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Material elaborado por: Daniel Valdés – Edwin Salazar

GUÍAS DEL ESTUDIANTE

FENÓMENOS ELÉCTRICOS

CIENCIAS NATURALES 8° BÁSICO

FENÓMENOS ELÉCTRICOS Ciencias Naturales 8º Básico

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GUÍA 1. FUERZA ELÉCTRICA

La electricidad es fundamental en la vida moderna, permite iluminar nuestros hogares, hace

posible el funcionamiento de múltiples aparatos y aporta la energía que requieren las

industrias, entre otras funciones.

1. Seguramente recuerdas algún apagón, es decir, la suspensión del servicio de provisión de

energía eléctrica, por alguna falla en el sistema que la proporciona. Si no recuerdas

alguno, entrevista a amigos o familiares para responder las siguientes preguntas:

a. ¿Cómo se vieron afectadas las actividades de la casa?

b. ¿De qué manera afectó el apagón la vida en el barrio en que vives?

c. ¿Qué problemas se habrán presentado en la ciudad?

d. Compara tus respuestas con las de un par de compañeros y juntos completen, con la

información de los tres, las preguntas anteriores.

Si bien la electricidad te resulta muy familiar debido a la gran cantidad de aparatos que

funcionan con electricidad, este fenómeno físico está presente en la naturaleza sin que la

intervención del hombre sea necesaria: los rayos, truenos y relámpagos son manifestaciones

de fenómenos eléctricos. También es un fenómeno eléctrico la atracción, que habrás

observado, entre objetos, como un globo de goma y el muro o el cielo raso de una

habitación. Suele usarse esta atracción para adornar con globos una fiesta de cumpleaños.

¿No lo has visto? Lo que has observado puede describirse diciendo que en algunos casos

hubo atracción y en otros repulsión.

Actividad 1

1. Responde antes de realizar la actividad experimental sugerida: ¿En qué caso o casos

observaste atracción? ¿En qué caso hubo repulsión?

2. Realiza el siguiente experimento Materiales: 2 globos de goma e hilo a. Infla los globos y ciérralos atando un hilo en la boquilla de entrada del aire.

b. Coloca uno de los globos sobre el pupitre y acerca a él el otro globo. ¿Ocurre algo?

c. Luego, frota ambos globos mediante un paño de lana o simplemente frótalos en tu

suéter o polera y en seguida deja un globo sobre el pupitre y acerca el otro globo a él.

¿Qué ocurre? Anota en tu cuaderno lo observado.

d. Luego, acerca uno de los globos a la cabellera de un compañero, o mejor, de una

compañera que tenga el cabello largo. ¿Qué ocurre? Registra lo observado.

e. A continuación apoya los globos en el cielo raso de la sala. (Puede ser necesario que

vuelvas a frotar el globo). Para hacer esto tendrás que subirte a una silla. Ten cuidado de

no caer y pide ayuda a uno de tus compañeros. ¿Qué ocurre?


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Si en la figura, el globo gris y el globo blanco se separan espontáneamente al poner uno

junto al otro, es porque el globo gris ejerce una fuerza de repulsión al globo blanco y el globo

blanco ejerce fuerza de repulsión al globo gris.

En la figura de la derecha se han representado las

fuerzas que se ejercen los globos mediante flechas.

Recuerda que antes de frotar los globos, entre ellos no

había ni atracción ni repulsión y después de frotarlos se

repelieron. O sea, cuando los globos se frotan

adquieren “algo” que hace que se repelan. A ese “algo”

se le llama carga eléctrica.

