GUIA DE ACTIVIDADES

1. Actividad de aprendizaje
PASO 1
1.
2.
3.
CARGA ELÉCTRICA
Explicar el comportamiento de la carga eléctrica fundamentado en el estudio de la estructura atómica de
los materiales.
Introducción
La carga de un electrón y la de un protón son iguales en magnitud. La carga eléctrica, la cual es una propiedad
eléctrica de la materia que existe en virtud del exceso o de la deficiencia de electrones. Se simboliza con Q y se
mide en Coulombs, (C), en honor a Charles Coulomb.
Es importante su estudio ya que da respuesta al comportamiento eléctrico de los cuerpos en la naturaleza.
PASO 2
1.
Contenido
Carga eléctrica
18
Se define un Coulomb como la carga poseída por 6,242 x 10 electrones. Lo que quiere decir que 1 Electrón
-19
tendrá entonces una carga de 1,6 x 10 C. (Aplicar regla de tres).
Las cargas se dividen en cargas positivas y cargas negativas. Las cargas positivas son las aportadas por los protones
y las cargas negativas por los electrones. Cuando un átomo está en estado neutro, quiere decir que tiene un
número de protones igual al número de electrones por lo tanto no tiene carga neta. Cuando a un átomo se le
aplica energía, el electrón de valencia se libera quedando el átomo con una carga positiva neta (o sea que tiene
más protones que electrones) y se transforma en un ión positivo. Ahora, si un átomo adquiere un electrón extra
en su capa externa, éste tendrá una carga negativa neta y se transforma en un ión negativo.
La cantidad de energía requerida para liberar un electrón de valencia está relacionada con el número de
electrones presentes en la capa externa. Un átomo puede tener hasta 8 electrones de valencia. Mientras más
completa es la capa externa, más estable es el átomo y por lo tanto se requiere más energía para liberar un
electrón.
DATOS IMPORTANTES:
Masa del electrón: 9,11 x 10 -28 g
Masa del protón ≈ masa del neutrón= 1,672 x 10 -27 g (es 1836 veces la del electrón)
Radio del protón, neutrón y electrón es de aproximadamente: 2 x 10-15 m
Principios de electrostática
Las leyes de la electricidad desempeñan un papel central en la operación de dispositivos como radios, televisores,
motores eléctricos, equipos médicos, industria automotriz, plantas de producción. Documentos Chinos evidencian
que desde los años 700 a.c los antiguos griegos observaban fenómenos eléctricos. Por ejemplo se dieron cuenta
que cuando se frotaba una pieza de ámbar, ésta se electrificaba y atraía pedazos de paja u hojas. Por tal razón la
palabra eléctrico viene de electrón, el vocablo griego para “ambas”.En 1600, el inglés William Gilbert descubrió
que la electrificación no solo se limitaba al ámbar sino que era un fenómeno general.
Cuando se tiene una bola de caucho, que ha sido frotada con paño, colgando de un hilo no metálico, y una bola de
vidrio, que ha sido frotada con seda, colgando también de un hilo no metálico se observa que las dos bolas se

