Manual de experiencias "Electrostática"_5f by shirley cordova

Manual de Electrostática y Magnetismo

Electrostática y Magnetismo

Copyright Colegio Nuestra Señora del Rosario Primera Edición: 2011 Responsable de Edicion: Daysi Montalvo Guevara Corrección de Estilos: Joselyn Montes Vásquez Diseño: Guadalupe Namuche Choquehuanca Diseño de portada: Pierina Núñez Vera Ilustraciones: Alexia Ordoñez Morante Gerente de Producto: Shirley Sadiht Córdova García Jefe de producto: Angela Niño Capcha

Editor Titular del Proyecto Editorial DesRosesDeMarie S.A.C. Puerto Pizarro 145 - Lambayeque Primera Edicion: 2011

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AGRADECIMIENTO: Agradecemos , a nuestra maestra de área Sadith Córdova , por haberse preocupado por nosotras , ayudarnos en la elaboración de este manual y por sus constantes estímulos y motivaciones en las clases brindadas.

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Presentación En esta merecida ocasión, las colaboradoras del presente módulo queremos hacerles llegar a sus manos el tema denominado “Electrostática y Magnetismo” , para que tengan un conocimiento y más que todo infundirles el interés y motivación por seguir aprendiendo cada vez más sobre este trabajo a realizar. Nuestro folleto esta íntegramente relacionado a todo lo que abarca la Electrostática y el Magnetismo respectivamente, pues aprenderemos de manera rápida e interactiva los saberes previos y así de esta manera poder desarrollar diversas experiencias de laboratorio y cotidianas partiendo de lo enseñado, sobre todo con materiales caseros y fáciles de manipular. Por ello hemos dividido los experimentos en dos guías las cuales por independiente poseen Aprendizajes Esperados ,preguntas de focalización , la hipótesis ,que cada una la podrá formular , preguntas de contrastación y aplicación. Impartiremos también los resultados de estas experiencias y las oportunas conclusiones. Pero cómo no todo es teórico; aquí viene lo práctico, lo más entretenido: visualizarás videos y animaciones de los links que brindaremos a continuación por medio de pantallazos!!! Y claro cómo no podía faltar están los divertidos juegos, y por supuesto alguno que otro dato curioso que te sorprenderá. Sin más preámbulo a continuación el manual de Electrostática y Magnetismo”.

Las autoras

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Introducción ELECTROSTÁTICA Desde la antigüedad ya los griegos habían observado que cuando frotaban enérgicamente un trozo de ámbar, podía atraer objetos pequeños. Posiblemente el primero en realizar una observación científica de ese fenómeno fue el sabio y matemático griego Tales de Mileto, allá por el año 600 A.C., cuando se percató que al frotar el ámbar se adherían a éste partículas del pasto seco, aunque no supo explicar la razón por la cual ocurría ese fenómeno. No fue hasta 1660 que el médico y físico inglés William Gilbert, estudiando el efecto que se producía al frotar el ámbar con un paño, descubrió que el fenómeno de atracción se debía a la interacción que se ejercía entre dos cargas eléctricas estáticas o carente de movimiento de diferentes signos, es decir, una positiva (+) y la otra negativa (–). A ese fenómeno físico Gilbert lo llamó “electricidad”, por analogía con elektron , nombre que en griego significa ámbar. En realidad lo que ocurre es que al frotar con un paño el ámbar, este último se electriza debido a que una parte de los electrones de los átomos que forman sus moléculas pasan a integrarse a los átomos del paño con el cual se frota. De esa forma los átomos del ámbar se convierten en iones positivos (o cationes), con defecto de electrones y los del paño en iones negativos (o aniones), con exceso de electrones.

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MAGNETISMO Hace mas de dos mil años en la ciudad de Magnesia en Turquía se descubrió una roca negra la cuál atraía al hierro, al cuál lo nombraron magnetita o piedra imán .Y a la fuerza de atracción se le conoce como magnetismo, y al objeto que ejerce una fuerza magnética se le llama imán. A las regiones donde se concentra la fuerza del imán se llaman polos magnéticos. Más adelante se descubrió la brújula al colgar en un troza de hilo y delgado de la roca negra de magnesia siempre daba vueltas y se desvía apuntando al polo norte un extremo y el otro al polo sur. William Gilbert (1540-1603) estableció la ley de la fuerza magnética que dice “ polos magnéticos iguales se repelen y polos magnéticos se atraen” . No existen polos aislados, no importa cuantas veces se rompa un imán por la mitad cada pieza resultante será un imán con un polo norte y un polo sur.

Al leer estos pequeños párrafos nos damos cuenta que tanto Electrostática como Magnetismo se relacionan entre sí, ya que encontramos la electrización y atracción de los cuerpos, así como la presencia de electrones y protones. Pues es así como nosotras queremos llegarles a impartir estos saberes, empezando por aprender sobre Cargas Eléctricas en movimiento, con el fin de poder diferenciar las diferentes formas de electrizar un cuerpo y demostrar las fuerzas de atracción y repulsión que existen en las partículas cargadas eléctricamente. Así como también aprender sobre el Campo Magnético, comprobar la fuerza que puede ejercer este y demostrar como actúa la fuerza magnética al utilizar diversos imanes. Estos dos temas son muy importantes para todos nosotros, porque nos ayudan a relacionarlos con la vida diaria como son las tormentas eléctricas con rayos , las maquinas fotocopiadoras e impresoras láser , los aparatos electrónicos los cuáles tienen presencia de magnetismo en su composición , la muy conocida brújula que más adelante la mencionaremos, y muchas otras cosas que nos servirán de mucho no sólo hoy sino también en el futuro.

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La electrostática es la rama de la física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Benjamín Franklin haciendo un experimento con un rayo, que no es otra cosa que un fenómeno electrostático

La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro. Antes del año 1832, que fue cuando Michael Faraday publicó los resultados de sus experimentos sobre la identidad de la electricidad, los físicos pensaban que la electricidad estática era algo diferente de la electricidad obtenida por otros métodos. Michael Faraday demostró que la electricidad inducida desde un imán, la electricidad producida por una batería, y la electricidad estática son todas iguales.

La electricidad estática se utiliza comúnmente en la xerografía, en filtros de aire, en algunas pinturas de automóvil, en algunos aceleradores de partículas subatómicas, etc. Los pequeños componentes de los circuitos eléctrónicos pueden dañarse fácilmente con la electricidad estática. Sus fabricantes usan una serie de dispositivos antiestáticos y embalajes especiales para evitar estos daños. Hoy la mayoría de los componentes semiconductores de efecto de campo, que son los más delicados, incluyen circuitos internos de protección antiestática.