Actividad 2 Materiales: Dos globos de diferente color, hilo, un trozo de tubo de plástico (PVC) o una

regla de plástico y una bolsa plástica (polietileno).

a. Ata un hilo de más o menos un metro de largo a uno de los globos

de modo que puedas colgarlo como muestra la figura.

b. Frota ambos globos en tu suéter o polera y mientras uno de tus

compañeros sostiene un globo mediante el hilo, acércale el otro

globo. ¿Qué ocurre? ¿Puede llegar a tocar un globo al otro?

c. Anota en tu cuaderno lo observado. ¿Hay atracción o repulsión

entre los globos?

d. Repite la experiencia anterior pero ahora acerca poco a poco el globo al que está

colgado. ¿Cuándo es mayor la repulsión? ¿Cuándo están más lejos o más cerca los

globos? ¿Cómo te das cuenta de eso?

e. Ahora frota la regla o el tubo de plástico y acércala al globo colgado. ¿Qué ocurre? ¿Hay

atracción o repulsión? Anota lo observado.

Analiza lo observado en el experimento anterior.

�� Si dos cuerpos se atraen diremos que entre ellos hay “fuerzas eléctricas de atracción” y si dos

cuerpos se repelen diremos que entre ellos hay “fuerzas eléctricas de repulsión”. Puesto que se

observa que puede haber fuerzas de atracción o de repulsión, debe existir dos tipos de carga

eléctrica.

�� Cuando ambos globos se frotaron con el mismo tipo de tela deben haber adquirido el mismo

tipo de carga eléctrica. En este caso se observó repulsión entre los globos. Entonces se puede

concluir que cuando dos cuerpos tienen el mismo tipo de carga, los cuerpos se repelen.

�� Cuando se acercó la regla frotada con plástico al globo, se observó atracción entre el globo y la

regla. En este caso el globo y la regla deben tener diferente tipo de carga. Ahora se puede

concluir que cuando dos cuerpos tienen diferente tipo de carga, los cuerpos se atraen.


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Actividad 3 Realiza con un compañero o compañera el siguiente experimento.

Materiales: Dos bombillas plásticas, de esas que se usan para beber líquidos, hilo, una bolsa

de polietileno, tijeras.

1. Con una bombilla plástica y un trozo de hilo realiza el montaje de la figura 1. Mientras tu

compañero sostiene esa bombilla por el hilo, frota la bombilla con la bolsa de polietileno.

También frota otra bombilla.

2. Acerca la segunda bombilla a la que está colgada. ¿Qué ocurre? ¿Las bombillas

adquirieron cargas del mismo tipo o diferente? ¿Cómo lo sabes?

3. Ahora frota la regla plástica con el polietileno y acércala a la bombilla colgada. ¿Qué

ocurre? ¿La regla adquirió carga del mismo tipo o diferente? ¿cómo lo sabes?

4. Ahora corta una tira de polietileno y luego hazle varios cortes a lo largo como muestra la

figura 2. Luego frota la tira a lo largo de ella con los dedos. ¿Qué ocurre? ¿Puedes

explicar por qué sucede esto?

5. Ahora frota una bombilla de plástico y apégala a la pizarra blanca que seguramente hay

en tu sala. ¿Qué ocurre? ¿Cómo explicas lo sucedido?

Figura 1 Figura 2

Ya está claro que todos los fenómenos observados se

pueden explicar por la existencia de carga eléctrica. La

carga eléctrica la adquieren los objetos de diversa

manera, una de ellas es por frotación.

Como ya lo dedujimos antes, hay dos tipos de carga

eléctrica. Las llamaremos carga positiva (+) y carga

negativa (-).

Entonces, los experimentos observados se explican del

siguiente modo:

1. Si dos cuerpos poseen carga positiva, se repelen.

2. Si dos cuerpos poseen carga negativa, también se

repelen.

3. Si un cuerpo tiene carga positiva y otro cuerpo tiene

carga negativa, entonces se atraen.

+ +

- -

+ -


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Actividad 4 Responde las siguientes preguntas:

1. Se tienen tres globos con carga eléctrica: uno gris,

uno con pintas y uno blanco.

Al acercar el globo gris al con pintas se observa que

se atraen. Luego, al acercar el globo gris al globo

blanco se observa que se repelen.

a. ¿Qué ocurrirá si se acerca el globo con pintas al

globo blanco?

b. Dibuja las flechas que representan las fuerzas

en la última figura

c. Si se sabe que el globo blanco tiene carga

negativa, ¿qué tipos de carga tienen el globos

gris y el con pintas?

