Cargas eléctricas
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Autor: Hernán Ferrari Responsable
disciplinar: Silvia Blaustein Área
disciplinar: Física Temática: Fuerzas
entre cargas eléctricas Nivel: Secundario,
ciclo básico Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar
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Propósitos generales
Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
La esencia de la electricidad es la carga eléctrica. Esta cualidad existe en dos clases distintas, que se denominan cargas positivas y cargas negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen.
En realidad, 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.
Además, las cargas se pueden mover o intercambiar, pero sin que se produzcan cambios en su cantidad total (ley de conservación de la carga).
En el estado normal de los cuerpos materiales, las cargas eléctricas mínimas están compensadas, por lo que dichos cuerpos se comportan eléctricamente como neutros. Hace falta una acción externa para que un objeto material quede con carga neta distinta de cero. Esto se consigue extrayendo del mismo las cargas de un signo y dejando en él las de signo contrario.
El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. En un generador moderno, las diferencias de potencial alcanzadas pueden llegar a los 5 megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, la esterilización de alimentos y los experimentos de física de partículas y física nuclear.
Objetivo de las actividades
Que los estudiantes conceptualicen los fenómenos eléctricos y comprendan las interacciones entre cargas eléctricas.
Actividad 1
1. Observen el siguiente video para resolver el cuestionario que aparece a continuación.
Cuestionario:
- a) ¿Qué tipos de cargas se pueden encontrar en la naturaleza?
- b) ¿Qué experimento sencillo se puede realizar con una regla de plástico y pedazos de papel? Con la cámara web de sus equipos portátiles, filmen esa experiencia para entregar como parte del informe final.
- c) Describan los resultados obtenidos por Coulomb que relacionan la fuerza que aparece sobre cargas eléctricas que interactúan, con la magnitud de las cargas y con la distancia a la que se encuentran.
- d) ¿Cómo son las fuerzas que aparecen entre cargas de igual signo y cómo son las que aparecen si los signos son diferentes?
- e) ¿Cómo se calcula la fuerza sobre una carga ejercida por otro conjunto de cargas (principio de superposición)?
2. Realicen un informe con el programa Writer de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.
Actividad 2
1. Observen el siguiente video para resolver el cuestionario que aparece a continuación.
Video sobre máquinas electrostáticas
Cuestionario:
- a) Describan brevemente cómo puede utilizarse la fuerza entre cargas para acelerar un átomo ionizado.
- b) Busquen información sobre un acelerador de partículas en tándem en el que se realizan este tipo de experimentos. Se encuentra ubicado en la avenida General Paz y la avenida Constituyentes, partido bonaerense de San Martín, y se conoce como TANDAR.
- c) ¿Hasta qué velocidades se pueden acelerar iones en TANDAR, que tiene el tamaño de un edificio de departamentos de 7 pisos?
- d) ¿Qué proceso genera la aparición de cargas en las nubes de nuestra atmósfera?
2. Busquen información acerca de los procesos que producen la luz (chispa o relámpago a mayor escala) y el sonido (trueno) que aparecen luego de una descarga debida a diferencias entre las cargas de dos cuerpos.
3. Realicen un informe con el programa Writer de sus equipos portátiles que incluya las distintas respuestas de la actividad y las conclusiones a las que hayan podido arribar.