ELECTROSTÁTICA

¿CÓMO SABEMOS QUE UN CUERPO ESTÁ CARGADO?

A lo largo de la historia de la electricidad se han ideado distintos aparatos para saber si un cuerpo está electrizado o no. Algunos de estos aparatos permiten comprobar que los cuerpos que tienen carga del mismo signo se repelen, y si tienen carga de signo contrario se atraen.

Vamos a construir tres dispositivos: el electroscopio, el péndulo eléctrico y el versorio.

EL ELECTROSCOPIO

Fue inventado por el físico francés Jean Antoine Nollet en 1750.

Para construir un electroscopio casero utilizaremos un vaso de plástico transparente, un clip, corcho blanco o un tapón de corcho y papel de aluminio. Recorta un pequeño rectángulo de papel de aluminio, dóblalo por la mitad  y monta el dispositivo que muestra la figura:

Para obtener electricidad estática frotamos una hoja de acetato con un paño de lana o franela.

El electroscopio se puede electrizar:

      A)     POR INDUCCIÓN: si aproximamos la hoja de acetato al electroscopio pero sin tocarlo, las cargas del clip y de las láminas se reordenan, de forma que las láminas de aluminio se cargan de electricidad del mismo signo y se repelen.

   B)     POR CONTACTO: si tocamos el electroscopio, las cargas llegan hasta las láminas que tendrán cargas del mismo signo y se repelen

EL PÉNDULO ELÉCTROSTÁTICO

Fue utilizado en 1780 por el físico francés Charles-Augustin de Coulomb para estudiar atracciones y repulsiones entre cuerpos cargados.

Puedes construir un péndulo electrostático casero con una pequeña bola de porexpán (o bien de papel de aluminio) colgada por un hilo fino (por ejemplo hilo de coser o de nylon) de un soporte.

Frota un globo en tu cabello. Las cargas estáticas del globo atraen al péndulo. Cuando el péndulo toca el globo, se carga también electrostáticamente del mismo modo. Como sabemos,  las cargas iguales se repelen, mientras que las opuestas se atraen. Por eso, al tener el globo y el péndulo la misma carga se genera esa fuerza de repulsión.

Para que el globo vuelva a atraer el péndulo, debes descargas éste último. Esto lo puedes hacer tocando péndulo para que sus cargas pasen hacia ti, o puedes conectar el péndulo hacia tierra con un conductor eléctrico.

EL VERSORIO

Fue inventado por William Gilbert hacia el año 1600 para detectar cuerpos cargados. Es una aguja metálica, similar a la de la brújula, pero sin ser magnética, que gira sobre un eje vertical sin rozamiento. Al acercarle un cuerpo cargado, la aguja gira.

Para construir un versorio sólo se necesita una base de porexpán o plastilina, una varilla de madera, unos topes de porexpán o espuma y unas aspas metálicas de papel de aluminio. 

Con la plastilina o porexpán y la varilla construimos una base para las aspas. Para sujetar las aspas metálicas al palito usamos unos topes de porexpán o espuma. Es importante que las aspas giren sin rozamiento.

La electrización que se experimenta en el versorio es por INDUCCIÓN: los cuerpos cargados no están en contacto, solo con acercarlos se evidencian los efectos. Cuando acercamos un cuerpo cargado, por ejemplo una hoja de acetato, las cargas de las aspas metálicas se reordenan y las aspas giran hacia la hoja de acetato.

MÉTODOS DE ELECTRIZACIÓN

 Existen tres métodos fundamentales para electrizar la materia: por frotamiento, por contacto y por inducción.

ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO

1.      Suspende de un hilo un globo inflado y frótalo con un trozo de tela. Aproxima la tela al globo.

¿Qué ocurre al acercar el globo al trozo de tela tras ser frotados ambos?

         2 .   Frota ahora una varilla de plástico (una regla) con un trozo de tela y acerca la varilla al globo

¿Qué le ocurre al globo al aproximarle la varilla de plástico: es atraído o repelido por esta?