2. Cuatro objetos A, B, C y D, poseen carga eléctrica. Se observa que A atrae a B, atrae a C

y atrae a D.

a. Entonces, B y C, ¿se deben atraer o repeler?

b. C y D, ¿se atraen o repelen?

c. Si se sabe que el objeto A tiene carga positiva, ¿qué tipo de carga tienen los objetos

B, C y D?

3. Acerca a un globo colgado y frotado previamente, otro globo también frotado. Acércalo

poco a poco. Y observa lo que ocurre.

a. ¿La fuerza eléctrica aumenta o disminuye cuando los globos están más cerca? ¿Cómo

lo sabes?

b. Entonces, ¿depende la fuerza eléctrica de la distancia entre los cuerpos cargados?

¿Cómo es esa dependencia?

¿?


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GUÍA 2. CONDUCTORES Y AISLANTES

Hemos visto que frotando diversos objetos, éstos adquieren carga eléctrica. Pero, ¿Cualquier

material se carga al frotarlo? Para responder a esta pregunta te proponemos realizar una

serie de experimentos.

Materiales:

‒ Un globo pequeño inflado y colgado

mediante un hilo (puede estar colgado de

algún soporte o sostenerlo un estudiante).

‒ Una bolsa de polietileno.

‒ Otro globo inflado.

‒ Una regla plástica.

‒ Un tubo de aluminio.

‒ Un tubo de PVC.

‒ Una regla o varilla de madera.

‒ Una varilla de fierro.

‒ Un tubo de cobre o bronce.

‒ Una varilla de vidrio.

‒ Un trozo de tela de lana.

‒ Papel de aluminio (papel plateado)

‒ Un trozo de tela de material sintético.

‒ Un trozo de plumavit y otros objetos

que tengas a mano.

1. Asegúrate que el globo esté cargado, para eso frótalo con un trozo de polietileno (bolsa

plástica). A continuación, una vez colgado el globo, acerca a él la regla de plástico, sin

frotarla previamente.

a. ¿Se observa alguna acción sobre el globo?

b. Frota la regla con un paño de lana y acércala al globo. ¿Qué ocurre?


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c. Entonces, ¿la regla adquirió carga del mismo signo que la carga del globo? ¿Cómo lo

sabes?

d. En seguida acerca al globo el trozo de género de lana con que frotaste la regla. ¿Qué

ocurre? ¿Hay atracción, repulsión o nada?

e. De acuerdo con lo observado, al frotar un objeto con un paño, tanto el objeto como el

paño se cargan. ¿El objeto y el paño adquieren cargas de igual signo o de signos

contrarios?

Al frotar un objeto, tanto él como el paño se carguen, se puede explicar de la siguiente

manera.

Cuando un cuerpo está neutro, no es que no tenga carga eléctrica sino que posee igual

cantidad de carga eléctrica positiva (+) que carga eléctrica negativa (-). Al frotarlo, las cargas

positivas y negativas se separan. Unas quedan en el objeto y las otras en el paño.

Por lo tanto, el objeto y el paño quedan con cargas opuestas.

2. Ahora toma un tubo de PVC y sin frotarlo acércalo al globo. ¿Qué se observa?

a. En seguida toma un trozo de tubo de aluminio y, sin frotarlo, acércalo al globo. ¿Qué

ocurre?

b. Repite este experimento empleando un tubo de cobre, de bronce o de otro metal.

¿Se observa lo mismo que con el tubo de aluminio?

+ + + + +

+ + +

- - - - - - - -


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En estas actividades estamos observando un fenómeno novedoso: un objeto con carga

eléctrica (el globo) no es atraído ni repelido por objetos de plástico que no se hayan frotado,

pero puede ser atraído por un tubo de metal que no ha sido frotado. ¿Cómo podemos

explicar esto?

Ocurre que hay materiales en que la carga eléctrica, tanto positiva como negativa,

permanece fija al material (los plásticos por ejemplo). En cambio, hay otros materiales en

que la carga no está fija sino que puede moverse en el material (los metales, por ejemplo).