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CONDUCTORES Y AISLANTES

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Conceptos matemáticos fundamentales La ley de Coulomb La ecuación fundamental de la electrostática es la ley de Coulomb, que describe la fuerza entre dos cargas puntuales Q1 y Q2. Dentro de un medio homogéneo como es el

aire, la relación se expresa como:

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Donde F es la fuerza, es una constante característica del medio, llamada la « permitividad ». En el caso del vacío, se denota como 0. La permitividad del aire es solo un 0,5‰ superior a la del vacío, por lo que a menudo se usan indistintamente. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las cargas de signo opuesto se atraen entre sí. La fuerza es proporcional al producto de las cargas eléctricas e inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre las cargas. La acción a distancia se efectúa por medio del campo eléctrico. El campo eléctrico El campo eléctrico (en unidades de voltios por metro) se define como la fuerza (en newtons) por unidad de carga (en coulomb). De esta definición y de la ley de Coulomb, se desprende que la magnitud de un campo eléctrico E creado por una carga puntual Q es:

Fenómenos electroestáticos La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento. Electrización Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.

Carga eléctrica Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Existen dos tipos de carga eléctrica, que se han denominado cargas positivas y negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen.

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Principio de conservación y cuantización de la carga Las cargas eléctricas solo se pueden producir por parejas. La cantidad total de las cargas eléctricas positivas producidas en igual a la de las negativas, es decir, la cantidad total de carga eléctrica en cualquier proceso permanece constante. Además, cualquier carga localizada en un cuerpo siempre es múltiplo entero de la unidad natural de carga, la del electrón.

Ejemplos de fenómenos electroestáticos: 1. Poniendo muy próximos dos péndulos eléctricos tocados con vidrio frotado, se observa una repulsión mutua; si los dos se han tocado con resina frotada, la repulsión se origina análogamente; si uno de los dos péndulos se ha puesto en contacto con resina frotada y el otro con vidrio, se produce una mutua atracción. 2. Cuando frotamos una barra de vidrio con un paño. Lo que hemos hecho es arrancar cargas negativas de la barra que han quedado atrapadas en el paño, por lo que la barra inicialmente neutra ha quedado con defecto de cargas negativas (cargada positivamente) y el paño con un exceso de cargas negativas, en el sistema total vidrio-paño, la carga eléctrica no se ha modificado, únicamente se ha redistribuido. 3. Cuando caminas por alfombra y tocas el pivote de la puerta metálico. Sientes una descarga eléctrica. 4. Cuando te peinas con un peine puedes recoger pedacitos de papel con el peine.

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Existe en la naturaleza un mineral llamado magnetita o piedra imán que tiene la propiedad de atraer el hierro, el cobalto, el níquel y ciertas aleaciones de estos metales. Esta propiedad recibe el nombre de magnetismo. Los imanes: Un imán es un material capaz de producir un campo magnético exterior y atraer el hierro (también puede atraer al cobalto y al níquel). Los imanes que manifiestan sus propiedades de forma permanente pueden ser naturales, como la magnetita (Fe3O4) o artificiales, obtenidos a partir de aleaciones de diferentes metales. Podemos decir que un imán permanente es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado. Un imán temporal no conserva su magnetismo tras haber sido imantado. En un imán la capacidad de atracción es mayor en sus extremos o polos. Estos polos se denominan norte y sur, debido a que tienden a orientarse según los polos geográficos de la Tierra, que es un gigantesco imán natural. La región del espacio donde se pone de manifiesto la acción de un imán se llama campo magnético. Este campo se representa mediante líneas de fuerza, que son unas líneas imaginarias, cerradas, que van del polo norte al polo sur, por fuera del imán y en sentido contrario en el interior de éste; se representa con la letra B.

Desde hace tiempo es conocido que una corriente eléctrica genera un campo magnético a su alrededor. En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas debidas al movimiento de los electrones que contienen los átomos, cada una de ellas origina un microscópico imán o dipolo. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; en cambio si todos los imanes se alinean actúan como un único imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado.

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Imantar un material es ordenar sus imanes atómicos.

En la figura derecha se observa en primer lugar un material sin imantar y debajo un material imantado.

El magnetismo es producido por imanes naturales o artificiales. Además de su capacidad de atraer metales, tienen la propiedad de polaridad. Los imanes tienen dos polos magnéticos diferentes llamados Norte o Sur. Si enfrentamos los polos Sur de dos imanes estos se repelen, y si enfrentamos el polo sur de uno, con el polo norte de otro se atraen. Otra particularidad es que si los imanes se parten por la mitad, cada una de las partes tendrá los dos polos. Cuando se pasa una piedra imán por un pedazo de hierro, éste adquiere a su vez la capacidad de atraer otros pedazos de hierro. La atracción o repulsión entre dos polos magnéticos disminuye a medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre ellos.

Campo magnético Se denomina campo magnético a la región del espacio en la que se manifiesta la acción de un imán.Un campo magnético se representa mediante líneas de campo. Un imán atrae pequeños trozos de limadura de hierro, níquel y cobalto, o sustancias compuestas a partir de estos metales (ferromagnéticos). La imantación se transmite a distancia y por contacto directo. La región del espacio que rodea a un imán y en la que se manifiesta las fuerzas magnéticas se llama campo magnético. Las líneas del campo magnético revelan la forma del campo. Las líneas de campo magnético emergen de un polo, rodean el imán y penetran por el otro polo.Fuera del imán, el campo esta dirigido del polo norte al polo sur. La intensidad del campo es mayor donde están mas juntas las líneas (la intensidad es máxima en los polos).

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El magnetismo esta muy relacionado con la electricidad. Una carga eléctrica esta rodeada de un campo eléctrico, y si se esta moviendo, también de un campo magnético. Esto se debe a las “distorsiones” que sufre el campo eléctrico al moverse la partícula. El campo eléctrico es una consecuencia relativista del campo magnético. El movimiento de la carga produce un campo magnético. En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, esta compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento (girando sobre su orbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos.

Una Carga En Movimiento Produce Un Campo Magnético La brújula: La brújula señala al norte magnético de la tierra, que no coincide con el norte geográfico, ya que conoce había explicado antes los polos opuestos se atraen y los similares se repelen, en el norte geográfico de la tierra se encuentra el polo sur magnéticamente hablando por lo que su opuesto (el norte en este caso) apunta lo contrario en una brújula

La tierra es un imán. Campo magnético terrestre.

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TEMA

01:

Aprendizaje Esperado: § §

Demostrar la fuerza de atracción y repulsión entre partículas cargadas eléctricamente. Diferenciar las formas de electrización en los cuerpos.

Focalización: § § § § § §

¿Qué entiendes por electrostática? ¿Sabes que es una carga eléctrica? ¿Qué deduces por fuerza de atracción? ¿Qué deduces por fuerza de repulsión? ¿Tienes conocimiento de lo qué es un electrón y un protón? ¿Sabes como electrizar un cuerpo? Explícalo

Hipótesis: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Exploración: Avión electrostático • Materiales: Papel aluminio Vara de plástico Tela de lana y tijera. • Procedimiento: Dibuja un avión sobre el papel aluminio. Frota enérgicamente la vara de plástico con la lana .Acerca la vara al avión.

