CIENCIAS NATURALES 9 E
TEMA: CARGAS ELECTRICAS
OBJETIVO: RECONOCERAS CARACTERISTICAS DE CARGAS ELECTRICAS, DESCARGAS ELECTRICAS
AISLANTES Y SEMICONDUCTORES
Indagación
Como se genera la corriente
eléctrica
Algunos cuerpos transmiten la electricidad dando origen a fenómenos como este.
¿Qué crees que le ocurrió al cabello de
Catalina y al peine que utilizó para peinarse?
¿Consideras que existe alguna
relación entre este fenómeno y la atracción y repulsión entre imanes? Si
consideras que sí, indica cuál. Escribe tus respuestas en el cuaderno de
Ciencias. Reflexiona respecto a las preguntas anteriores.
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Un átomo es por naturaleza
eléctricamente neutro, pues tiene el mismo número de partículas positivas
(protones) que negativas (electrones). Cuando los electrones se mueven
rápidamente y pasan de un átomo a otro, se forma un flujo que se conoce como corriente eléctrica, en el
caso de la persona del ejemplo de la indagación muestra de que manera la
electricidad se manifiesta en un cuerpo. Todo cuerpo con carga eléctrica
forma a su alrededor un campo eléctrico. La intensidad del campo eléctrico es
mayor cerca de la carga que lo genera y disminuye a medida que se está más
lejos de ella. Por esto, es fácil tener evidencia de su presencia cuando, al
acercar dos cuerpos con cargas eléctricas iguales, se repelen; sin embargo,
cuando las cargas son diferentes, se atraen. La intensidad de la fuerza de
atracción o repulsión, depende de la cantidad de carga de los cuerpos y de la
distancia que exista entre ellos; esto es, a mayor carga eléctrica y mayor
proximidad entre los cuerpos, la fuerza eléctrica es mayor. A su vez, si la
fuerza eléctrica es menor en la medida en que las cargas eléctricas sean
menores o la distancia entre los cuerpos sea mayor. Lo anterior fue de gran
interés para Charles Coulomb, quien realizó estudios y experimentos para
medir la intensidad de las cargas eléctricas y conocer sus efectos. Observó
que cuando la distancia entre dos cuerpos cargados eléctricamente disminuía,
la fuerza de atracción o repulsión aumentaba; esto lo expresó de la siguiente
manera: la fuerza de atracción o de
repulsión entre dos cuerpos cargados es inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia que los separa, entendiendo por distancia la línea recta
existente entre el centro de uno de los cuerpos y el del otro. Obtuvo también otra conclusión con respecto a la
fuerza eléctrica, conclusión que expresó así: el producto
de la cantidad de carga de los cuerpos es directamente proporcional a la
fuerza eléctrica con que se atraen. |
•¿Qué pasa cuando tocamos un
cable que está conectado a una toma y este presenta una parte que está
descubierta porque se ha dañado el caucho que lo recubre?
• De acuerdo al párrafo anterior ¿Cómo
definirías fuerza eléctrica?
LAS DESCARGAS ELÉCTRICAS:
En nuestra vida diaria no es muy común
escuchar sobre cargas eléctricas. Sin embargo, con frecuencia escuchamos que
los rayos o relámpagos que ocurren en las tormentas eléctricas son denominadas
también descargas eléctricas.
Un rayo es una descarga
eléctrica que golpea la tierra, y proviene del choque que se da entre partes de
las moléculas de agua con cargas eléctricas diferentes, habitualmente las
cargas positivas. Se ubican en la parte alta de la nube y las negativas en la
parte baja, cuyas cargas negativas son atraídas por la carga positiva de la
Tierra, provocándose un paso masivo de millones de electrones a esta última.
Esta descarga puede desplazarse hasta 13 kilómetros, provocar una temperatura
de 50.000°F (unos 28.000°C o sea tres veces la temperatura del Sol). La
velocidad de un rayo puede llegar a los 140.000 km por segundo. En el punto de
entrada a la Tierra, el rayo puede destruir un área de 20metros de radio,
dependiendo de la potencia que tenga y del tipo de terreno que impacta.
Muchos científicos como Newton y
Franklin desarrollaron investigaciones al respecto y, sobre todo este último.
Ellos diseñaron sistemas que atraían cargas eléctricas hacia la tierra y las
concentraban en un solo sitio (pararrayos), para así evitar daños y efectos
perjudiciales en el sitio en donde caían. Los lugares de riesgo en donde es
posible que caiga un rayo fuera de casa y especialmente peligrosos son: los
árboles altos o solitarios, los postes o estructuras metálicas como rejas,
antenas, cabinas de teléfonos, entre otros, no es conveniente estar en un
espacio abierto y plano, o en vehículos abiertos como tractores, convertibles
(autos grandes y cerrados son más seguros) y botes, Entre otros; Dentro de la
casa se debe tener cuidado con las líneas telefónicas y eléctricas, las
cañerías y plomería en general.