   3.   Por último, frota una varilla de vidrio con un trozo de seda y luego acerca aquella al globo

¿Qué le ocurre al globo al acercarle la varilla de vidrio: es atraído o repelido por esta?

  

USANDO EL VERSORIO

    En los primeros experimentos con la electricidad, los científicos la producían frotando ciertos materiales. Fue W. Gilbert quién inventó en 1600, el primer instrumento eléctrico, el versorio. Objetos como el papel adquirían carga eléctrica al ser frotados y hacían que el indicador del versorio se desplazara hacia ellos. Gilbert denominó a estas sustancias atractivas “eléctricas”, y a aquellas sustancias que no atraían el indicador del versorio, “no eléctricas”. 

Realiza las siguientes experiencias usando los materiales que se especifican a continuación:

EN LA MANO	SE FROTA CON	EN EL VERSORIO	RESULTADO
Regla	Seda	Regla
Regla	Lana	Regla
Regla	Seda	Vidrio
Vidrio	Lana	Vidrio
Peine	Lana	Peine
Peine	Seda	Regla

ELECTRIZACIÓN POR CONTACTO

Tiene lugar cuando se pone en contacto un cuerpo no cargado y aislado con otro cargado por frotamiento. Para su estudio vamos a utilizar un péndulo eléctrico. El péndulo eléctrico consiste en una bolita de médula de sauco que cuelga de un soporte por medio de un fino hilo de seda.

1. Vamos a construir un péndulo eléctrico:

·      Fabrica una bolita con espuma de poliestireno expandido (plástico aislante) y únela a un hilo de seda de aproximadamente 15 cm de largo.

·       Sujeta el hilo a una nuez con gancho, unida a su vez, a un soporte aislante.

2. Se frota con un paño una barra de ebonita (se puede utilizar un bolígrafo de plástico) y se aproxima al péndulo.

·      Al principio el péndulo es atraído, pero tras el contacto con la barra de ebonita electrizada, la bolita del péndulo es repelida. 

3.       Se frota un tubo de vidrio con un paño de seda y se aproxima al péndulo.

·         Al principio el péndulo es atraído, pero tras el contacto con el tubo de vidrio, la bolita del péndulo es repelida. 

4.       Se cuelgan del soporte aislante dos bolitas de poliestireno (procura que las dos queden a la misma altura y a una distancia de 1 cm aproximadamente).

5.  Una vez frotada la barra de ebonita con un paño, se procura que toque ambas bolitas simultáneamente. Se retira la barra.

·         Observa como interaccionan las dos bolitas. 

6.       Descarga las bolitas tocándolas con la mano y repite la experiencia con un tubo de vidrio.

7.   Descarga las bolitas tocándolas con las manos y acerca simultáneamente la barra de ebonita a una de las bolitas y el tubo de vidrio a la otra. Observa lo que sucede.

Actividades:

a. ¿Cuál crees que es la causa de que la bolita del péndulo sea atraída cuando se aproximan la barra de ebonita o el tubo de vidrio?

b.   ¿Cuál crees que es la causa de que la bolita del péndulo sea repelida cuando entra en contacto con la barra de ebonita o con el tubo de vidrio?

c.   ¿Qué sucede cuando la barra de ebonita o el tubo de vidrio tocan simultáneamente ambas bolitas?

d.    ¿Qué sucede cuando se acerca simultáneamente la barra de ebonita a una bolita y el tubo de vidrio a la otra? 

ELECTRIZACIÓN POR INDUCCIÓN

Para electrizar un cuerpo, no es imprescindible que exista contacto entre el cuerpo cargado y el que se quiere electrizar. Para su estudio vamos a utilizar el electroscopio.

1.    Se comprueba que el electroscopio está descargado, es decir, que las tiras de papel de aluminio se encuentran en su posición natural. Si estuviesen separadas, bastaría con tocar con un dedo el extremo exterior del  clip para que se volvieran a juntar.