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Serpentinas • Materiales: Peine Papel de china Tijeras Regla • Procedimiento: Corta una tira de papel de seda y cortalo en tiras largas y delgadas dejando uno de los extremos sin cortar. Pasa el peine por tu cabello y los dientes del peine sin que toquen los extremos de las tiras de papel. Apártate • Materiales: Papel aluminio Frasco de vidrio (1l) Clip grande Pinzas de punta Plastilina Tijeras Globo de 25 cm. Lápiz • Procedimiento: Cortar dos tiras de papel aluminio 1cm x 5cm .Hacer un agujero en la parte alta de cada tira .Cuelga las tiras de papel en los ganchos del clip estando este en la tapa del envase .Infla el globo y frótalo en tu cabello .Mantén el globo cerca de la vuelta de clip en la tapa del frasco. No Tocar • Materiales: Plastilina Tachuela Papel de china Tijeras Vaso transparente de plástico. Globo Regla. • Procedimiento: Moldea la plastilina de tamaño de una moneda. Coloca la tachuela en la plastilina

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Corta un cuadrado de 2.5 de papel de china. Dobla el papel a la mitad y ponlo en equilibrio en la punta de la tachuela. Infla el globo, frótalo en tu cabello y mantenlo cargado cerca del vaso, y observa.

Tintineo • Materiales: Diez pequeñas piezas de papel aluminio Peine • Procedimiento: Pasa el peine por tu cabeza Mantén los dientes del peine sobre las piezas del papel Encuentro • Materiales: 2 globos redondos de unos 25cm. Cinta adhesiva Cuerda de 2 metros Marcador y cabello limpio • Procedimiento: Infla los globos y los atas sus extremos.Corta la cuerda por la mitad y ata a cada globo.Pega los extremos libres de las cuerdas a la parte mas alta del marco de la pierta 20cm.Frota un globo sobre tu cabello 10 veces y sujetalo, después el otro, juntalos y observa. Chispa electrostática • Materiales: globo de látex, bolita de tecknoport, franela. • Procedimiento: procedemos a frotar el globo con la franela repetidamente varias veces, a continuación acercaremos el globo a la bolita y esta se moverá de acuerdo muevas al globo. Arena electrostática • Materiales: Arena, franela, globo • Procedimiento: Frotamos la franela con el globo inflado y vemos como el globo hace saltar los granos de arena, Lata rodante • Materiales: lata , globo , franela

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• Procedimiento: Primero procedemos a frotar el globo con la franela varias veces sin parar, seguidamente colocamos la lata sobre la mesa en forma horizontal y acercamos el globo a la lata ,esta se moverá conforme muevas el globo cuidadosamente.

Electroscopio gigante • Materiales: papel de aluminio , tubo de cartón estrecho , globo , hilo , franela • Procedimiento : poner el papel de aluminio sobre el soporte , a continuación frotar el globo con la franela y acercar al aluminio , se observará que los aluminios en un instante se acercarán y luego y repelerán Chorro de agua • Materiales: grifo de agua, peine , varilla • Procedimiento: Frotar el peine con un paño , varias veces y luego de esto abrir el caño de agua muy poquito y acercar el peine al instante verás que el chorro de agua se inclinará. ¿Pegajosos? • Materiales: Cinta de celofán. • Procedimiento: Dos tramos de cinta en la mesa dejando que cuelguen la mitad de ellas Sujetamos las cintas y las quitamos rapidamente, las juntamos, sin que lleguen a tocarse. Chasquido • Materiales: Clip grande Pieza de lana Hoja de plástico (mica) Tijeras Plastilina • Procedimiento: Corta una tira de plástico de 2.5cm x 20cm. Utiliza la plastilina para que el clip quede parado en la mesa Envuelve con la lana la tira de plástico y sacala rapidamente como 4 veces. Coloca inmediatamente la hoja de plástico, junto a la parte alta del clip. Movimiento de electrones

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• Materiales: 2 libros delgados, vidrio, pedazo de tela de nylon, papel de china, tijeras. • Procedimiento : lo que hacemos es colocar sobre la mesa dos libros separados unos 10cm,colocar en ese espacio muñequitas de papel de china y sobre ello el vidrio , luego frotarás el vidrio con nylon varias veces y veras lo que pasará con las muñequitas estas se moverán

Contrastación: § § § § § § § § § § §

¿Qué es la electricidad estática? ¿Por qué los cuerpos electrizados, en un primer momento se atraen y luego se repelen? Explica ¿A qué se debe el fenómeno del ruido tomando como referencia el experimento nº 14? ¿Cómo nos damos cuenta de la presencia de cargas estáticas en un cuerpo? Menciona brevemente las formas electrización. Explica por qué los electrones se mueven. Explica la causa ocurrida de acuerdo a lo visto en el experimento nº05. ¿Por qué en un primer momento los globos se atraen y luego se repelen , en el experimento nº06? Averigua y explica la ley de coulomb mediante el experimento nº03. ¿Qué es un campo eléctrico? De acuerdo a los experimentos vistos, ¿cómo puedes electrizar un cuerpo?

Aplicación: § § § § § § § § § §

¿Para que crees que te sirva en tu vida diaria el uso de la electrostática? Investiga la vida y aporte de algún físico relacionado a la electrostática Escribe las características de las líneas de fuerza de un campo eléctrico. Dibuja las líneas de fuerza en un campo eléctrico. Sabes que generadores electrostáticos son los más comunes en la actualidad. Realiza un cuadro comparativo de materiales aislantes y conductores, y da ejemplos. Averigua acerca de los materiales semiconductores. Averigua sobre los fenómenos electrostáticos Menciona tres ejemplos de fenómenos electrostáticos. Coloca V si es verdadero o F si el enunciado es falso (explica por qué). ü El campo eléctrico creado por una placa infinita cargada uniformemente no depende de la distancia a la misma. ü Las líneas de campo eléctrico son siempre paralelas a las superficies equipotenciales. ü Bajo la única acción de la fuerza electrostática las cargas eléctricas negativas se mueven hacia donde aumenta su energía potencial electrostática.

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ü El trabajo de la fuerza electrostática para llevar una carga de un punto a otro depende de la variación de potencial eléctrico entre esos dos puntos. ü Cuando en una región del espacio el campo eléctrico es nulo, también lo es el potencial eléctrico. ü En el interior de un conductor en equilibrio el campo eléctrico siempre es nulo. ü Las líneas de campo eléctrico salen de las cargas negativas y llegan a las positivas. ü Todas las cargas eléctricas tienden a moverse hacia donde disminuye el potencial eléctrico. Explica la Ley de Gauss.

Bibliografías básicas: § § § § § §

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http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/electrostatica/html/contenido.ht ml http://fq-experimentos.blogspot.com/2010/04/117-pendulo-electrostaticocasero.html http://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica#Fen.C3.B3menos_electroest.C3. A1ticos http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/electro_ quiz1/electro_quiz1.html http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electroestatica/tp01_campo_electrico.php http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_electrostatica/ke_electrostatica_1 .htm

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TEMA: 02

Aprendizaje Esperado: § §

Comprobar la fuerza de un campo magnético. Demostrar la distribución de los campos de fuerza magnética alrededor de imanes de distintas formas.

Focalización: § § § § §

¿Qué entiendes por magnetismo? ¿Qué entiendes por imán? Menciona objetos que sean atraídos fácilmente por un imán. ¿Por qué crees que el imán tiene la propiedad de atraer ciertos objetos? ¿Sabes qué es y para qué sirve una brújula? Y ¿Qué relación tiene con el magnetismo?