Medidas de seguridad y emergencia
ante la presencia de los rayos:
Antes de que comiencen los rayos:
No dejes de mirar el cielo.
Observa si el cielo se oscurece, si hay relámpagos o si el viento cobra fuerza.
Escucha si hay truenos. Si puedes escuchar los truenos, estás lo
suficientemente cerca de la tormenta como para que te alcance un rayo.
Dirígete inmediatamente a un
lugar seguro. Sintoniza la radio que transmite información meteorológica, la
radio comercial o la televisión para recibir los últimos pronósticos del
tiempo.
Si estás a la intemperie: si estás en un bosque,
refúgiate bajo los árboles más bajos. Si estás navegando o nadando, dirígete
inmediatamente a tierra firme y busca refugio. Después de que pase la tormenta:
mantente alejado de las áreas afectadas por la tormenta.
Escucha la radio para recibir
información e instrucciones.
Un rayo es el resultado de la
actividad eléctrica. El campo eléctrico
se forma alrededor de los cuerpos que presentan carga eléctrica
Si un rayo alcanza a una
persona: las personas alcanzadas por un rayo no mantienen la descarga eléctrica
y se les puede asistir sin riesgo. Pide ayuda por teléfono. Haz que una persona
llame al número local para emergencias. La persona lesionada recibió una
descarga eléctrica y puede tener quemaduras por donde la alcanzó el rayo y por
donde la electricidad abandonó su cuerpo. Verifica si tiene quemaduras. El
recibir una descarga eléctrica también puede causar daños al sistema nervioso,
quebrar los huesos, y pérdida de audición o visión.
Vuelve a leer las informaciones
de este tema sobre las Cargas eléctricas.
Revisa las explicaciones que diste en la sección de indagación, reformúlalas si lo consideras necesario.
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Entendemos por… Electroscopio
el instrumento que permite determinar la carga eléctrica que tiene un cuerpo
y con el cual se puede medir su potencial eléctrico. Solo funciona con
sustancias que conducen bien la corriente eléctrica. Para conocer más La intensidad
de la corriente eléctrica, puede variar de un momento a otro y en
consecuencia un aparato eléctrico se puede dañar; anteriormente, se
utilizaban los llamados transformadores para regular la intensidad de
corriente que le entraba a un aparato eléctrico, hoy se utilizan los
reguladores de voltaje; además, algunos aparatos traen ya reguladores
internos para prevenir estas situaciones. De igual manera los tomacorrientes
tienen un tercer orificio, porque el cable de conexión trae tres patas, una
de ellas actúa como polo a tierra y hace que se desvíen los voltajes
excesivos y evita que se produzca un corto en el aparato. Día a día: Debemos ser muy cuidadosos cuando manejemos
electricidad o aparatos que funcionan con ella. Existen ciertas normas de
seguridad que no debemos olvidar, como por ejemplo que no debemos manipular
cables que se encuentren pelados, ya que allí hay una posible fuente de
electrocución; de igual manera los cables de alta tensión que están muy cerca
de nuestras casas solo deben ser manipulados por personas especializadas y
con equipo especializado. |
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Teniendo en cuenta las
informaciones diligencia en tu cuaderno el organizador gráfico anterior. Este
es tu resumen |
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AISLANTES Y SEMICONDUCTORES
Observa la figura y en tu
cuaderno realiza una descripción de lo que sucede.
1. ¿Es necesario que esta
persona utilice el coge ollas?
2. ¿Que características presenta el mango de
la olla?
3. La persona de la figura
¿Necesita alguna protección adicional además del coge ollas?
Consigna en tu cuaderno las
respuestas a estas preguntas
Cualquier cuerpo se puede
clasificar como material conductor, aislante o semiconductor, dependiendo de la
capacidad que tenga para conducir la electricidad. En el ejemplo anterior vemos
que la olla tiene un mango que protege a las personas de una quemadura y los
que fabrican las ollas lo saben por eso no dejan de colocar en los mangos algún
tipo de aislante. Los conductores pueden ser sólidos, líquidos y gases. Los
líquidos y gases son conductores en donde los iones, tanto cationes como
aniones pueden desplazarse. Algunos sólidos, y en particular los metales, son
buenos conductores, ya que en su estructura atómica presentan algunos
electrones en las capas más externas que son poco atraídos hacia el núcleo;
estos electrones se pueden desplazar al desprenderse de sus niveles de energía
(órbitas) e ir de un nivel de un átomo al de otro átomo, produciendo así el
flujo de electrones o paso de corriente a través de todo el conductor.
