Electrostática

GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUE
UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL
CHICLAYO
“AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”
Panamericana Norte 775 – Carretera a Lambayeque – Central Telefónica 612774
http://ugelchiclayo.regionlambayeque.gob.pe Portal UGEL.CHICLAYO
Equipo de trabajo: Mg. Gloria Elizabeth Jiménez Pérez – Mg. Rosa Esther Guzmán Larrea
ACTIVIDAD INICIAL
1. GENERALIDADES
La electrostática es el punto de partida para el estudio del fenómeno de la electricidad, su control por parte del
hombre y, por cierto, es la base de numerosas aplicaciones científicas y tecnológicas. Se ocupa de los fenómenos
eléctricos generados por cargas eléctricas en reposo.
1.1. CARGA ELÉCTRICA
Es una propiedad intrínseca de la materia que manifiestan los cuerpos debido a que en ellos existe un exceso
o un defecto del número de electrones. Este concepto de carga eléctrica permite explicar las fuerzas de atracción o
repulsión entre cuerpos cargados eléctricamente.
1.2. ELECTRIZACIÓN
Es uno de los fenómenos que estudia la electroestática, que consiste en ganar o perder cargas eléctricas,
normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Cuando un objeto adquiere cargas
eléctricas se dice que ha sido electrizado.
¿POR QUÉ SE ELECTRIZA UN CUERPO?
La teoría atómica actual nos ha permitido descubrir que cuando frotamos dos cuerpos entre sí, uno de ellos
pierde electrones y el otro los gana. Se aprecia que estos cuerpos manifiestan propiedades eléctricas, aunque
estas no son iguales. Si por algún medio podemos regresar los electrones a sus antiguos dueños, en cada cuerpo
desaparecerían las propiedades eléctricas; esto se explica porque ahora en los átomos de cada uno el número de
electrones es igual al número de protones, y en tal estado los cuerpos son neutros. De todo esto concluimos que:
“Un cuerpo se electriza simplemente si alteramos el número de sus electrones”.
ELECTRIZACIÓN DE LOS CUERPOS
A. POR FRICCIÓN o FROTAMIENTO: Para cargar un cuerpo neutro por el método de fricción se necesitan dos
cuerpos neutros eléctricamente. Si no hay seguridad de que lo estén deberán conectarse, brevemente, a
tierra. Una vez que se tiene la seguridad de contar con dos cuerpos neutros eléctricamente se ponen en
contacto y se friccionan entre sí. Al frotar los cuerpos con carga neutra, ambos se cargan, uno con carga
positiva y el otro con carga negativa.
B. POR CONTACTO: Cuando ponemos en contacto un conductor cargado con otro sin cargar, existirá entre ellos
un flujo de electrones que dura hasta que se equilibren electrostáticamente. En este caso, ambos quedan con
el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga negativa, el primero debe
quedar con carga negativa. Este es un buen método para cargar eléctricamente cuerpos conductores
(metales).
C. POR INDUCCIÓN: Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo con carga neutra sin
necesidad de tocarse. Al acercar el cuerpo electrizado al cuerpo neutro se establece una interacción eléctrica
entre las cargas de estos.
SESIÓN N° 01: ELECTROSTÁTICA
COMPETENCIA CAPACIDAD INDICADOR
Explica el mundo físico,
basado en conocimientos
científicos
1.1. Comprende y aplica conocimientos
científicos.
1.2. Argumenta científicamente.
Sustenta las leyes y principios de la
electrostática a partir de experiencias sencillas.
Si frotamos un globo inflado con un pedazo de lana o en el cabello y se acerca a la
pica pica que se encuentra distribuido sobre la mesa.
¿Qué ocurre? ¿A qué se debe este fenómeno? ¿Cómo puedes representar está
experiencia? ¿Qué propiedades fundamentales poseen los cuerpos? ¿Cuál es su estado de
carga? ¿Cómo podría un cuerpo cargarse eléctricamente? ¿Qué formas de electrización
conoces? ¿Y los metales se pueden electrizar frotándolos? ¿Todos los cuerpos se
electrizan de la misma forma?
“PROMOCIÓN DEL USO DE MATERIAL DE LABORATORIO DE CIENCIAS PARA EL
LOGRO DE APRENDIZAJES SIGNIFICATIVOS DE CTA” - 2015