Hipótesis: § ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Exploración: Aguja magnetizada en el agua •

Materiales: Recipiente de vidrio (2l), aguja para coser, hilo para coser, cinta adhesiva, imán.

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•

Procedimiento: Llenar el recipiente ¾, cortar 2 hilos de 30cm, pegar los hilos al lado de la vasija separados 25cm, estiro los hilos a traves de la aguja, bajo lentamente los hilos y la aguja flota en la superficie, retiro los hilos, y muevo cerca el imán sin tocar al agua.

Aguja magnetizada en el aire

• •

Materiales:Aguja con un hilo de unos 30 cm, imán de herradura. Procedimiento:Magnetiza la aguja sobre uno de los polos del imán luego levanta el hilo cuidadosamente y así sucesivamente.

Inducción magnética y polaridad

• •

Materiales: Imán y Clavos Procedimiento: Mediante un extremo del imán uno los clavos en forma de cadena y por inducción se crea un campo magnético en cada clavo. El aluminio y los imanes

§ §

Materiales: recipiente de aluminio, hilo, imán. Procedimiento: Primero tienes que colocar en un recipiente con agua, el tazón de aluminio, luego colocarás el imán muy cerca al tazón pero no chocándolo, verás que este se mueve en dirección que muevas el imán. Imanes que levitan

•

Materiales: Imanes anulares Una pajtaa de refrescos Bolita de plastilina Procedimiento:Sujeta la bola de plastilina con la pajita, en forma vertical e inserta los imanes por polos opuestos. Campo magnético

§ §

Materiales: imán de herradura, limadura de hierro, cartulina blanca. Procedimiento: Coloca encima de la cartulina muchas limaduras de hierro y sobre ella el imán, moverás el imán y asombrosamente las limaduras se moverán conforme tu muevas el imán.

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Campo magnético con un imán flotante § §

Materiales: aguja magnetizada pequeña, disco de corcho, plato grande (aluminio), agua , imán de barra. Procedimiento: Primero coloca el recipiente con agua y sobre ella dos pedacitos de hilo pegados con cinta, luego coloca la aguja entre los hilitos coges el imán y verás lo que pasará.

Avión suspendido en el aire •

•

Materiales: Alfiler recto Hilo para coser (30cm) Papel de china Imán de barra. Tijeras Procedimiento: Corta una pequeña ala de 2.5 cm Largo por 1cm, de ancho ½ pulgada de papel de china. Mete el alfiler por el centro del ala para formar un aeroplano. Amarra el hilo a la cabeza del alfiler. Coloca el imán en la orilla de la mesa para que sobresalga uno de sus extremos. Coloca el aeroplano en el extremo del imán. Tira lentamente del hilo hasta que el aeroplano quede suspendido en el aire. Fuerza magnética

• •

Materiales: Clips, imanes de barra de distintos tamaños, cinta adhesiva. Procedimiento: Pega un imán con uno de los extremos de la orilla de la mesa. Desdobla uno de los clips y ponlo debajo de la parte del imán que sobresale. Agrega clips uno a uno en el clip abierto hasta que se suelte el imán y caigan todos. Campo de fuerza

•

Materiales: Varios imanes, limaduras de hierro, hoja de papel, vaso de cartón.

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Procedimiento: Coloca las limaduras en el vaso de cartón, coloca los imanes en la mesa, cubre los imanes con hoja de papel y rocía una capa delgada de limaduras y

observa.

Sacudida Magnética •

•

Materiales: Limaduras de hierro Brújula Imán Popote Plastilina Procedimiento: Llena el popote con las limaduras de hierro hasta ¾ de su capacidad. Usa la plastilina para sellar ambos extremos del popote. Coloca el popote sobre el imán durante un minuto. Con cuidado y sin sacudir el popote, levántalo por un extremo y ponlo cerca de la brújula. Observa y repítelo varias veces. Oscilador

• •

Materiales: Brújula, hilo, clip, regla, amán, libro. Procedimientos: Corta un tramo de hilo de 30 cm. Sujeta un extremo del hilo con el centro del clip con cinta adhesiva. Pega el hilo el extremo libre en la regla. Coloca el libro junto al borde de la mesa y mete la regla debajo del libro. Junta el clip con el imán, separa el clip del imán y deja que se mueva libremente Guardián

• •

Materiales:Papel aluminio ,espátula de acero ,imán de barra ,4 clips pequeños Procedimiento: Coloca los clips sobre la mesa y tápalos con hoja papel aluminio Coloca el imán sobre la hoja de papel que tapa a los clips Levanta el imán y observa Coloca los clips de forma que queden situados bajo la espátula Coloca el imán sobre la espátula Levanta la espátula con el imán y observa. Atracción de limaduras en aceite

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§ Materiales: limadura de hierro, imanes de distintas formas, aceite, recipiente transparente pequeño. Procedimiento: Colocar el recipiente con aceite, luego colocarás las limaduras de hierro a continuación cogerás el imán y lo acercarás al recipiente .Vez lo que sucede, las limaduras se mueven en dirección del imán.

Contrastación: § ¿Qué es magnetismo? § ¿Qué es un imán? § ¿Qué materiales conocidos presentan propiedades magnéticas fácilmente detectables? § ¿Cuántas y cuáles son las clases más conocidas de imanes? Profundiza y dibuja. § ¿Qué es un campo magnético? § ¿Cómo se representa un campo magnético? Dibuja. § Establece semejanzas y diferencias de acuerdo a lo visto en los experimentos nº01 y 02. § Explica con tus propias palabras el fenómeno que ocurrió en el experimento nº07. § En el experimento nº09 ¿De qué depende en número de clips que el imán pueda soportar? Explica. § ¿Qué son los materiales ferro magnéticos? (nómbralos). § ¿Por qué a todos los electrones en rotación se les denomina como imanes diminutos? § ¿Qué es un imán permanente y qué es un imán temporal? § ¿Cuándo decimos que una sustancia se ha magnetizado? § ¿Qué es el flujo magnético?

Aplicación: § § § § § § § § § § § § §

Averigua acerca de las propiedades de un imán. ¿Por qué se dice que la tierra se comporta como un gigantesco imán? Investiga sobre la brújula y qué relación guarda con el tema aprendido Elabora un cuadro de los materiales magnéticos. Averigua los aportes de un físico en el magnetismo. ¿Por qué la brújula señala el norte magnético? ¿Qué relación tiene el magnetismo con la electricidad? ¿Qué es el magnómetro? ¿Cuáles son las fuentes por las que se origina un campo magnético? ¿Cómo se manifiesta el magnetismo planetario? Realiza un dibujo. ¿Qué es la magnetosfera? ¿A qué se denomina Ecuador magnético? ¿Cuáles son las unidades relacionadas con el magnetismo?

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Bibliografía básica:

§ §

§ Libro del CENTRO PRE de la UNPRG – 3ra Edición 2010-1 Física , Geometría y Trigonometría. Guía de experimentos científicos http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm

TEMA 01: APRENDIENDO SOBRE CARGAS ELÉCTRICAS EN MOVIMIENTO

Aprendizaje Esperado: § §

Demostrar la fuerza de atracción y repulsión entre partículas cargadas eléctricamente. Diferenciar las formas de electrización en los cuerpos.

