DESCARGAR La electricidad

Liceo Rafael Sotomayor
Dpto. Física
PSN/ 2015
Octavo Básico
La ELECTRICIDAD
Los Griegos fueron los primeros en estudiar fenómenos que ocurrían al frotar el AMBAR ( Electrón)
y observaron que atraía cuerpos como pequeñas hojas y palitos. W. Gilpert fue el primero que uso el término
“Electricidad” para designar el efecto de la electrización por frotamiento.
Hoy en día los camiones y vehículos en general usan una cadena o manguera conectada a tierra
para que la electricidad que se produce, por frotamiento de la carrocería con el aire se descarguen a
tierra y no se produzca una chispa que provoque un incendio.
Para saber si un cuerpo está o no cargado eléctricamente se usan distintos instrumentos: el
“VERSORIO”,
el
“PÉNDULO
ELÉCTRICO”
y
también
un
aparato
llamado
“ELECTROBOSCOPIO”.
Si se acerca un cuerpo al péndulo eléctrico, éste reacciona y se acerca hacia el cuerpo cargado; si
frotamos lana con vidrio diremos que el vidrio queda cargado positivamente y la lana queda con carga
negativa, en cambio si frotamos lana con ebonita, esta última queda cargada negativamente y la lana
positivamente. A través de estos sencillos experimentos se ha observado que CARGAS EL MISMO SIGNO
SE REPELEN Y DE DISTINTO SIGNO SE ATRAEN.
El ELECTROBOSCOPIO detecta presencia de carga eléctrica y si esta es positiva o negativa .Su
funcionamiento consiste en que las láminas de metal se repelen al estar cargadas con carga de igual y si esta
es positiva y le acercamos otro cuerpo y observamos que las láminas se abren más quiere decir que ese nuevo
cuerpo también está cargado positivamente, en cambio si las láminas tienden a cerrarse es porque la carga del
cuerpo que le acercamos tenía carga negativa.
TEORIA ELECTRONICA:
Los griegos Leucipo y Demócrito postularon que la electricidad se basaba en el comportamiento
de un átomo y lo compararon con los estudios del movimiento de planetas y su interacción.
EL ÁTOMO compuesto por un núcleo en cuyo interior hay igual número de protones (carga
positiva) y neutrones (elementos sin carga o eléctricamente neutro) está rodeado por electrones que
viajan en curvas elípticas alrededor del núcleo, pudiendo ser atraídos por otros electrones que se
encuentren navegando en otros átomos, así podemos inferir que LOS QUE VIAJAN SON LOS
ELECTRONES O CARGAS NEGATIVAS. La carga positiva del núcleo depende del Nº de protones y a
esto se le llama “número atómico” y es equivalente al número de electrones libres de un átomo. La suma de
protones y neutrones del núcleo constituye el “número masa”.)
Masa electrón
= me
= 9,1 * 10-28
Masa protón
= m protón
= 1840 m E
gr
POR LO TANTO, LA MASA DEL ÁTOMO
SE CONCENTRA EN EL NÚCLEO.
FENOMENOS ELECTRICOS: Se explican por el movimiento de los electrones libres entre los átomos.
Estos ELECTRONES LIBRES son “expulsados” por el átomo siendo atraídos por otros átomos que
han perdido electrones y por lo tanto tenían un “déficit” de electrones o un “exceso” de protones.
Se dice que:
a) “Un cuerpo está cargado POSITIVAMENTE cuando ha PERDIDO ELECTRONES”.
b) “Un cuerpo está cargado NEGATIVAMENTE cuando HA GANADO O CAPTADO
ELECTRONES”.
c)
En “Un cuerpo NEUTRO no hay ganancia ni pérdida de Electrones”
Al interior de un cuerpo los Electrones se desplazan de manera que hay UN “FLUJO” DE
ELECTRONES PRODUCIÉNDOSE UNA CORRIENTE ELÉCTRICA DE INTENSIDAD (I). El
sentido del DESPLAZAMIENTO ES DESDE DONDE HAY UN EXCESO DE ELECTRONES HACIA
DONDE HAY UN DÉFICIT DE ELLOS.