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1.3. GENERADOR DE VAN DE GRAFF
Es un dispositivo que permite generar grandes cantidades de carga
electrostática. Este dispositivo tiene un motor que hace girar una banda sin fin y
tiene un colector de carga (A) que proporciona carga eléctrica a la banda a través de
un peine, mediante la fricción. La banda transporta la carga y al friccionarse con el
otro colector de carga (B) la carga es traspasada a la esfera metálica. Este dispositivo
permite una curiosidad. Si una persona, debidamente aislada (apoyando los pies
sobre una superficie aislante como una goma por ejemplo) toca la esfera con la
mano, el pelo de su cabeza adquirirá carga eléctrica de un solo tipo por lo que
tenderán a separarse entre sí, lo que tendrá como efecto que ellos, los pelos, se
erizarán.
1.4. INSTRUMENTOS PARA VERIFICAR SI UN CUERPOS ESTÁ CARGADO ELECTRICAMENTE
A. ELECTROSCOPIO
El electroscopio es un dispositivo estacionario que permite comprobar si un cuerpo
está o no electrizado.
Si el cuerpo lo está, las laminillas del electroscopio se cargan por inducción y por
ello se separarán.
Está compuesto por una pequeña esferilla metálica, una varilla metálica y dos
laminillas metálicas. Se une en un extremo de la varilla la esferilla metálica y en el otro
extremo las dos laminillas de forma que cuelguen verticalmente. El sistema se instala
en un bulbo de vidrio con aire seco en su interior.
B. PÉNDULO ELECTROSTÁTICO
Básicamente está compuesto de un hilo de seda (o un material y una pequeña esfera
(de sauco o algún material liviano como por ejemplo, una esferita de plumavit, de un
centímetro de diámetro aproximadamente).
1.5.LEYES ELECTROSTÁTICAS
A. LEY CUALITATIVA
Esta ley se extrae de la misma experiencia, y establece que: “Dos cuerpos con
cargas de la misma naturaleza (o signo) se repelen, y de naturaleza diferente (signos diferentes) se
atraen”.
B. LEY CUANTITATIVA (LEY DE COULOMB)
La intensidad de la atracción o repulsión fue descubierta por Charles A. Coulomb en 1780, y establece
que: “Dos cargas puntuales se atraen o se repelen con fuerzas de igual intensidad, en la misma recta de
acción y sentidos opuestos, cuyo valor es directamente proporcional con el producto de las cargas e
inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia que los separa”.
Para el ejemplo de la figura, se verifica que:
F = ke
2
21
d
q.q
Esquema de un generador de Van de Graaff.
1. Esfera metálica hueca (con carga positiva)
2. Electrodo conectado a la esfera, un cepillo muy próximo (pero no
en contacto) al electrodo y la correa
3. Rodamiento superior (por ejemplo en plexiglass)
4. Lado de la correa con carga positiva
5. Lado opuesto de la correa con carga negativa
6. Rodamiento inferior (metal)
7. Electrodo inferior (tierra)
8. Dispositivo esférico con carga negativa, utilizado para descargar la
esfera principal
9. Chispa producida por la diferencia de potencial
En donde:
ke tiene un valor que depende del medio que
separa a los cuerpos cargados. Si el medio fuera
el vacío se verifica que:
Ke = 9.109 N. m2 / C2
En el S.I.
q1 , q2 = coulomb (C)
d = metro (m)
F = newton (N)

