lunes, 28 de mayo de 2012

Lectura 18: Carga eléctrica

Aunque no tengamos muy claro el significado de términos como carga eléctrica, electricidad, corriente eléctrica y electrización, si somos conscientes de lo que estos fenómenos significan en la vida de hoy. Sabemos que las comunicaciones (radios, teléfonos, computadores, televisores), medios de transporte y muchas otras cosas, dependen de ellos.

En este texto, haremos una pequeña introducción a este tema.

Podemos generar fuerzas de atracción o repulsión entre ciertos objetos. Por ejemplo, si frotamos un peine en el cabello, con él podemos atraer pequeños pedazos de papel; o si frotamos una barra de vidrio con seda o con la piel humana, podemos generar movimiento en pequeñas esferas de ebonita (caucho) o polipropileno. En los dos casos se observa que no es necesario el contacto físico entre los cuerpos para generar el movimiento. ¿Cuál es la fuerza invisible que obliga a estos cuerpos a interactuar? Esa fuerza invisible procede y está determinada por las cargas eléctricas. ¿De dónde proceden esas cargas?

Sabemos que la materia está formada por átomos, y que estos a su vez, están formados básicamente por protones, electrones y neutrones. Los electrones y los protones son responsables de la carga eléctrica.

Recuerde que Los protones son partículas de carga positiva que hacen parte del núcleo atómico

Los electrones son partículas de carga negativa que se mueven fuera del núcleo del átomo. Los electrones pueden transferirse de un átomo a otro durante la formación de enlaces y pueden desplazarse a través de materiales conductores como los metales. Este movimiento facilita la electrización.

Cuando un cuerpo tiene la misma cantidad de partículas, positivas y negativas, distribuidas de manera homogénea, se dice que el cuerpo es neutro y sus características eléctricas no se pueden percibir con facilidad. Pero si esas partículas se distribuyen de manera que las partículas del mismo signo de agrupen en una región del cuerpo, se dice que el cuerpo está cargado o electrizado.

Cuando dos cuerpos cargados o electrizados interactúan, dicha interacción cumple la ley de las fuerzas electromagnéticas. Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen

Tipos de electrización: Un cuerpo puede ser electrizado de diversas maneras:

  1. Por Contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro cuerpo previamente cargado. En este caso, si se toca un cuerpo neutro con uno cargado positivamente, el cuerpo adquiere carga positiva y si se toca con uno cargado negativamente, entonces el cuerpo adquiere carga negativa. Esto se debe a que habrá una transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción.

  2. Por Frotamiento: al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (cantidad de electrones = cantidad de protones) ambos se cargan. Uno con carga negativa y el otro con carga positiva. Por ejemplo, si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay traspaso de electrones de vidrio a la seda; la seda adquiere carga negativa y el vidrio queda con carga positiva.

  3. Por Inducción: la inducción es un proceso de carga de un cuerpo sin contacto directo. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción electromagnética entre las cargas de los cuerpos, provocando el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

  4. Por Efecto Fotoeléctrico: Este fenómeno consiste en generar electricidad al iluminar una superficie metálica cuyos electrones se liberen en presencia de luz. Su aplicación más común, es la celda fotoeléctrica de los paneles solares, que permiten obtener electricidad a partir de energía solar.

  5. Por Electrólisis: la mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos, se ionizan al fundirse o cuando son disueltos en agua u otros líquidos. Sus moléculas se disocia generando especies químicas cargadas positiva o negativamente. Si se coloca un par de electrodos (barras de metal) en una de estas soluciones y se conecta una resistencia entre ellos, los electrones se moverán produciendo una corriente eléctrica. Las baterías de los autos son un buen ejemplo de electrólisis: En una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) se colocan electrodos: uno de plomo (Pb) y uno de óxido de plomo II (PbO), a través de los cuales fluye una corriente, al conectar cualquiera de los dispositivos eléctricos del automóvil.

  6. Por Efecto Termoeléctrico: es la electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales metálicos diferentes. Al calentar la unión, surge una tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre los extremos caliente y frío. A este tipo de circuito se le llama termopar.

Taller de lectura 18

  1. ¿Qué fenómenos de la vida de hoy dependen de la electricidad?
  2. ¿Cómo está formada la materia?
  3. ¿Qué son protones?
  4. ¿Qué son electrones y como participan en la formación de enlaces y en la electrización?
  5. ¿Qué partículas del átomo son responsables de la carga eléctrica?
  6. ¿Cuál es la diferencia entre un cuerpo neutro y un cuerpo electrizado?
  7. Copie la figura 1, con la descripción.
  8. ¿Qué ley se cumple cuando interactúan dos cuerpos electrizados y que dice dicha ley?
  9. Defina cada uno de los tipos de electrización.
  10. Cuando frota un globo con su cabello para luego atraer el cabello de otra persona sin tocarlo físicamente ¿Qué tipo de electrización sufre el globo? ¿Qué tipo de electrización sufre el cabello de la otra persona?
  11. ¿Cómo se aplica la electrización por efecto fotoeléctrico?
  12. ¿Qué tipo de electrización hay en la batería de un automóvil?
  13. Describa como funciona la batería de un automóvil.

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