Por lo tanto, al acercar una barra metálica al globo cargado ocurre lo que ilustra la figura

siguiente:

La carga del globo atrae la carga eléctrica de signo contrario que posee la barra de metal, y

como la carga se puede mover en la barra, se acumula en el extremo de la barra más

cercano al globo. La carga de igual signo que la del globo es repelida y se acumula en el

extremo alejado de la barra. Como la carga de diferente signo quedó más cerca del globo,

predomina la atracción y el globo y la barra se aproximan.

Aquellos materiales en que la carga eléctrica se mueve con facilidad se denominan

materiales conductores. Los metales son buenos conductores de la carga eléctrica. En

cambio, los plásticos, el vidrio, la lana y muchos otros, son materiales aislantes, en ellos la

carga no circula o lo hace con más dificultad.

3. En esta actividad se utilizará nuevamente un globo inflado y colgado de un soporte

mediante un hilo.

a. Procura que el globo, una vez inflado, no tenga un diámetro mayor de 10 cm.

b. En seguida envuelve el globo completamente con un trozo de papel de aluminio.

c. Toma otro globo inflado, frótalo con un trozo de polietileno y acércalo al globo

colgado. ¿Qué sucede? ¿Cómo se explica lo observado? Ten presente que el globo

colgado y forrado con aluminio está neutro.

d. A continuación acerca al globo, uno a uno, los demás objetos, primero sin frotarlos y

luego después de frotados con alguno de los paños o con polietileno.

e. También acerca al globo los paños que usas al frotar

+ +

+ +

+ +

- - - -

- - - -

+ + + +

+ + + +


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4. Elabora una tabla, como la siguiente, en tu cuaderno y anota en ella todas tus

observaciones

Objeto

Frotado con...

Se observó que con el globo hay:

atracción repulsión nada

Regla plástica paño de lana

Paño de lana después de frotar la regla

Tubo de aluminio polietileno

Polietileno después de frotar el

aluminio

Varilla de fierro después de frotar con

paño de lana

Paño de lana

después de frotar la

varilla de fierro

5. ¿Qué tienen en común los cuerpos que después de haber sido frotados no atraen al

globo?

Si estos objetos no atraen al globo quiere decir que están neutros, a pesar de haber sido

frotados. Tratemos de encontrar una explicación para esto.

6. Toma uno de los objetos de metal pero hazlo con un trozo de polietileno y luego frótalo

con un paño de lana. A continuación, sin dejar de sostenerlo con el plástico, acerca el

metal al globo colgado. Acércalo bastante… ¿Qué se observa?

Acerca el paño con que frotaste la varilla al globo. ¿Qué se observa?

7. Como has podido ver, los metales también se pueden cargar por frotamiento, siempre

que no estén en contacto con la mano. ¿Cómo explicar esto?

Ya sabemos que la carga eléctrica es una propiedad que los cuerpos pueden adquirir y

también pueden perder. ¿Por qué los metales pierden la carga que pudieran adquirir al

frotarlos, cuando se los sostiene con la mano desnuda?

Para verificar tu respuesta repite la experiencia anterior: Frota la varilla de metal

sujetándola con la lámina de polietileno y acércala al globo colgado. Verifica que atrae al

globo y estando cerca del globo toca la varilla con un dedo. ¿Qué pasa? ¿Cómo explicas

esto? Recuerda que los metales son buenos conductores de la carga eléctrica.


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GUÍA 3. ¿CÓMO SE PUEDEN CARGAR LOS ELEMENTOS QUE NOS RODEAN?

La electrización es la manera de provocar que los objetos adquieran una cierta carga, y

debido a que los electrones son los principales causantes del movimiento de cargas,

entonces todo este proceso los tendrá a ellos como protagonistas principales del proceso de

carga de un objeto.

Si quitamos electrones de un objeto entonces las cargas positivas serán las que prevalecen

en mayoría, entonces decimos que el cuerpo está cargado positivamente. En cambio, si

agregamos una cierta cantidad de electrones, este estará cargado negativamente porque hay

una mayor cantidad de electrones en su interior.