2.     Se frota una barra de ebonita con un trozo de lana o franela. Tras cargar por frotamiento la barra de ebonita, se aproxima al extremo exterior del clip, sin ponerla en contacto con él. Comprobaremos que las tiras de papel de aluminio se separan, pero en vez de continuar separadas, retornan a su posición normal nada más alejar la barra de ebonita. 

SIMPOSIO 3º ESO : 

EL PODER DE LOS DISOLVENTES

Responde a las siguientes preguntas con los conocimientos previos que tengas,. El secretario del grupo apuntará la respuesta a la que haya llegado todo el grupo y, si hay distintas respuestas, apuntará cada una de las respuestas aportadas

·         ¿Porque un quita-esmalte elimina la laca de las uñas de los dedos?

·         ¿Cuál es la razón por la que el agua y el aceite no se mezclan?

·         ¿Qué es el corcho blanco que se utiliza para embalar los objetos            frágiles? ¿Un compuesto químico? 

Ahora lee con tu grupo el siguiente artículo:

INTRODUCCIÓN

El agua es el disolvente universal. Es empleado para poder disolver distintas sustancias, como el colorante que le da color y sabor al arroz que hacemos en casa (la curcumina, E-100) o el sabor tan dulce que ofrece el refresco que tanto nos gusta (sal de aspartamo-acesulfamo, E-962).

Sin embargo, el agua no puede disolver a todas las sustancias, como podemos apreciar al intentar mezclar agua (polar) con aceite (apolar), ya que ambos presentan distintas polaridades. En esta experiencia vamos a utilizar un disolvente muy empleado en cosmética: la acetona.

APLICACIÓN: ACETONA COMO DISOLVENTE

La acetona se usa como disolvente de grasas, aceites, ceras, hules, plásticos, lacas y barnices. También se emplea en la fabricación de algunos explosivos, películas fotográficas, removedores de pintura y barnices. Aquí se va a ver el poder de disolución que tiene este compuesto. Para ello vamos a emplear como ejemplo el corcho blanco de los embalajes.

El corcho blanco que utilizamos en los embalajes se denomina poliestireno expandido (porexpan). El poliestireno es un plástico que se obtiene por polimerización del estireno

  

El poliestireno expandido está formado por poliestireno y aire, reduciendo así la densidad del material. Si lo hacemos reaccionar con acetona se libera el aire que contiene el polímero en su interior y nos da la sensación de que el polímero "desaparece" en la acetona. 

Materiales para realizar este experimento

 Porexpan de embalaje

 Acetona

 Vaso de precipitado de 500 mL

Aquí tienes el vídeo

EXPERIMENTO DISOLVIENDO POLIESTIRENO EXPANDIDO EN ACETONA

Su aplicación principal es como aislante en construcción y para el embalaje de productos frágiles.

 CUESTIONES

1. Buscad el significado de los términos siguientes del texto anterior. Ojo! Copiad sólo aquello que entendáis porque luego lo tendréis que explicar en el simposio al resto de compañeros y si estos os preguntan cualquier duda tendréis que saber responderles.

CURCUMINA      

E-100        

SAL DE ASPARTAMO       

E-962

MOLÉCULA POLAR

MOLÉCULA APOLAR

HULE

MONÓMERO

ESTIRENO

POLÍMERO

POLIMERIZACIÓN

    2. Responded ahora otra vez a las cuestiones iniciales con lo nuevo que habéis aprendido y mirad las diferencias entre lo que habéis contestado antes y ahora, Anotad las conclusiones a las que habéis llegado

3. Cuestión para profundizar  Si en el laboratorio de química del instituto se inflama accidentalmente un frasco con éter (compuesto apolar), ¿lo apagaríamos con agua?