ELECTRICIDAD ESTÁTICA:
Cuando un cuerpo adquiere o pierde cargas eléctricas se dice que quedó CARGADO. Cuando un átomo
“PIERDE” uno o más electrones, queda CARGADO POSITIVAMENTE, y cuando “GANA” electrones,
queda CARGADO NEGATIVAMENTE. Según química, los cuerpos que poseen carga positiva y/o
negativa se les llama IONES; los de carga positiva son los CATIONES (déficit de electrones) y los de
carga negativa, ANIONES (exceso de electrones).
Se dice que un objeto ha sido ELECTRIZADO cuando ha ganado o perdido electrones. Si estaba neutro y
luego es electrizado por otro cuerpo queda cargado negativa o positivamente y se dice que el material tiene
ELECTRICIDAD ESTATICA, donde las cargas se ACUMULAN pero NO FLUYEN por él.
Al tener acumuladas cargas eléctricas, eventualmente volverá a ser NEUTRO a medida que gane o pierda
electrones adicionales. La liberación de electricidad estática cuando dos cuerpos entran en contacto se
conoce con el nombre de DESCARGA ELECTRICA. Un ejemplo de esto son: las “chispas” que se ven
cuando después de arrastrar los pies por una alfombra, se toca la perilla de una puerta, descargándose a través
de ella la carga que obtuvo por frotamiento. Otro ejemplo son los RELÁMPAGOS, que se producen cuando
las nubes chocan entre sí y se descargan hacia la tierra.
ELECTRICIAD ATMOSFËRICA:
En los días de “TEMPESTADES ELÉCTRICAS”, la electricidad atmosférica puede provenir del roce
del viento con las nubes o con la tierra misma; también puede provenir del roce de las gotas de agua
lluvia con el aire al ir cayendo Las cargas eléctricas producidas se acumulan en las nubes y así una nube
puede estar cargada positivamente y otra negativamente y al rozarse esas dos nubes sea muy intenso y se
produce una neutralización de ellas a través de una descarga eléctrica llamada “RAYO”. Esto mismo puede
ocurrir entre una nube cargada y la tierra produciéndose también una descarga eléctrica y el rayo va a
caer en la tierra y en lugares que sean buenos conductores de la electricidad, como son los árboles,
antenas y otros.
Por lo tanto podemos decir que “RAYO “es: “La descarga eléctrica por medio de una gran chispa que se
produce entre dos nubes o entre una nube y la tierra. Y “RELÄMPAGO” es: “el resplandor o luminosidad
que produce el Rayo” y “TRUENO” es: “el ruido característico que acompaña al rayo y se debe a la
expansión y compresión brusca que se produce en el aire por efecto del gran calor que produce la descarga
eléctrica.”
Para evitar la peligrosidad que significa la “caída de un rayo”, se construyen los “PARARRAYOS” que se
colocan en los edificios altos. Estos son aparatos compuestos de varillas metálicas que están comunicadas a
tierra por medio de cables de cobre enterrados en la tierra húmeda para:
a) neutralizar pacíficamente las nubes suministrándole por convección los electrones desde la tierra (si la
nube es positiva) o recibirlos de la nube hacia la tierra (si la nube está cargada negativamente)
b) “captar” los rayos si éste alcanza a producirse y llevar la descarga a tierra.
¿COMO SE ELECTRIZA UN CUERPO?:
A) Por FROTAMIENTO: (o fricción) Si se tienen dos cuerpos ELECTRICAMENTE NEUTROS,
al ser FROTADOS se cargan eléctricamente, uno con carga positiva (pierde electrones) y el
otro negativo (gana electrones).