Para lograr esto último se conocen 3 procesos bien definidos, los cuales nos sirven para

generar un traspaso de cargas de un cuerpo a otro, provocando la electrización.

Actividad 1. Electrización por Frotación Materiales:

� 1Cinta de teflón

� 1 Guante quirúrgico

� 1 Tijera

1. Corta un pequeño pedazo de teflón de aproximadamente unos 30 cm de largo.

2. Corta uno de los extremos del teflón siguiendo el diagrama de abajo (la línea punteada

es donde debes hacer el corte).

3. Ponte uno de los guantes en una mano y sujeta la cinta con la otra mano (sin guante)

tomándola por el punto A. ¿Qué crees que ocurrirá si frotas con el guante las puntas que

cortaste de la cinta?

4. Usando tu mano con el guante puesto, sujeta suavemente la cinta desde el punto B y

arrástrala hasta el punto C (frotándola). ¿Qué ocurre con los pedazos que cortaste en el

borde C? ¿Es como lo habías pensado? Describe lo que pasa.

5. En términos de carga eléctrica ¿Qué piensas que está pasando con las cargas de cada

uno de los extremos? Explica.

6. Ahora repite el mismo proceso desde el paso 1 hasta el 3 pero ahora no te pongas

guantes. Realiza el paso 4 con la mano desnuda. ¿Qué piensas que ocurrirá?. El efecto

observado antes, ¿ocurre con la misma intensidad? ¿Es más fuerte o más débil? Describe

y explica lo que ocurre.

A B C


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Electrización por Frotación

Existen átomos con una tendencia mayor a entregar

electrones y otros con una tendencia mayor para

recibirlos (por ejemplo un guante quirúrgico o la piel

de la mano). Este efecto provoca que al frotar dos

materiales, muchas veces uno entregue electrones y

el otro los reciba, provocando así el desequilibrio

que buscamos con mayor o menor intensidad.

La cantidad de electrones que un objeto entrega

depende exclusivamente del material que está

compuesto, como también de cuántos es capaz de

recibir.

Una serie para saber este efecto recibe el nombre

de “serie triboeléctrica”, que consiste en una

pequeña ordenación de elementos para saber cuál tiene una mayor tendencia a entregar o

recibir electrones. La serie se muestra a continuación:

(+) Piel de conejo - vidrio - mica - lana - piel de gato - algodón - madera - ámbar (-)

Un ejemplo indirecto de su uso lo acabas de ver en esta actividad al momento de cambiar el

material de frotación. En un primer caso usaste el guante quirúrgico y en el segundo tu

mano, lo que produjo efectos diferentes en la separación de los extremos del teflón. Esto es

debido a que hay materiales que tienen mayor capacidad de entregar/recibir electrones que

otros.

Actividad 2. Electrización por Contacto

Materiales:



� 1 Tijera

1. Electriza la cinta, corta otra y déjala sin electrizar. ¿Qué crees que ocurrirá si acercas

ambas cintas?

2. Acerca la cinta de teflón que ya está electrizada a la que no lo está. Haz que se toquen.

Describe lo que ocurre con la cinta que no estaba electrizada. ¿Ocurrió lo que

esperabas?

3. ¿Cómo explicas lo que observas en el extremo de la nueva cinta? Explica lo que ocurre

en términos de cargas eléctricas.

4. Intenta que se toquen las cintas varias veces. ¿Qué ocurre en términos de atracción y

repulsión entre las cintas? ¿Se atraen o repelen? Responde y explica.

Al cargar un globo por frotación y usando pelo, los dos materiales intercambian cargas haciendo que se atraigan como en la imagen. Imagen extraída de http://scienceblogs.com/startswithabang/2011/06/29/static-electricity-isnt-what-y/


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5. ¿Qué quiere decir que las cintas se atraigan/repelan en términos del tipo de carga que

poseen? Responde y justifica.