PREPARACIÓN  CELEBRACIÓN Y EVALUACIÓN  DEL SIMPOSIO:

 "EL PODER DE LOS DISOLVENTES"

DESPUÉS DE QUE CADA HAYA CONTESTADO A TODAS LAS CUESTIONES SE REALIZARÁ UN SIMPOSIO  DONDE SE PONDRÁN EN COMÚN Y SE DEBATIRÁN LAS CUESTIONES RESPONDIDAS POR LOS DIFERENTES GRUPOS.

EN CADA GRUPO HABRÁ 3 PERSONAS CON RESPONSABILIDADES INDIVIDUALES Y COMPARTIDAS:

• SECRETARIO (ENCARGADO DE ANOTAR LAS RESPUESTAS A LAS QUE SE HAYA  LLEGADO POR CONSENSO)
• PORTAVOZ EN EL SIMPOSIO
• RESPONSABLE DE ANOTAR LAS CONCLUSIONES QUE SURJAN DURANTE EL     SIMPOSIO)

ADEMÁS HABRÁ UN COORDINADOR DEL SIMPOSIO, QUE SERÁ UN ALUMNO DEL GRUPO O LA PROPIA PROFESORA.

AUTOEVALUACIÓN: DIARIO DE APRENDIZAJE 

Después, se da tiempo para que cada alumno, individualmente, cumplimente su diario de aprendizaje, que contendrá los siguientes apartados

1.         FECHA

2.         CONTENIDO BÁSICO DE LA SESIÓN.

3.         ¿CUÁLES SON LAS PRINCIPALES IDEAS QUE DEBO RECORDAR DE LO TRATADO?

4.         HOY HE APRENDIDO QUE….

5.         NO ME HA QUEDADO CLARO…

6.         LO QUE MÁS ME HA GUSTADO HA SIDO…

7.         LO QUE MENOS ME HA GUSTADO HA SIDO…

8.         OTRAS OBSERVACIONES (Comentarios)

HETEROEVALUACIÓN

Para el simposio se pude utilizar la siguiente rúbrica:

RUBRICA EVALUACIÓN ORGANIZACIÓN Y EJECUCIÓN SIMPOSIO
	Excelente            (10)	Bueno (9-8)	Satisfactorio (7-6)	Deficiente (5 ó menos)	Comentarios	Puntuación
Actitud ante la crítica	Siempre estuvo receptivo a aceptar críticas y sugerencias de los miembros del grupo.	Casi siempre estuvo receptivo a aceptar críticas y sugerencias de los miembros del grupo.	Pocas veces estuvo receptivo a aceptar críticas y sugerencias de los miembros del grupo.	Muy pocas veces o nunca estuvo receptivo a aceptar críticas y sugerencias de los miembros del grupo.
Actitud al comunicar	Siempre estuvo dispuesto a escuchar las opiniones de sus compañeros del grupo. Escuchó y habló equitativamente.	En la mayoría de las ocasiones escuchó y en pocas ocasiones habló.	En la mayoría de las ocasiones habló y en pocas ocasiones escuchó.	Siempre habló y muy pocas veces o nunca escuchó a otros miembros del grupo.
Integración al grupo	Siempre trabajó para lograr las metas, cumplió con las normas y se adaptó a los cambios del equipo.	Casi siempre trabajó para lograr las metas, cumplir con las normas y adaptarse a los cambios del equipo.	Pocas veces trabajó para lograr las metas, cumplir con las normas y adaptarse a los cambios del equipo, y necesitó ser motivado.	Nunca trabajó para lograr las metas, muy pocas veces cumplió con las normas y se adaptó a los cambios del equipo.
Motivación	Promueve la cooperación, participación e integración entre los miembros del grupo.	Casi siempre promueve la cooperación, participación e integración entre los miembros del grupo.	Pocas veces promueve la cooperación, participación e integración entre los miembros del grupo.	Muy pocas veces o nunca promovió la cooperación, participación e integración entre los miembros del grupo.