Focalización: §

¿Qué entiendes por electrostática?

Rama de la física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica. §

¿Sabes que es una carga eléctrica?

Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). §

¿Qué deduces por fuerza de atracción?

Fuerza de atracción cuando dos cuerpos de signos diferentes (positivo y negativo) se atraen. §

¿Qué deduces por fuerza de repulsión?

La fuerza de repulsión se da cuando cuerpo del mismo signo (negativo-negativo y positivo-positivo) se repelen, es decir se separan.

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¿Tienes conocimiento de lo qué es un electrón y un protón?

Los electrones tienen una carga eléctrica negativa y un protón tiene carga positiva.

¿Sabes como electrizar un cuerpo? Explícalo

Mediante el frotamiento, o por contacto.

Hipótesis: La modificación de cargas eléctricas negativas genera repulsión o atracción en los cuerpos.

Contrastación: §

¿Qué es la electricidad estática?

¿Por qué los cuerpos electrizados, en un primer momento se atraen y luego se repelen? Explica

Porque el cuerpo al ser frotado adquiere carga negativa y al acercarlo al otro cuerpo se atraen por ese cuerpo tiene carga positiva y hay una atracción entre ambos cuerpo; luego se repelen porque los cuerpos vuelven en su estado de equilibrio. §

¿A qué se debe el fenómeno del ruido tomando como referencia el experimento nº 14?

A que al frotar el papel este se cargará y al cercarlo al objeto, esa transferencia de electrones se va a manifestar como un ruido o chasquido. §

¿Cómo nos damos cuenta de la presencia de cargas estáticas en un cuerpo?

Cuando dicho cuerpo podrá atraerse o repelerse frente a otro actuando como conductor o aislante. §

Menciona brevemente las formas electrización. • Electrización por contacto • Electrización por frotamiento • Por inducción

Explica por qué los electrones se mueven.

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Porque en el lugar donde acaban su movimiento poseen menos energía que en lugar de donde empezaron. §

Explica la causa ocurrida de acuerdo a lo visto en el experimento nº05.

Mediante experimento se da que el peine al ser frotado varias veces queda electrizado y hace que los papelitos se atraigan con él, porque tienen cargas opuestas.

¿Por qué en un primer momento los globos se atraen y luego se repelen , en el experimento nº06?

Porque cuando uno de los globos se frota esta adquiriendo carga negativa y el otro globo tiene una carga neutra y hay una atracción entre cargas opuestas y luego se repelen porque los globos vuelven a su estado en equilibrio. §

Averigua y explica la ley de coulomb mediante el experimento nº03.

Mediante una balanza de torsión, Coulomb encontró que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales (cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables comparadas con la distancia r que las separa) es inversamente proporcional al cuadrado dela distancia que las separa. El valor de la constante de proporcionalidad depende de las unidades en las que se exprese F, q, y r. En el Sistema Internacional de Unidades de Medida vale 9·109 Nm 2/C2. §

¿Qué es un campo eléctrico?

El campo eléctrico (en unidades de voltios por metro) se define como la fuerza (en newtons) por unidad de carga (en coulomb). §

De acuerdo a los experimentos vistos, ¿cómo puedes electrizar un cuerpo?

Por conducción, frotamiento e inducción. §

¿Por qué las tiras de papel en un momento se atraen al peine?(experimento nº02)

Porque el peine queda eléctricamente cargado al ser frotado adquiriendo carga negativa. §

¿Qué semejanzas puedes encontrar en todas las experiencias observadas?

En que todos los elementos usados para atraer a los cuerpos se encontraban en un primera instancia en reposo y luego se cargaron de electrones. §

Da una explicación mas detallada de la Hipótesis con tus propias palabras.

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Que al momento de electrizar negativamente un cuerpo este podrá hacer que otros cuerpos se le atraigan se acerquen o se repelen es decir que se separen.

Aplicación: §

¿Para que crees que te sirva en tu vida diaria el uso de la electrostática?

Las fotocopiadoras es un claro ejemplo de esto, las impresoras láser también, los automóviles al chocar y rozar con la pista. §

Investiga la vida y aporte de algún físico relacionado a la electrostática

Charles François de Cisternay du Fay (París, 1698 – 1739) Fue un físico francés, superintendente del Jardin du Roy. De familia prominente con influencia en ambientes militares y eclesiásticos, su padre le consiguió el nombramiento de químico adjunto en la Academie des Sciences. Aún sin tener una formación científica Du Fay pronto destacó en sus experimentos sobre la electricidad al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedicó su vida al estudio de los fenómenos eléctricos. Publicó sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (las denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denominó carga vítrea y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban: de una forma al frotar, con un paño de seda, el vidrio (carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel, algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma, (carga negativa). Las observaciones de Du Fay en electricidad fueron escritas en diciembre de 1733 y luego impresas en el Volumen 38 de la "Philosophical Transaction of the Royal Society" en 1734. §

Escribe las características de las líneas de fuerza de un campo eléctrico.

Las líneas de fuerza eléctricas indican la dirección y sentido en que se movería una carga de prueba positiva si se situara en un campo eléctrico. Creado por dos cargas positivas. Una carga de prueba positiva seria repelida por ambos. Las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas de signo opuesto. Una carga de prueba positiva seria atraído por la carga negativa y repelida por la positiva.

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Dibuja las líneas de fuerza en un campo eléctrico.

Sabes que generadores electrostáticos son los más comunes en la actualidad.

El generador de Van de Graaff Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.

Realiza un cuadro comparativo de materiales aislantes y conductores, y da ejemplos.

Materiales aislantes La carga que recibe no se distribuye, queda confinada en la región en donde fue producida. Ejemplos: § Madera § Plástico § Pelo § Aire

Materiales conductores Material que presenta gran cantidad de electrones libres La carga se distribuye en toda la superficie exterior. Ejemplos: § Metales(cobre , níquel , hierro , cobalto)

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§ § §

Vidrio Papel Cuero,etc

Averigua acerca de los materiales semiconductores.

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Son elementos que conducen pero conducen mal, pero estos elementos son la base de los transistores. EJEMPLOS: el silicio, el germanio, el carbono.

Averigua sobre los fenómenos electrostáticos

Electrización Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva. Carga eléctrica Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Existen dos tipos de carga eléctrica, que se han denominado cargas positivas y negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen. Principio de conservación y cubanización de la carga Las cargas eléctricas solo se pueden producir por parejas. La cantidad total de las cargas eléctricas positivas producidas en igual a la de las negativas, es decir, la cantidad total de carga eléctrica en cualquier proceso permanece constante. Además, cualquier carga localizada en un cuerpo siempre es múltiplo entero de la unidad natural de carga, la del electrón

Menciona tres ejemplos de fenómenos electrostáticos. 1. Una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. 2. Cuando caminas por alfombra y tocas el pivote de la puerta metálico. Sientes una descarga eléctrica.