6. Si al iniciar la actividad la cinta nueva estaba con carga nula (cero), ¿Qué carga pareciera

tener cuando tocas varias veces las dos cintas? (una estimación de la cantidad de carga

puede determinarse viendo la separación de los extremos en cada cinta). Responde si es

mayor, menor o igual y justifica el por qué podría ocurrir esto.

Electrización por Contacto

Este proceso consiste únicamente en tocar un objeto que se encuentra en estado neutro con

otro que ya esté cargado. Al tocarse, ambos objetos equilibran sus cargas ya que hay

traspaso de electrones de un lado a otro. Esto provoca que al terminar el proceso, ambos

objetos queden con la misma carga, pero desequilibrada. Esto produce que el objeto que

antes era neutro adquiera una carga eléctrica. Un pequeño ejemplo sería algo como: “Si toco

un objeto cargado con +4 unidades de carga con uno de carga neutra (0), entonces al final de

esta electrización ambos quedarán con una carga de +2 unidades de carga (o sea,

desequilibrados y por ende, cargados)” (ver figura 1).

Diagrama explicativo del proceso de electrización por contacto. Imagen extraída de

http://imgs.wke.es/4/1/9/4/im0000364194.jpg.

Actividad 3. Electrización por Inducción

Materiales:



� 1 Tijera

1. Toma una de las cintas y electrízala por contacto o por frotamiento (elige el método que

más te acomode).

2. Cuando la tengas, acerca una de tus manos a la cinta y verás que produce un efecto de

atracción hacia ella. ¿Por qué ocurre esto? Explica o discute alguna explicación del

fenómeno.


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Electrización por Inducción

Probablemente el método de electrización más complejo de los métodos estudiados es la

electrización por inducción, la cuál consiste en realizar inicialmente una polarización de

cargas (es decir, que las cargas positivas del material se vayan a un lado y las negativas a otro

del mismo) acercando un objeto cargado al objeto que deseamos cargar. El procedimiento es

algo complejo para explicarlo solo con palabras, por lo que te invitamos a revisar y analizar la

siguiente ilustración para comprender el método de electrización por inducción.

Diagrama explicativo para el proceso de electrización por inducción.


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GUÍA 4. UN DESCUBRIMIENTO, UNA HISTORIA. LA VIDA DE LOS CIENTÍFICOS EN TORNO A LA ELECTRICIDAD

Existe un gran número de personas que han dedicado gran parte de su vida y esfuerzos a

comprender la naturaleza que nos rodea, y por esa razón en ésta actividad nos

preocuparemos de realizar una investigación de las historia de algunos de ellos.

Siempre habrá historias que contar respecto de estos personajes, por esta razón, forma un

grupo con dos compañeros y compañeras y realiza una investigación bibliográfica (utilizando

internet, textos u otros recursos) de los siguientes personajes explicando sus aportes a la

comprensión de los fenómenos eléctricos:

1. Tales de Mileto – El frotamiento del ámbar con un pañuelo

2. Benjamin Franklin – La historia del cometa en una tormenta eléctrica

3. Charles Agustin de Coulomb – La ley de atracción de las cargas eléctricas

4. Alessandro Volta – El invento de la pila eléctrica

5. Michael Faraday – Del electromagnetismo y los motores eléctricos

6. Christian Oersted – Relación entre un Imán y la Corriente Eléctrica

7. Andre-Marie Ampère – Un imán “artificial”, el eléctroimán

8. Georg Simon Ohm – La famosa ley para definir la Resistencia eléctrica

9. Gustav Robert Kirchhoff – El Comportamiento de los Circuitos eléctricos

10. James Clerk Maxwell – La Teoría Electromagnética

11. Thomas Alva Edison – Una Idea, Un Foco Eléctrico.

12. Nikola Tesla – La corriente alterna

Con tu grupo, podrás elegir cualquiera de estos personajes sin repetirlo con los demás grupos

de tu clase.

La entrega de trabajo deberá incluir los siguientes elementos:

• Un Afiche científico

• Una presentación PowerPoint.

• Un resumen escrito a computador para ser entregado a todos los estudiantes del curso

al momento de presentar.

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