿Cómo se pueden proteger dispositivos electrónicos de la actividad eléctrica exterior?

7.       Explicar brevemente qué dice la “Ley de concentración de carga eléctrica”.

8.       ¿Qué ocurre eléctricamente durante las tormentas? ¿A qué se deben los rayos y los relámpagos?

9.       ¿Qué forma debe tener un pararrayos? ¿Por qué?

10.   ¿Cómo funciona un pararrayos? ¿Cuál es su objetivo principal?

11.   ¿Qué dice la ley de atracción y repulsión?

12.   ¿Qué dice la Ley de Coulomb y cuál es su significado?

13.   Realizar un esquema que grafique esta ley.

14.   ¿Cómo se expresa matemáticamente esta ley  y qué significan sus componentes?

15.   ¿En qué unidad de medida se expresan habitualmente sus componentes?

16.   ¿Cuál es el valor de la constante de proporcionalidad? ¿En qué condiciones es válido ese valor?

17.   Realizar un ESQUEMA que resuma y destaque lo más importante de las leyes de la electrostática. (Recordar que un esquema debe tener pocas palabras, flechas, colores, recuedros, etc. de modo que se destaque visualmente)