Módulo de aprendizaje Nº 02

Instituto Profesional De Chile
Ingeniería Industrial
Unidad 1-
Electrostática
La materia esta hecha de partículas que
interactúan.
Módulo de aprendizaje Nº 02
ELECTROSTÁTICA
Objetivo: Identificar los diferentes
método electrización de los cuerpos y
sus características
Introducción
El proceso de electrizar un cuerpo
radica en el movimiento de electrones
desde un cuerpo a otro, el exceso de
electrones en un cuerpo determina que
éste
se
encuentre
electrizado
negativamente, por cuento ha ganado
electrones, en cambio si pierde o cede
electrones determinará que éste se
encuentre electrizado positivamente.
Siempre serán los electrones los que se
moverán desde un cuerpo a otro. El
principio orientador es que los
electrones se mueven hacia donde hay
déficit relativo de ellos
Métodos para electrizar un cuerpo.
Un cuerpo está electrizado cuando
gana o pierde electrones. Entre los
muchos métodos que existen para alterar
el equilibrio entre los protones y los
electrones de un cuerpo están los
siguientes:
1. Electrización por frotamiento.
Este método de electrización es el
más antiguo, la fricción mutua entre
dos cuerpos permite el intercambio
de electrones , quedando ambos
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cuerpos
Unidad 1-
cargados
con
signo
Electrostática
provocaba la atracción ha dejado de
contrario, esto se debe a que el
actuar.
cuerpo
cargado
- Si se aproximan otra vez las
positivamente ha perdido electrones
esferas, éstas no son atraídas sino
que capta el que queda cargado
que repelidas entre sí.
que
queda
negativamente.
La explicación que se puede dar a estos
2. Electrización por contacto.
Un
cuerpo
neutro
puede
ser
electrizado con sólo tocarlo con otro
hechos es la siguiente:
-
La esfera cargada, por tener un
cuerpo que ha sido previamente
exceso de carga positiva, induce
cargado . La siguiente figura muestra
carga negativa
esta situación:
esfera que está enfrente de la esfera
en la parte de la
cargada.
-
Al entrar en contacto se produce un
transporte de cargas, del cuerpo
neutro al cargado, quedando ambos
cargados con igual signo, en este
caso positivo.
-
Las esferas se repelen
-
La carga neta del sistema ( de
ambas esferas) es la misma antes y
después
contacto.
Este
fenómeno es consecuencia de la Ley
Figura f
de la conservación de la carga
Al analizar la figura, se puede
eléctrica.
comprobar lo siguiente:
- Las
del
esferas
se
adhieren
3. Electrización por inducción.
Al acercar, sin tocar, una varilla
permaneciendo en contacto un breve
intervalo de tiempo.
cargada
- Después las esferas se separan, lo
neutra, ésta se polariza, tal como se
cual indica que la fuerza que
observa en la siguiente figura. Para que
el
cuerpo
positivamente a una esfera
se
cargue
en
forma
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permanente,
se
Unidad 1-
conecta
a
Electrostática
tierra,
subiendo electrones hacia el la esfera
A++
neutra, en este procedimiento ambos
-+B
-+
-+
cuerpos , inductor e inducido, quedan
cargados con signo contrario.
En la figura anterior se muestra que el
cuerpo “A” inductor, polariza el cuerpo
“B” , de modo que al estar cargado
positivamente, hace que los electrones del
cuerpo
“B” o inducido se orienten
enfrentando el cuerpo inductor “A”, esto
por atracción, de manera tal que el cuerpo
“B”,presentará
enfrentando
cargas
al
cuerpo”A”
negativas
y
carga
positivas en el otro extremo más lejano de
“A”, en este caso se dice que el cuerpo
“B” se ha polarizado. Si el cuerpo
Figura g
inductor (A) es retirado de las cercanía de
“B”, la polarización de sus cargas
4.- Electrización por Polarización.
desaparecerá y por ende su estado de
Un cuerpo electrizado puede también
electrización.
atraer a otro eléctricamente neutro.¿Cómo
se explica esto?. Simplemente ocurre que
el cuerpo electrizado al acercarse
cuerpo neutro ejerce una influencia sobre
él haciendo que sus cargas eléctricas
móviles( electrones) se redistribuyan
Distribución de la carga eléctrica.
al
Las
cargas
eléctricas
se
distribuyen por igual en una esfera. Si el
cuerpo no es esférico, las cargas se
agrupan en los lugares de menor sección
y tienden a escapar por las puntas.