2. atraerán. Sin embargo cuando se acercan dos bolas de caucho en las anteriores condiciones (frotadas con un paño
y colgando de un hilo no metálico) se observa que éstas se repelen entre sí. Lo mismo ocurre con dos bolas de
vidrio.
Esto demuestra que el caucho y el vidrio tiene dos estados de electrificación diferentes y se concluye,
entonces que: “Cargas similares se repelen entre sí y cargas opuestas se atraen entre sí”. Utilizando la
convención sugerida por Franklin, la carga eléctrica sobre la bola de vidrio se denomina positiva y la que se
produce en una bola de caucho se conoce como negativa.
En el proceso de caga por frotamiento, inicialmente,
antes de frotar el caucho con el paño, ambos tenían
cargas neutras, es decir que el número de
electrones era igual al número de protones. Cuando
se frotan ambos materiales, los electrones del paño
se transfieren al caucho y éste quedará cargado
negativamente. Como el paño perdió electrones
quedará cargado positivamente.
La carga negativa del caucho será entonces igual a
la cantidad de carga positiva en la seda. Sólo la
zona del caucho frotada quedará cargada
negativamente y el resto del caucho permanecerá
sin carga neta. Hay que resaltar que durante el
proceso de frotación los electrones se mueven y los
protones quedan fijos. La carga positiva es inmóvil
y sólo los electrones libres son los responsables del
transporte de carga.
Estos sencillos experimentos demostraron que existen dos tipos de cargas: Cargas positivas y cargas negativas.
1752 El polifacético estadounidense Benjamín Franklin
(1706-1790) investigó los fenómenos eléctricos
naturales. Es particularmente famoso su experimento
en el que, haciendo volar una cometa durante una
tormenta, demostró que los rayos eran descargas
eléctricas de tipo electrostático. Como consecuencia
de estas experimentaciones inventó el pararrayos.
Calificó a las substancias en eléctricamente positivas y
eléctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o
defecto de ese fluido.
El modelo de electricidad de Franklin también explica
que la carga eléctrica no se crea, siempre se conserva.
Es decir que cuando dos cuerpos se frotan, no se crea
carga en el proceso. La electrificación so logra por una
transferencia de cargas de un material a otro. Este
proceso es consistente con el hecho de que la materia
es neutra.
Aplicaciones de fuerzas eléctricas atractivas: Lentes de contacto, maquillajes, pararrayos, etc.

3. Los siguientes experimentos también evidencian la existencia de fuerzas y cargas eléctricas:
- Cuando se frota un globo con lana y éste se adhiere a la pared.
- Peinarse en un día seco y luego atraer pedazos de papel con el peine. Lo
mismo ocurre cuando se frota caucho o vidrio con seda o piel.
- Cuando frotamos los zapatos en una alfombra de lana y cuando tocamos a un
amigo se siente la descarga. En condiciones adecuadas (día seco) se verá una
chispa y se sentirá un pequeño estremecimiento.
Cuando los materiales se comportan de esta manera se dice que se encuentran cargados eléctricamente.
Clasificación de los materiales según su capacidad para conducir carga eléctrica: Conductores, Semiconductores,
Aislantes y Superconductores
SUPERCONDUCTORES
CONDUCTORES
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Son aquellos que permiten fácilmente el paso de la corriente (flujo de electrones) con muy
poca fuerza externa (voltaje) aplicado.
Tienen un gran número de electrones libres.
Se caracterizan por poseer de uno a tres electrones de valencia en su estructura.
La mayoría de los metales son buenos conductores. La Plata es el mejor conductor seguido
del Cobre, pero el cobre es el más utilizado por ser más económico que la Plata.
Aplicaciones: Conectividad de circuitos eléctricos en cualquier equipo que funcione con
electricidad, distribución de corriente eléctrica.
Ejemplos: Plata, cobre, Oro, Aluminio
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Son excelentes conductores de corriente eléctrica, mejor que los conductores.
Poseen mayor número de electrones libres que los conductores.
La superconductividad es un fenómeno que presentan algunos conductores que no ofrecen
resistencia al flujo de corriente eléctrica.
La superconductividad se presenta por debajo de una temperatura crítica Tc, la cual
depende de cada material.
Aplicaciones: Hasta el momento este tipo de materiales son objeto de estudio, ya que para
reemplazar los conductores por superconductores en todas sus aplicaciones, se tendría
que conseguir materiales que logren la superconductividad a temperaturas más
accequibles, ya que lograr mantener éstos materiales a su Temperatura crítica representa
grandes costos.
Ejemplos: En compuestos como:
Niobio-Germanio con Tc: -249,95°C,
AISLANTES
S
Óxido de cobre con Tc: -179 °C,
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Talio-Bario-Calcio, con Tc: -148 °C
Son deficientes conductores de corriente eléctrica.
Se utilizan para evitar la corriente donde no es deseada.
Tienen muy pocos electrones libres en comparación con los conductores.
Se caracterizan por poseer más de cuatro electrones de valencia en sus estructuras
atómicas.
Incluso el mejor aislante, tendrá una ruptura, permitiendo que la carga fluya por él, si se
aplica un potencial lo suficientemente grande.
Cuando éstos materiales se frotan, sólo el área frotada queda cargada y la carga no se
moverá a otras regiones del material
Aplicaciones: Aislamientos, recubrimientos de alambres, guantes de protección, aislantes de