Existen otros conductores de la electricidad
como: el cuerpo humano, la tierra, el agua de mar, el grafito, los ácidos, las
sales, las bases y, en general, todos aquellos cuerpos sólidos, líquidos o
gases que tengan electrones o iones con posibilidad de fluir. Los aislantes,
también conocidos como dieléctricos, son cuerpos cuyos electrones se ven
fuertemente atraídos por los núcleos de sus átomos. En estas condiciones, para
que un cuerpo aislante pueda liberar algunos electrones, se requieren procesos
especiales tales como calentarlos a altas temperaturas; de esta manera, algunos
electrones pueden escapar de sus órbitas, con lo cual el aislante se vuelve
medianamente conductor.
Una característica de los
aislantes es que pueden ser electrizados sólo en el área en que se tocan o
frotan. Por ejemplo, cuando frotamos un globo inflado al pasarlo por el pelo,
sólo se electriza la parte del globo que fue frotada; esto se puede comprobar
si se le acerca a una pared por el lado frotado: se observa que se adhiere a
ella; si se le acerca por el lado donde no se frotó, el globo no se adhiere.
Entre otros materiales, se pueden nombrar como cuerpos aislantes: el vidrio, el
caucho, la madera y todos los plásticos en general. Los semiconductores son
cuerpos intermedios entre los conductores y los aislantes. En estos cuerpos los
electrones son poco numerosos, pero una pequeña cantidad de energía térmica los
obliga a escapar de su nivel de energía, lo que los hace semiconductores.
Ejemplos de estos cuerpos son los fabricados con germanio y silicio. Los
semiconductores son muy utilizados en circuitos electrónicos. Si al silicio se
le añaden otras sustancias como el arsénico o el boro, puede modificar sus
propiedades eléctricas de semiconductor y transformarse en conductor.
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Debemos ser muy cuidadosos
cuando manejemos electricidad o aparatos que funcionan con ella. Existen
ciertas normas de seguridad que no debemos olvidar, como por ejemplo que no
debemos manipular cables que se encuentren pelados, ya que allí hay una
posible fuente de electrocución; de igual manera los cables de alta tensión
que están muy cerca de nuestras casas solo deben ser manipulados por personas
especializadas y con equipo especializado. PARA CONOCER: La intensidad de la corriente eléctrica,
puede variar de un momento a otro y en consecuencia un aparato eléctrico se
puede dañar; anteriormente, se utilizaban los llamados transformadores para
regular la intensidad de corriente que le entraba a un aparato eléctrico, hoy
se utilizan los reguladores de voltaje; además, algunos aparatos traen ya
reguladores internos para prevenir estas situaciones. De igual manera los
tomacorrientes tienen un tercer orificio, porque el cable de conexión trae
tres patas, una de ellas actúa como polo a tierra y hace que se desvíen los
voltajes excesivos y evita que se produzca un corto en el aparato. Los aislantes son elementos
muy importantes porque la mayoría de artículos que utilizamos a diario pueden
transmitir la electricidad o el calor. Es necesario que como medida de
prevención revisemos siempre el estado de estos aislantes ya que ellos nos
puede ayudar a prevenir quemaduras o electrocuciones que podrían ser
mortales; en caso de que los utensilios no tengan los mangos con alguna pieza
aislante es recomendable usar un pedazo de tela gruesa. En el caso de manejo
de herramientas para trabajar con electricidad es recomendable usar guantes
especiales de asbesto |
APLICACIÓN
Construye un electroscopio
Un electroscopio es un aparato que sirve para detectar la carga eléctrica de un objeto.
Consigue un frasco de mermelada con tapa de plástico; un corcho de un tamaño parecido al de las botellas de vino, un pedazo de cable coaxial de 20 cm de largo, papel aluminio.
Ábrele al corcho un orificio por toda la mitad en sentido longitudinal, de tal manera que por ahí se pueda introducir el cable coaxial.
En la tapa del frasco elabora un orificio de tal manera que quepa el corcho.
Introduce el cable en el corcho y deja al descubierto el alambre interno a lado y lado.
En uno de los extremos debes doblarlo en forma de L, donde colocarás un pedazo de papel como lo indica la figura; en el otro extremo colocarás la bola de papel aluminio.
Ajusta la tapa, frota un globo de caucho inflado y acércalo a la bola de aluminio, determina que pasa.
Repite la misma
prueba con otros objetos, algunos sin frotar.
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