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3. Cuando te peinas con un peine puedes recoger pedacitos de papel con el peine. §

Coloca V si es verdadero o F si el enunciado es falso . ü El campo eléctrico creado por una placa infinita cargada uniformemente no depende de la distancia a la misma. ( V ) ü Las líneas de campo eléctrico son siempre paralelas a las superficies equipotenciales. (F) ü Bajo la única acción de la fuerza electrostática las cargas eléctricas negativas se mueven hacia donde aumenta su energía potencial electrostática. (F) ü El trabajo de la fuerza electrostática para llevar una carga de un punto a otro depende de la variación de potencial eléctrico entre esos dos puntos. (V) ü Cuando en una región del espacio el campo eléctrico es nulo, también lo es el potencial eléctrico. (F) ü En el interior de un conductor en equilibrio el campo eléctrico siempre es nulo. (V) ü Las líneas de campo eléctrico salen de las cargas negativas y llegan a las positivas. (F) ü Todas las cargas eléctricas tienden a moverse hacia donde disminuye el potencial eléctrico. (F)

Explica la Ley de Gauss.

El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga q contenida dentro de la superficie, dividida por la constante 0. La superficie cerrada empleada para calcular el flujo del campo eléctrico se denomina superficie gaussiana. La ley de Gauss es una de las ecuaciones de Maxwell, y está relacionada con el teorema de la divergencia, conocido también como teorema de Gauss. Fue formulado por Carl Friedrich Gauss en 1835. Para aplicar la ley de Gauss es necesario conocer previamente la dirección y el sentido de las líneas de campo generadas por la distribución de carga. La elección de la superficie gaussiana dependerá de cómo sean estas líneas.

Conclusiones: 1. La electrostática se encarga del estudio de las cargas eléctricas, las fuerzas que se ejercen entre ellas y su comportamiento en los materiales. 2. La carga permite que exista el comportamiento de atracción y repulsión.

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3. En este trabajo se pudo concluir que: "las cargas eléctricas iguales se repelen; las cargas opuestas se atraen". 4. Todos los cuerpos se cargan eléctricamente por 5. 6. 7. 8. 9.

frotamiento La carga depende de la pérdida o ganancia de electrones de los átomos que compongan al objeto Los cuerpos constituidos del mismo material se cargan eléctricamente con cargas del mismo signo y al acercarse se repulsan Las cargas de un material si permanecen en el mismo sitio se conocen como electrostáticas Las cargas eléctricas se pueden desplazar sobre un material y se conocen como electrodinámicas, al material se le llama conductor Los seres vivos conducen la electricidad.

Bibliografía: § § § § § §

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Tema02: APRENDIENDO SOBRE EL CAMPO MAGNÉTICO Aprendizaje Esperado: § §

Comprobar la fuerza de un campo magnético. Demostrar la distribución de los campos de fuerza magnética alrededor de imanes de distintas formas.

Focalización: §

¿Qué entiendes por magnetismo?

Es la atracción de cuerpos los cuales poseen dos polos opuestos §

¿Qué entiendes por imán?

Cuerpo el cual posee un campo magnético. §

Menciona objetos que sean atraídos fácilmente por un imán.

Los metales como el Hierro el cobalto, níquel. §

¿Por qué crees que el imán tiene la propiedad de atraer ciertos objetos?

Porque son metales paramagnéticos (es la tendencia de los momentos magnéticos libres)a alinearse paralelamente a un campo magnético. §

¿Sabes qué es magnetismo?

y para qué sirve una brújula? Y ¿Qué relación tiene con el

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La brújula opera en base a principios magneticos, primero unos principios básicos sobre esta fuerza .El funcionamiento de la brújula se basa en la propiedad que tiene una aguja imantada de orientarse en la dirección norte-sur magnética de la tierra.

Hipótesis: Se podrá comprobar que al utilizar los imanes de distintas formas, afectará al campo magnético haciendo que lo objetos atraídos tomen esa misma forma.

Contrastación: § ¿Qué es magnetismo? Es un fenómeno por el que los materiales ejercen fuerzas de atracción o repulsión a otros materiales. Hay algunos materiales conocidos que han presentado propiedades magnéticas detectables fácilmente como el níquel, hierro y sus aleaciones que comúnmente se llaman (imanes). Sin embargo todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magnético. § ¿Qué es un imán? Es un material que tiene la capacidad de producir un campo magnético en su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, así como también al níquel y al cobalto. § ¿Qué materiales conocidos presentan detectables?

propiedades magnéticas

fácilmente

Níquel, hierro, cobalto y sus aleaciones § ¿Cuántas y cuáles son las clases más conocidas de imanes? Profundiza y dibuja. 1. Imanes cerámicos

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2. Imanes de alnico

3. Imanes de tierras raras

§ ¿Qué es un campo magnético? El campo magnético es la esfera de influencia de un imán. La forma del campo magnético fue estudiada por Michael Faraday, quien espolvoreó limaduras de hierro sobre un vidrio colocado encima de un imán. Esas limaduras se disponen en hileras que irradian desde cada uno de los polos del imán. Esas hileras se denominan líneas de fuerza e indican la dirección de las fuerzas combinadas de los dos polos. § ¿Cómo se representa un campo magnético? Dibuja. Se representa mediante líneas de campo.

§ Establece semejanzas y diferencias de acuerdo a lo visto en los experimentos nº01 y 02. La aguja por el mismo material del que está hecho, es dirigida por el imán ya que es atraído, y no considera el ambiente ya sea agua o aire.

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§ Explica con tus propias palabras el fenómeno que ocurrió en el experimento nº07. Algo muy simple la aguja se magnetizó al colocar cerca el imán ,cosa que la aguja se movía en dirección al imán. § En el experimento nº09 ¿De qué depende en número de clips que el imán pueda soportar? Explica. Depende de la fuerza de atracción que tenga el imán § ¿Qué son los materiales ferro magnéticos? (nómbralos). Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

§ ¿Por qué a todos los electrones en rotación se les denomina como imanes diminutos? En un imán de barra común, que al parecer esta inmóvil, está compuesto de átomos cuyos electrones se encuentran en movimiento girando una órbita. Esta carga en movimiento constituye una minúscula corriente que produce un campo magnético. Todos los electrones en rotación son imanes diminutos. § ¿Qué es un imán permanente y qué es un imán temporal? 1. Imán permanente: es aquel que conserva el magnetismo después de haber sido imantado 2. Imán temporal: no conserva su magnetismo tras haber sido imantado •

¿Cuándo decimos que una sustancia se ha magnetizado?

En el interior de la materia existen pequeñas corrientes cerradas al movimiento de los electrones que contienen los átomos; cada una de ellas origina un microscopio imán. Cuando estos pequeños imanes están orientados en todas las direcciones sus efectos se anulan mutuamente y el material no presenta propiedades magnéticas; y en cambio, si todos los imanes se alinean, actúan como un imán y en ese caso decimos que la sustancia se ha magnetizado. § ¿Qué es el flujo magnético? Es una medida de la cantidad de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los diferentes elementos de dicha superficie.

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Aplicación: §

Averigua acerca de las propiedades de un imán.