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1.6. TIPOS DE CUERPOS
Se dice que un cuerpo es AISLADOR cuando no posee electrones libres y por lo tanto, no será posible el
desplazamiento de carga eléctrica libre a través de estos cuerpos dieléctricos o malos conductores de la
electricidad. La porcelana, el caucho, el vidrio, el plástico, la goma, el papel, la madera, etc., son ejemplos de
sustancias aislantes.
En cambio un cuerpo es CONDUCTOR cuando posee electrones libres y es posible que la carga eléctrica sea
transportada por medio de ellos. Por ejemplo: si unimos los polos de un acumulador de automóvil por medio de un
alambre de cobre, los electrones libres del metal se ponen en movimiento. Se puede decir también tienen la
propiedad de distribuir el exceso o déficit de electrones en toda su superficie.
1.7. INTENSIDAD DE CAMPO ELÉCTRICO (E)
Para determinar la intensidad del campo eléctrico se utiliza una carga de prueba positiva (por convección) q0.
Si observamos la acción de una fuerza eléctrica sobre esta carga de prueba entonces existe un campo eléctrico.
La intensidad del campo eléctrico es el valor del cociente entre la fuerza eléctrica (F) que experimenta una
carga de prueba positiva (q0) y el valor de la carga de prueba
2. MATERIALES
 Globos
 Pedazo de lana
 Pica pica (esferitas tecnopor)
 Peine
 Hilo
 Papel aluminio
 Lata de gaseosa
 Arenilla
 Generador de Van de Graff e implementos
 Una esferita de tecnopor de un centímetro de
diámetro, un trozo de hilo de seda. Sirve
también una hebra de media o panty de mujer.
Incluso sirve un trozo de hilo de coser.
 Un trozo de alambre.
 Una trozo de madera.
 Un vaso plástico transparente
 Un pedazo de aluminio
 Un clip
 Un corcho blanco
3. EXPLORANDO
EXPERIENCIA N° 01: ELECTRIZACIÓN DE CUERPOS
A. Infla dos globos hasta que queden más o menos del mismo tamaño. Amárralos con hilo de coser de más o
menos medio metro de largo. Frótalos en tu pelo (debe estar seco y limpio). Ahora cuelga los globos en
forma vertical uniendo los extremos de los hilos en una de tus manos. Observa y anota tus observaciones.
¿Qué tipo de electrización ha ocurrido? Descríbelo.
B. Infla un globo y frótalo en tu pelo limpio y seco. Acerca el globo al chorro de agua. Observa lo que sucede
al chorro de agua desde diferentes posiciones. Observa y anota tus observaciones. ¿Qué tipo de
electrización ha ocurrido? Descríbelo.
C. Toca con una varilla cargada eléctricamente la esfera de un electroscopio. Observa y anota tus
observaciones. ¿Qué tipo de electrización ha ocurrido? Descríbelo.
D. Infla un globo y frótalo en tu pelo limpio y seco. Acerca el globo a una lata de gaseosa. . Observa y anota
tus observaciones. ¿Qué tipo de electrización ha ocurrido? Descríbelo.
EXPERIENCIA N°02: CONSTRUCCIÓN DE UN PÉNDULO ELECTROSTÁTICO
Materiales:
 Una esferita de tecnopor de un centímetro de diámetro, un trozo de hilo de seda. Sirve
también una hebra de media o panty de mujer. Incluso sirve un trozo de hilo de coser.
 Un trozo de alambre.
 Una trozo de madera.
Construye el péndulo de la forma en que se muestra en la figura.
Para probarlo frota una regla en tu pelo limpio y seco y acércalo a la esferita. ¿Qué sucede?
Ahora toca la esfera con la regla frotada. Separa la regla de la esfera. Acerca nuevamente,

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sin tocar, la regla a la esfera. ¿Qué sucede? Justifica.
EXPERIENCIA N°03: CONSTRUCCIÓN DE UN ELECTROSCOPIO
Materiales:
 Un vaso de plástico transparente
 Un clip
 Un corcho blanco
 Papel aluminio
4. REFLEXIÓN Y COMPARACIÓN
Interpretación de mis resultados
Elaborando mis conclusiones
5. APLICACIÓN
1. ¿Qué tipos de fuerzas electrostáticas existen?
2. ¿A qué se debe que el globo se cargue cuando se frota con el cabello?
3. ¿A qué se debe que la lata de gaseosa trate de acercarse al globo inflado?
4. ¿Por qué el chorro de agua sufre una pequeña desviación al acerca el globo?
5. ¿Qué otras evidencias puede tener un cuerpo cuando está cargado eléctricamente?
6. ¿Cómo explicas las chipas cuando la esfera se pone en contacto con la esfera grande del Generador de Van
de Graff?
7. Elabora un cuadro comparativo entre las formas de electrización
8. ¿Por qué será importante el Generador de Van de Graff?
9. ¿Qué aplicaciones tiene la electrostática en nuestra vida diaria?
10. Propone algunas experiencias para esta sesión con materiales del entorno.
11. ¿Qué signos deben tener las siguientes cargas para que las interacciones correspondan a las que se
muestran en el esquema?
A B
12. A, B y C son tres partículas cargadas. Si A y C se atraen y C se repele con B, ¿Qué interacción se daría entre A
y B
A B
C
13. Son formas de electrizar un cuerpo
A Polarización B Magnetización C Inducción D Contacto

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