En los sólidos sólo viajan los electrones, por lo tanto, los protones que se encuentran en el núcleo
permanecen inmóviles, si por el contrario estos viajaran se produciría una desintegración atómica.
En los líquidos y gases los núcleos atómicos pueden trasladarse sin problema por lo tanto hay
transporte de electrones y protones (electrólisis y descarga eléctrica en gases).
B) Por CONTACTO: Un cuerpo aislado y neutro puede ser cargado con sólo tocarlo con otro cuerpo
previamente electrizado (por ejemplo con una barra de vidrio o ebonita ya cargada).
C) Por INDUCCION: (o influencia) Al acercar, sin tocar una varilla cargada (-) a un electroscopio, los
electrones de éste son rechazados hacia las laminillas. Si mantenemos la varilla inductora sin tocar el
electroscopio y tocamos la esfera con el dedo, los electrones rechazados se escapan a tierra a través
de nuestro cuerpo. Si se retira 1º el dedo y luego el cuerpo inductor el electroscopio quedará cargado
(+) por haber perdido electrones. Si en vez de una varilla inductora (-) le acercamos una cargada (+)
al tocar con el dedo el electroscopio subirán desde la tierra, a través del cuerpo, electrones y al retirar
el dedo y después la varilla inductora el electroscopio quedará con carga (-) debido a un exceso de
electrones.
¿Cómo se puede saber con qué signo quedará cargado cada material luego de ser frotado con otro?
Para ello se ha creado LISTAS conocidas como “SERIES TRIBOELÉCTRICAS”, en las que se ordenan
materiales según su afinidad por captar electrones. Si dos materiales se frotan, se transfieren electrones desde
el ubicado en la ZONA SUPERIOR hacia el situado en la ZONA INFERIOR
MATERIALES CONDUCTORES y AISLANTES:
Existen materiales que al poner en contacto un cuerpo neutro con otro cargado son capaces de
TRASPASAR la carga desde el cargado al neutro como por ejemplo los METALES, en cambio otros
como la MADERA NO TRASPASAN esas cargas. De lo anterior se deduce que el movimiento de las
cargas eléctricas varía entre los diversos materiales que en otros no. Los MATERIALES que PERMITEN
el MOVIMIENTO de cargas se llaman CONDUCTORES (metales) y los que NO PERMITEN el
MOVIMIENTO de cargas eléctricas se denominan AISLANTES (vidrio, plásticos y madera).
Plata
Cobre
Oro
Aluminio
Hierro
CONDUCTORES
Estaño
Bronce
Mercurio
Agua con iones
concreto
Vidrio
Caucho
Aceite
Asfalto
Fibra de vidrio
AISLANTES
Porcelana
Cuarzo
Plástico
Diamante
Agua pura
Existen también otros elementos denominados metaloides, que actúan como semiconductores de la
corriente eléctrica. Entre esos elementos o materiales se encuentran el silicio (Si), el galio (Ga) y el
germanio (Ge).
LEY DE COULOMB
Carga eléctricas. de igual signo se REPELEN, la Fuerza es de REPULSIÓN
Debido a una FUERZA de
Interacción entre ellas.
Carga eléctricas. de distinto signo se ATRAEN, la Fuerza es de ATRACCIÓN
K*q*Q
F =----------------2
d
“La FUERZA de INERACCION que actúa entre dos cargas eléctricas puntuales es proporcional al
producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”. La
constante de proporcionalidad se designa con la letra K y un valor de 9 * 109 en el sistema Internacional ( d
en mt y F en Newton).
K . q1 . q2
F =--------------2
d
“Unidad natural” es el Electrón o protón cuya carga tiene un valor absoluto de 1,6 * 10 -19 Coulomb.
La carga se designa con la letra q (o Q) y su unidad en el sistema Internacional se denomina Coulomb y es:
“la carga eléctrica capaz de actuar en el vacío sobre otro cuerpo igual con la fuerza de 9 * 10 9
Newton, estando a una distancia de 1 metro”.