1. Los imanes atraen algunas sustancias llamadas sustancias magnéticas como el acero y el hierro en cambio no atraen a otras como la arena el cobre y la madera 2. Los imanes tiene dos polos llamados norte y sur los polos del mismo nombre se repelen y de distinto se atraen. 3. Si se aproxima una varilla de hierro a un imán se induce y adquiere propiedades magnéticas. 4. Con el calor se pierden las propiedades magnéticas. 5. La fuerza ejercida por un polo magnético sobre otro varía de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

¿Por qué se dice que la tierra se comporta como un gigantesco imán?

Porque posee un campo magnético natural. Este se debe a que en el centro del planeta existen metales líquidos (por la temperatura tan alta que hay ahí), y cuando estos se mueven producen un campo magnético que es detectable de manera sencilla. Un ejemplo sencillo son las auroras boreales; estos son fenómenos muy bonitos en donde al entrar partículas cargadas del espacio a la tierra, producen colores muy llamativos en la atmósfera. §

Investiga sobre la brújula y qué relación guarda con el tema aprendido

La brújula o compás magnético es un instrumento que sirve de orientación y que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnetizadas. Por medio de una aguja imantada señala el Norte magnético, que es ligeramente diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Únicamente en inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre. §

Elabora un cuadro de los materiales magnéticos. Hierro Hematita Magnetita Gases ionizados

Averigua los aportes de un físico en el magnetismo.

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James Clerk Maxwell (Edimburgo, Escocia, 13 de junio de 1831 – Cambridge, Inglaterra, 5 de noviembre de 1879). Físico escocés conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente.1 Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificación en física",2 después de la primera llevada a cabo por Newton. Además se le conoce por la estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases. § ¿Por qué la brújula señala el norte magnético? La Tierra constituye una especie de imán gigante. Sus polos magnéticos, que se aproximan a los geográficos, influyen sobre la brújula, ya que la misma consiste, básicamente, en una aguja imantada, apoyada en su centro gravitacional §

¿Qué relación tiene el magnetismo con la electricidad?

La corriente eléctrica es un flujo de electrones que circula por un conductor, como un cable. El magnetismo, en cambio, no es una corriente eléctrica por un conductor, sino una energía radiante que forma un campo o influencia alrededor de un imán o de un conductor eléctrico. Puede existir magnetismo sin corriente eléctrica cincelando por un conductor (en el caso de una imán); pero no puede existir corriente eléctrica sin magnetismo, ya que aquella siempre induce un campo magnético a su alrededor. Y también, un campo magnético que pase a través de un cable o alambre, inducirá o generará una corriente eléctrica sobre dicho conductor. §

¿Qué es el magnómetro?

Se llama magnetómetro a los dispositivos que sirven para cuantificar en fuerza o dirección de la señal magnética de una muestra. Los hay muy sencillos, como la balanza de Gouy o la balanza de Evans, que miden el cambio en peso aparente que se produce en una muestra al aplicar un campo magnético (por el momento magnético que se induce), y también muy sofisticado, como los dotados de SQUID, que son los más sensibles actualmente. §

¿Cuáles son las fuentes por las que se origina un campo magnético?

Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo, incluso aunque aquella sea estacionaria. •

¿Cómo se manifiesta el magnetismo planetario? Realiza un dibujo.

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El magnetismo es un fenómeno extendido a todos los átomos con desequilibrio magnético. La agrupación de dichos átomos produce los fenómenos magnéticos perceptibles, y los cuerpos estelares, los planetas entre ellos, son propicios a tener las condiciones para que se desarrolle un campo magnético de una cierta intensidad. En el interior de los planetas, la acumulación de materiales ferromagnéticos (como hierro) y su movimiento diferencial relativo respecto a otras capas del cuerpo inducen un campo magnético de intensidad dependiente de las condiciones de formación del planeta.

¿Qué es la magnetosfera?

Es una región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de éste desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. §

¿A qué se denomina Ecuador magnético?

Se denomina ecuador magnético a una línea curva que discurre en las proximidades del ecuador geográfico, uniendo los punto 0 de inclinación magnética , el punto donde más se aleja el ecuador magnético del ecuador terrestre geodésico es en el 15°S en Sudamérica (quizás en relación con la Anomalía del Atlántico Sur). El ecuador magnético es el grado cero o punto de partida para definir una latitud magnética. §

¿Cuáles son las unidades relacionadas con el magnetismo?

Unidades del SI relacionadas con el magnetismo Tesla [T] = unidad de campo magnético. Weber [Wb] = unidad de flujo magnético. Amper [A] = unidad de corriente eléctrica, que genera campos magnéticos. Otras unidades

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gauss, abreviado como G, es la unidad CGS de inducción magnética (B). • Oersted, es la unidad CGS de campo magnético. Maxwell, es la unidad CGS de flujo magnético. •

•

Conclusiones: 1.- La atracción de los cuerpos es un fenómeno de cargas 2.- En algunas atracciones las cargas son estáticas 3.- En el magnetismo la atracción es por cargas en movimiento 4.- El magnetismo se puede inducir e impedir 5.- Los fenómenos magnéticos tienen una gran aplicación en la vida cotidiana

Bibliografía básica: § § §

Libro del CENTRO PRE de la UNPRG – 3ra Edición 2010-1 Física , Geometría y Trigonometría. Guía de experimentos científicos http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema9/index9.htm

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = + 1 x 10-6 C. y q2 = + 2,5 x 10-6 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm. Resolución: Para calcular la fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:

Como la respuesta obtenida es de signo positivo nos está indicando que la fuerza es de

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repulsión. Respuesta: La fuerza de repulsión tiene un módulo de 9 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector tal como se indica en el gráfico.

Determinar la fuerza que actúa sobre las cargas eléctricas q1 = -1,25 x 10-9 C. y q2 = +2 x 10-5 C. que se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 10 cm. Resolución: Para calcular la fuerza de interacción entre dos cargas eléctricas puntuales en reposo recurriremos a la ley de Coulomb por lo tanto previo transformar todas las magnitudes en juego a unidades del sistema internacional de medidas nos queda que:

Como la respuesta obtenida es de signo negativo nos está indicando que la fuerza es de atracción. Respuesta: La fuerza de atracción tiene un módulo de 2,25 x 10-2 N. pero debemos indicar además en un esquema gráfico las demás características del vector lo que sería así:

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Objetivo: Verificar que la fuerza electrostática puede ser de repulsión o de atracción dependiendo de sí las dos cargas tienen el mismo signo o signos contrarios. Material: Lana de borrego, regla de meta , palitos de madera, globos , papel desechable, confeti , goteros de vidrio , sal de mesa , corcho, bolígrafo en plástico sin la refacción con tinta , hilo de cáñamo , cacahuates naturales con cáscara , franela nueva , cinta adhesiva transparente y ancha, pañuelo de seda, 2 acetatos, unicel y recipiente de vidrio .

