SOLUCIONARIO GUÍAS ELECTIVO

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Miguel Ángel Serrano Ríos
hace 7 años
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1 SOLUCIONARIO GUÍAS ELECTIVO Electricidad I: electricidad estática SGUICEL001FS11-A16V1

2 Solucionario guía Electricidad I: electricidad estática Ítem Alternativa Habilidad 1 A Reconocimiento 2 A Reconocimiento 3 A Comprensión 4 D Reconocimiento 5 B Comprensión 6 B Aplicación 7 E Comprensión 8 D Comprensión 9 D ASE 10 D Comprensión 11 C Reconocimiento 12 A ASE 13 D ASE 14 E ASE 15 D Comprensión 16 C Comprensión 17 D Comprensión 18 E ASE 19 B Comprensión 20 C Aplicación

3 Ítem Alternativa Defensa 1 A Los métodos para cargar eléctricamente un cuerpo (frotamiento, contacto e inducción) involucran únicamente el traspaso de electrones entre los átomos, ya que protones y neutrones se encuentran confinados en el núcleo. II) Falso 2 A En el método de carga por contacto se ponen en contacto y luego se separan un cuerpo neutro con otro cargado, produciéndose un traspaso de electrones de un cuerpo a otro; ambos cuerpos terminarán con carga del mismo signo, e igual al signo de la carga del cuerpo inicialmente cargado. Respecto de la cantidad de carga con que terminará cada cuerpo, en general, no es posible saberlo, excepto bajo condiciones muy específicas. En el caso del ejercicio, como el cuerpo inicialmente cargado posee carga positiva, ambos cuerpos terminarán con carga del mismo signo, también positiva. 3 A. La fuerza electroestática entre dos cargas eléctricas se puede determinar mediante la ley de Coulomb, la cual establece que la fuerza es directamente proporcional al producto de las cargas, por lo que al aumentar una o ambas cargas se va a aumentar la fuerza. II) Falso. El signo del producto de las cargas define si la fuerza que actúa es de atracción o de repulsión, y no del tamaño de dicha fuerza. Por lo tanto, al cambiar el signo de una de ellas se cambia el tipo de fuerza (atracción o repulsión), pero no el módulo de la fuerza.. De acuerdo a la ley de Coulomb la fuerza electroestática está relacionada inversamente con el cuadrado de la separación entre las dos cargas, por lo que al aumentar dicha separación disminuye la fuerza.

4 4 D El único método de electrización que no requiere que al menos un cuerpo esté eléctricamente cargado en forma previa es el de frotamiento. I) Falso I II 5 B 6 B Si el péndulo en estado neutro es atraído por el cuerpo, implica que el cuerpo está electrizado y el péndulo experimenta polarización. Sin embargo, no se puede precisar si el cuerpo está cargado positiva o negativamente. La fuerza neta sobre la carga negativa de la izquierda es: q k q k q q F ( 2d) d Por simetría, la fuerza neta sobre la carga negativa de la derecha también es cero. La fuerza neta sobre la carga positiva es: q q k q k q F d d Por lo tanto, como la fuerza neta sobre cada una de las cargas es cero, las cargas permanecen en reposo. 7 E Como los cuerpos inicialmente se encontraban en estado neutro, se cargan eléctricamente por frotamiento; por lo tanto, ambos cuerpos terminan cargados con igual cantidad de carga, pero de signo contrario. Si la barra de caucho adquiere carga negativa, significa que recibió electrones desde el trozo de lana el cual quedó con déficit de electrones y, por lo tanto, con carga positiva. I II

5 8 D Al acercar el cuerpo electrizado a la esfera del electroscopio, la carga positiva del cuerpo atraerá los electrones libres, que se aglomerarán en la esfera quedando esta con carga negativa. En el otro extremo del instrumento, las laminillas quedarán con déficit de electrones y, por lo tanto, con carga positiva, separándose entre sí: el electroscopio se encontrará polarizado. Aún estando polarizado, el electroscopio no habrá cedido ni recibido electrones desde el exterior, por lo que mantendrá, en todo momento, su estado neutro. Al alejar el cuerpo cargado, los electrones del electroscopio se redistribuirán nuevamente a través de todo el material, perdiéndose el estado de polarización. Recuerda que en todo momento el electroscopio permaneció neutro. I 9 D Por la ley de los signos, las esferas A y B experimentarán atracción. Por otra parte, un cuerpo neutro de material conductor se polarizará al estar en las cercanías de un cuerpo cargado, produciéndose atracción entre ambos. Por este motivo, las esferas C y B se atraerán. I 10 D Un cuerpo con carga positiva atrae a los cuerpos con carga negativa. Además, un cuerpo cargado puede polarizar a otro cuerpo neutro que se encuentre en sus cercanías, produciéndose también atracción entre ellos. I

6 11 C Los electrones libres son electrones que, bajo ciertas condiciones, tienen la capacidad de saltar desde su órbita hacia la órbita de otro átomo cercano. La mayoría de los átomos, en mayor o menor medida, poseen electrones libres; por lo tanto, que los átomos de un cuerpo posean un cierto número de electrones libres no significa necesariamente que el cuerpo se encuentre eléctricamente cargado. Un cuerpo se encuentra eléctricamente cargado cuando su número de electrones es distinto del número de protones. Si el número de electrones es mayor (exceso de electrones) el cuerpo estará cargado negativamente. I) Falso II) Falso II 12 A 13 D Al acercar la esfera cargada negativamente a la esfera del electroscopio, los electrones de este serán repelidos, desplazándose hacia sus hojas; así, aumentará la carga negativa en las hojas del electroscopio, aumentando la repulsión entre ellas y separándose aún más. Este ítem evalúa la habilidad de procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en conceptos y modelos teóricos, y corresponde a una Habilidad de Pensamiento Científico. Para responder correctamente este ítem, el postulante debe identificar la variable independiente y dependiente de la situación descrita en el cuerpo del ejercicio. