electrización - La Matemática

CURSO: FÍSICA
PROFESOR: JOHEL TARAZONA GUILLEN
ELECTRIZACIÓN
LECTURA
Hace 2500 años vivía en Mileto, ciudad de Asia menor, un hombre famoso llamado Thales. Además de
comerciante, era matemático, astrónomo y filósofo. Precisamente fue este hombre múltiple y curioso quien
descubrió que al frotar una barra de ambar con un paño o un trozo de piel, la barra adquiría la notable
propiedad de atraer pequeños objetos, muy livianos, como plumillas de ave, pajitas o cabellos. Así es como
se inició la que llegaría a ser una de las ramas más complejas e importantes de la ciencia y la tecnología.
Nunca pudo imaginar Thales que aquel fenómeno tan sencillo, si bien tan curioso, se convertiría con el
transcurrir de los siglos, en la base principal del avance tecnológico en la actualidad: la luz eléctrica, la radio,
la telefonía, la televisión, las telecomunicaciones, etc.
ELECTRIZACIÓN
Si después de peinarnos un día seco y teniendo el cabello también seco, acercamos el peine a pequeños
pedacitos de papel, observaremos que estos son atraídos por el peine. Y si este mismo peine lo acercamos
a un pequeño chorro de agua, notaremos que lo desviará ligeramente. Se dice usualmente que, debido al
frotamiento del cabello con el peine, éste se ha electrizado.
peine cargado
corriente de agua
El peine luego de ser frotado atrae
El peine luego de ser frotado con el cabello
pequeños pedacitos de papel.
desvía ligeramente el agua.
Para entender mejor el fenómeno de electrización de los cuerpos, frotemos nuestro lapicero de plástico
con una franela, y luego acerquémoslo a trocitos de papel, notaremos que se da un fenómeno de atracción
ya que los papelitos se adhieren al lapicero, en estas condiciones diremos que el lapicero está electrizado.
Lapicero
Lapicero
Papelitos
Franela
Frotamiento
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¿POR QUÉ DECIMOS QUE ESTÁ ELECTRIZADO?
Todo cuerpo en la naturaleza, es en general eléctricamente neutro, es
decir, que tiene igual cantidad de electrones y protones.
El electrón es la partícula fundamental que se encuentra en todos los
átomos. En este esquema simple del átomo de Litio es posible ver tres
electrones orbitando alrededor del núcleo central la que está formado de
partículas llamadas protones y neutrones. Este átomo es, pues,
eléctricamente neutro ya que la cantidad de electrones y protones son
iguales.
Al frotar los cuerpos uno de ellos pierde electrones y el otro los gana
por ello se aprecia que estos cuerpos manifiestan propiedades eléctricas, si
por algún medio podríamos regresar los electrones a sus dueños respectivos se notaría que en cada cuerpo
desaparecerían las propiedades eléctricas.
Un cuerpo se encuentra electrizado cuando respecto a su estado neutro ha ganado o perdido
electrones.
Entonces electrizar un
cuerpo, consiste en añadir
o quitar electrones.
Así es, con lo que se
“rompe” temporalmente
el estado neutro del cuerpo.
Apreciemos esta idea más claramente:
# e− = 5
Cuerpo Eléctricamente Neutro
# p+ = 5
# e− = # p+
pierde
electrones
# e =3
Cuerpo Electrizado Positivamente
# p+ = 5
# e < # p+
gana
electrones
# e =7
# p+ = 5
Cuerpo Electrizado Negativamente
# e > # p+
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¿Por qué se dan estos
fenómenos de atracción
o repulsión?
Debido a que los
electrones y protones
presenta Carga Eléctrica.
¿QUÉ ES LA CARGA ELÉCTRICA?
La Carga Eléctrica es una propiedad asociada a los electrones y protones produciéndose la atracción o
repulsión, cuando en un cuerpo hay una diferencia en el número de ellos.
Se le atribuye al electrón carga negativa y al protón carga positiva.
¿Se puede saber
que tan electrizado
se encuentra un cuerpo?
¡Sí!, mediante la
cantidad de carga
eléctrica.
¿QUÉ ES LA CANTIDAD DE CARGA ELÉCTRICA?
La Cantidad de Carga Eléctrica (Q) es una magnitud que nos indica en que grado se ha electrizado un
cuerpo. Su unidad es el Coulomb (C). Se calcula así:
Q = ± n| q e -|
Donde:
(+)
: Si “pierde electrones”
(–)
: Si “gana electrones”
n
: Número de electrones ganados o perdidos (#entero)
: Valor positivo de la cantidad de carga de electrón.
En forma práctica:
Q = ± n (1,6× 10-19 C)
La mínima cantidad de carga existente en la naturaleza es la del electrón.
: Cantidad de carga del electrón
−19
: −1, 6 × 10 C
Además
: Cantidad de carga del protón
−19
: +1, 6 × 10 C
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PROBEMAS DE ENSAYO
Problema desarrollado
1. Si un cuerpo en un proceso gana 750 electrones y luego en otro proceso el cuerpo pierde 720 electrones.
a) Al final, ¿en qué estado se encuentra?
b) Determine la cantidad de carga del cuerpo.
Resolución:
a) Inicialmente el cuerpo neutro.
Gana 750
electrones
Luego el cuerpo electrizado negativamente
Pierde 720
electrones
Finalmente el cuerpo todavía se queda con un exceso de electrones
# e - =750 – 720=30 electrones.
Es decir que al final:
El cuerpo se encuentra electrizado negativamente
b) La cantidad de carga del cuerpo se determina en forma práctica por la fórmula:
Q = ±n (1, 6 × 10 −19 C)
Como el cuerpo finalmente ha terminado ganando n=30 electrones, el signo será (–).
Reemplazando tenemos:
Q = −(30) (1, 6 × 10 −19 )
Coulomb
∴ Q = −48 × 10 −19 Coulomb
Problema por desarrollar
2. Existen tres formas de electrizar un cuerpo; explique en qué consiste cada forma:
a) Por Contacto:
b) Por Inducción:
c) Por Radiación:
PRACTICA
1.
¿Cuándo un cuerpo se electriza?
Rpta.: .......................................................
2.
¿Cuándo un cuerpo está electrizado negativamente?
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Rpta.: .......................................................
3.
¿Cuándo un cuerpo está electrizado positivamente?
Rpta.: .......................................................
4.
18
Si un cuerpo neutro en un proceso logró ganar 10 electrones y luego en otro proceso el cuerpo pierde
18
10 electrones. Al final, ¿en qué estado se encuentra el cuerpo?
Rpta.: .......................................................
5.
6.
Cuando frotas una barra de vidrio con una franela, se detecta que de la barra de vidrio salen 150
electrones, ¿Cómo quedan los cuerpos?
• La barra de vidrio .......................................
................................................................
• La franela .................................................
................................................................
Del problema anterior, determine la cantidad de carga de la barra de vidrio.
Rpta.: .......................................................
7.
Indique verdadero (V) o falso (F) según corresponde:
A) Un cuerpo será eléctricamente neutro cuando no tenga electrones.......................
( )
B) Luego de frotar un lapicero con una franela los papelitos se adhieren porque el lapicero se imantó
.................................. ( )
C) Puede existir una cantidad de carga:
............................
( )
8.
Un cuerpo se encuentra electrizado por la ganancia de 10 electrones. Determine la cantidad de carga
del cuerpo.
9.
Un cuerpo se encuentra electrizado por la pérdida de 50 electrones. Determine la cantidad de carga del
cuerpo.
10. Al incidir una radiación sobre una placa metálica se desprenden electrones. Determine la cantidad de
carga de la placa.
11. ¿Cuándo un cuerpo se encuentra eléctricamente neutro?
12. Según el gráfico:
Radiación
Desprendimiento
de electrones
Placa
metálica
Luego que se detenga la radiación, ¿cómo queda la placa metálica?
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13. ¿Cuál es la mínima cantidad de carga existente?
14. Indique Verdadero (V) o Falso (F) según corresponda.
A) Un cuerpo está electrizado
positivamente porque ha ganado protones
B) Puede existir una cantidad de carga:
( )
C) Un cuerpo se electriza sólo por la ganancia de electrones
( )
(
)
15. Cuando frotas un peine con una chompa se detecta, que la chompa ha ganado 80 electrones, ¿cómo
quedan los cuerpos?.
• La chompa...............................................................................................................
• El peine ....................................................................................................................
16. Del problema anterior, determine la cantidad de carga de la chompa.
17. Si un cuerpo en un proceso logra ganar 180 electrones y luego en otro proceso el cuerpo pierde 160
electrones. Al final, ¿en qué estado se encuentra el cuerpo?
18. Un cuerpo se encuentra electrizado por la pérdida de 40 electrones. Determine la cantidad de carga del
cuerpo.
19. Un cuerpo se encuentra electrizado por la ganancia de 60 electrones. Determine la cantidad de carga
del cuerpo.
TAREA DOICILIARIA
1.
Si un cuerpo se encuentra electrizado negativamente es porque:
A) Ha ganado neutrones
B) Ha ganado protones
C) Ha ganado electrones
D) Ha perdido protones
E) Ha perdido electrones
2.
Indique la alternativa incorrecta:
A) Un cuerpo se electriza por la ganancia o pérdida de electrones.
B) El frotamiento no es la única forma de electrizar cuerpos.
C) Al frotar dos cuerpos cualesquiera necesariamente se electrizan.
D) Un cuerpo está electrizado positivamente porque ha perdido electrones.
E)
3.
Q=
300
qe−
6
Si un cuerpo en un proceso gana 270 electrones y luego en otro proceso el cuerpo pierde 250
electrones. Determine la cantidad de carga del cuerpo.
A)
C)
E)
4.
Puede existir una cantidad de carga
+32 × 10 −19 C
−19
B) +16 × 10 C
− 32 × 10 −19 C
−19
D) − 48 × 10 C
− 16 × 10 −19 C
Determine la cantidad de carga de un cuerpo electrizado que ha ganado electrones.
A) – 8C
B) + 80C
C) + 8C
D) – 80C
E) – 16C
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