Metodología 1. Acetato pegajosos · Colocar 2 acetatos en la mesa y frotarlos varias veces con la lana de borrego · Tomar los acetatos por una orilla, uno en cada mano · Acercar los lados frotados sin que se toquen · Voltear los acetatos y acercar los lados no frotados · Hacer exactamente lo mismo sólo que ahora con la cinta adhesiva 2. Confetis saltarines · Esparcir en un recipiente de vidrio un puñado de confeti · Frotar un acetato con el pañuelo de seda varias veces · Poner la cara del acetato frotado sobre el recipiente de vidrio

3. Globo atrayente · Poner sal sobre una hoja de papel · Inflar un globo y anudarlos

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· Frotar la punta del globo con la franela · Acercar la punta del globo a la sal · Ver el globo con la sal pegada 4. Papel bailarín · Hacer pequeños rollitos con el papel desechable · Pelar los cacahuates y colectar únicamente las cáscaras rojas internas y delgadas desechando las externas · Colocar sobre la mesa los rollitos de papel · Frotar un globo inflado sobre el cabello de la cabeza · Acercar la parte del globo frotado sobre los rollitos sin tocarlos y ver como se paran · Mover el globo lentamente hacia los lados para que se muevan los rollitos · Poner por otro lado las cáscaras rojas de los cacahuates · Repetir la frotación del globo en la cabeza varias veces · Acercar el globo a las cáscaras y alejarlo un poco para dar lugar a que varias cáscaras se atraigan entre si 5. Movimiento de objetos · Amarrar con hilo largo de cáñamo por separado, un trozo de unicel, un palito, la parte de vidrio del gotero, la regla de metal, el corcho y la parte de plástico del bolígrafo · Colgar separadamente del techo los hilos con los diferentes materiales · Frotar con la franela un globo inflado y acercarlo a un extremo de uno de los materiales a la vez · Repetir la operación con cada uno de los materiales · Frotar el globo cada vez con la lana, la cabeza y el pañuelo de seda y acercarlo a todos los materiales Variantes Repetir los experimentos cambiando a trozos de papel aluminio, popotes, paja; frotar 2 globos y acercarlos, frotar dos reglas de metal y acercarlas, frotar dos goteros de vidrio y acercarlos, en estos 2 últimos casos un extremo de los materiales tiene que ser tomada con guantes o ponerles un poco de cinta adhesiva

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Campo magnético permanente Brújulas Distintos tipos de brújulas

Se dispone de distintos tipos de brújulas con las cuales se puede mostrar la orientación de una lámina imantada en el campo magnético terrestre.

Declinación magnética

Se dispone de una brújula que está colocada sobre un soporte móvil. La brújula se puede orientar de manera vertical para detectar la declinación magnética terrestre.

Configuraciones de campos magnéticos permanentes Campo magnético de un imán recto

Utilizando limaduras de hierro y un vidrio transparente se pueden obtener la líneas de campo magnético de un imán recto.

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Campo magnético de un imán en forma de herradura

Utilizando limaduras de hierro y un vidrio transparente se pueden obtener la líneas de campo magnético de un imán en forma de herradura.

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http://www.librosvivos.net/smtc/pagporformulario.asp?idIdioma=ES&TemaClave =1073&pagina=2&est=0

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1073

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Haz clic en el espacio en blanco, rellena el ejercicio con las palabras sugeridas y luego haz clic en comprobar para verificar su respuesta. Atracción atraen campo energía opuestos polos propiedad EL MAGNETISMO El hierro. Los El Los

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Manual de Electrostática y Magnetismo polo Las

y el polo sur. de los polos de un imán son: Dos imanes enfrentados por polos

atraen y dos imanes enfrentados por polos del mismo nombre se

y se separan.

La brújula: es un instrumento con una aguja magnetizada (i.e., un imán) con libertad de girar alrededor de un eje. La aguja de este instrumento se orienta indicando la dirección y el sentido Norte-Sur magnéticos, de la componente en el plano de rotación, del campo magnético local en el cual esté inmersa. Por un lado, la Tierra se comporta como si tuviese un imán enorme en su interior, con los polos aproximadamente a lo largo del eje de rotación terrestre, con el polo S magnético cerca del polo Norte geográfico. Conoce mas acerca de este novedoso aparato en esta pág.: http://es.geocities.com/aventura4000/brujula.html

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Campo magnetico variable: El campo magnético de la Tierra también está sufriendo otro tipo de cambios: las agujas de las brújulas en África, por ejemplo, oscilan casi un grado por década. Y globalmente el campo magnético se ha debilitado un 10% desde el siglo XIX. Cuando los científicos mencionaron esto en una reciente convención de la Unión Geofísica Americana, muchos periódicos lo anunciaron en sus columnas. Un titular típico: "¿Está muriendo el campo magnético terrestre?" Probablemente no. Por muy extraños que nos parezcan estos cambios, "son moderados si los comparamos con los acaecidos durante el pasado en el campo magnético terrestre.

Una manifestación de carga estática la tenemos en las nubes cuando se generan tormentas eléctricas con rayos. Cuando una nube se encuentra completamente ionizada o cargada positivamente, se establece un canal o conducto natural que es capaz de atraer iones cargados negativamente desde la Tierra hasta la nube. Cuando los iones negativos procedentes de la Tierra hacen contacto con la nube, se produce el rayo al liberar ésta la enorme carga de corriente eléctrica estática acumulada.

Tormenta eléctrica

Otro ejemplo lo tenemos en los vehículos, que al desplazarse a través de la masa de aire que lo rodea, adquieren carga estática. Cuando eso ocurre podemos llegar a sentir una descarga o calambrazo eléctrico en el cuerpo al tocar alguna de las partes metálicas del vehículo.

Las máquinas fotocopiadoras e impresoras láser hacen uso práctico de la carga eléctrica estática. Su principio de funcionamiento se basa en que un rayo de luz ilumina la imagen o texto por medio de un proceso de escaneo y la transfieren a un tambor fotosensible como carga estática. El polvo de impresión o tóner, que posee características magnéticas, al pasar al tambor se adhiere a las partes sensibilizadas por el rayo de luz. A continuación cuando el papel pasa por el tambor fotosensible, el polvo del tóner se desprende y se adhiere a su superficie, transfiriendo así todo el

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http://www.youtube.com/watch?v=OTquw1m9epM

http://www.youtube.com/watch?v=NMhlUfq-OLA

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Cargas Eléctricas FPB

http://www.youtube.com/watch?v=z9Hq_AQB_WY Campo magnético de la tierra

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Bibliografía: Resnick, R. y Halliday, D. (1984) Física. Tomo II (Séptima impresión). Compañía Editorial Continental: México. Serway, Raymond (1998) Física. Tomo II (Cuarta edición). Mc Graw-Hill: México. VÍNCULOS WEB RELACIONADOS CON EL TEMA http://udgftp.cencar.udg.mx/fisica http://www.fisicanet.com http://www.tutoria.com

http://www.lasalle.es/vina/contenidos/temasfisica/electromagnetismo/index.ht m http://www.colegiosanrafael.cl/gustavo/sitios4.html http://www.todo-ciencia.com/fisica-mates/0i81056300d990262239.php http://www-istp.gsfc.nasa.gov/Education/Mmfield.html http://www.nalejandria.com/archivos-curriculares/ http://www.geocities.com/tresmileniosdeliman/tema14.html http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f3_electroestatica.php

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