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Electrostática
átomos, es decir , estas sustancias no
posee electrones libres. Por lo tanto no es
posible el desplazamiento de carga
eléctrica libre a través de estos cuerpos. A
estos cuerpos se le denominan aislantes
eléctricos o dieléctricos.
Ejemplo de aislantes: El vidrio, la
porcelana. El plástico el papel, etc.
Figura h
Las siguientes figuras i , j y k ilustran
La
razón que existe entre la
carga eléctrica y la superficie que la
el efecto de un metal (conductor) y de un
aislante.
contiene se denomina densidad de carga
eléctrica, matemáticamente se expresa
como:
D 
q
s
Donde:
q es la carga eléctrica, medida en [cb]
s
es la superficie , medida en [m]
D densidad de carga, medida en[cb/m]
Conductores y Aislantes.
Se
denominan
Figura i
conductores
eléctricos a las sustancias que, como los
metales, poseen electrones libres en su
interior, permitiendo el desplazamiento de
las cargas eléctricas a través de ellas.
Ejemplo de conductores: los metales. El
cuerpo humano, etc.
Al contrario a los metales, existen
materiales en los cuales los electrones
están firmemente unidos a sus respectivos
Figura j
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Electrostática
Figura k
Generador de banda de Van de Graaff.
El físico norteamericano Van de
Graaff ,en 1930
Figura l
ideó y desarrolló el
generador de banda que lleva su nombre,
fue de gran utilidad, en ese entonces, para
la investigación de la física atómica al
obtenerse altas tensiones eléctricas con
una intensidad relativamente débil. La
figura l ilustra su funcionamiento.
EJERCICIOS PROPUESTOS.1.- Dos hojas de un mismo tipo de papel
son
frotadas
entre
sí
¿
Quedarán
electrizadas? ¿ y si frotamos dos barras
hechas de un mismo tipo de plástico?
Explique.
2.-Se sabe que el cuerpo humano es capaz
de conducir cargas eléctricas. Explique,
por qué una persona con una barra
metálica en sus manos, no consigue
electrizarla por frotamiento?
3.- Un automóvil en movimiento adquiere
carga eléctrica debido al roce con el aire.
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Electrostática
3.1.- Si el ambiente del lugar es seco, ¿el
5.2.-
automóvil
moléculas de este dieléctrico. (haga un
permanecerá
electrizado?
Describa lo que sucede con las
Explique.
dibujo que ilustre su respuesta).
3.2.- Al bajarse del automóvil puede
6.- Considere nuevamente el cuerpo
ocurrir que le dé una descarga eléctrica
metálico que se muestra en la figura m .
¿por qué?
Suponga que en el extremo B se hace una
3.3.- Este hecho no es común en climas
conexión a tierra mediante un hilo
húmedos ¿por qué?
conductor.
4.- Una barra electrizada negativamente
6.1.- Describa el movimiento de las
se coloca cerca de un cuerpo metálico AB
cargas que se producirá debido a esta
( neutro), tal como muestra la figura
conexión.
6.2.- Al eliminar el contacto de AB con
tierra y alejar el inductor. ¿el cuerpo
metálico quedará electrizado?¿ Cuál es el
signo de su carga?
7.- ¿ De qué depende el comportamiento
eléctrico de los cuerpos ?
8.- ¿Qué es un electroscopio y para que se
utiliza?
Figura m
4.1.- ¿ Hacia dónde se desplazarán los
electrones libres de este cuerpo metálico?
4.2.- ¿ Cuál es el signo de la carga que
aparece en A y en B ?
4.3.- ¿Cómo se denomina esta separación
BIBLIOGRAFÍA
de cargas que ocurrió en el cuerpo
1.
metálico?
5.- Supongamos que el cuerpo
de la
figura anterior es , ahora, un dieléctrico.
5.1.- ¿Habrá movimiento de electrones
Física Conceptual. 9° Edición.
Paul G. Hewitt.
Pearson Educación, México
2004.
libres en AB ?
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Electrostática
2. Física General .4° Edición .
Antonio Máximo, Beatriz
Alvarenga.
Oxford University Press,1998.
3. Física Quinta Edición
Wilson- Bufa
Pearson Educación, México 2003
4. Física II . 4° edición
Raymond A. Serway.
Ed. McGraw-Hill, 1997.
5. Física para la ciencia y la
tecnología, v 1 4° edición
Paul A Tipler.
Editorial Reverté, S.A. 2002 .
VÍNCULO WEB RECOMENDADO
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerC
ontenido.aspx?GUID=123.456.789.000&ID=1045
16#Sitios%20sugeridos
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/ele
ctrico/cElectrico.html
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