4. 
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
SEMICONDUCTORES
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2.
Son aquellos cuya capacidad para transportar corriente es inferior que la de
los conductores pero superior a la capacidad de los aislantes.
Tienen menos electrones libres que los conductores.
Se caracterizan por tener 4 electrones de valencia en sus estructuras
atómicas.
Se caracterizan por ser fotoconductores. La fotoconductividad es un
fenómeno donde los fotones (pequeños paquetes de energía) de la luz
incidente pueden aumentar la densidad de portadores de carga en el
material y, por tanto, el nivel de flujo de carga.
También se caracterizan por tener un coeficiente de temperatura negativo
lo cual indica que la resistencia del semiconductor disminuye ante un
incremento en la temperatura.
A temperaturas muy bajas los
semiconductores puros se comportan como aislantes.
Con variaciones de luz o temperatura incidente en el semiconductor puedo
variar la conductividad del mismo.
Aplicaciones: Son los materiales base con los que se construyen
dispositivos electrónicos tales como: El diodo, el transistor, circuitos
integrados.
Ejemplos: Silicio, Germanio, Arseniuro de Galio, Seleniuro de Zinc,
Teleruro de Plomo
Secuencia de los contenidos
1.
CARGA ELÉCTRICA
1.1 Principios de electrostática
1.2 Clasificación de los materiales
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
3.
Conductores
Superconductores
Aislantes
Semiconductores
Recursos a utilizar:
Principios de electrostática = Calculadora científica, Video Beam
Clasificación de los materiales = Textos de electricidad
PASO 3
1.
Actividad: describir la actividad que va a desarrollar el estudiante con las que alcanzará los logros o
competencias propuestas, relacionar la siguiente información:

5. 2.
3.
Nombre de la actividad = EXPERIMENTOS DE CARGAS ELÉCTRICAS
Tipo de actividad = Individual y Colaborativa
4.
Descripción
= Escuche y observe detenidamente, cada uno de los fenómenos y explicaciones
mostradas en los siguientes videos:
VIDEO 1
VIDEO 2
Escuche atentamente las explicaciones del docente acerca de cada uno de los fenómenos observados.
Desarrolle el siguiente taller en clases:
 Calcule la carga Q, medida en Coulombs para 5 electrones.
 ¿Cuál es la carga del núcleo de un átomo de Cobre?
 ¿Cuál es la carga del núcleo de un átomo de Cloro?
 ¿Cuántos Coulombs de carga poseen 50x1031 electrones?
 ¿Cuántos electrones se requieren para producir 80 µC de carga?
 La cantidad de electrones en órbita que poseen el Aluminio y la Plata es 13 y 47 respectivamente. Dibuje
las configuraciones incluyendo todas las capas y subcapas. De acuerdo con el dibujo, explique porqué
cada uno de estos elementos es un buen conductor.
Organice los anteriores metales del más conductor al menos conductor.
5. Material de apoyo
- THOMAS L. FLOYD, Principios de circuitos Eléctricos. Pearson-Prentice Hall. Octava edición. 2007
- BOYLESTAD Robert L. Introducción al análisis de circuitos. Pearson-Prentice Hall. Décima edición. 2003
- ZBAR Paul B, ROCKMAKER Gordon, BATES David J. Prácticas de Electricidad. Alfaomega. Séptima edición. 2002
- http://www.acienciasgalilei.com
6. Producto
DOCUMENTO ENTREGABLE
7. Evaluación
EVALUACIÓN CUANTITATIVA
8. Recomendaciones
- Lea detenidamente el marco conceptual antes de asistir a la clase y anote todas las dudas y preguntas
que se le presenten al respecto.
- Desarrolle en clase cada uno de las actividades detalladas.
- Entregue al finalizar la clase todos los productos solicitados.
- Autoevalúe su trabajo destacando los aspectos buenos y aquellos susceptibles de mejorar, estableciendo
un plan para superar las dificultades que se le presentaron.
- Complemente sus conocimientos realizando las actividades del punto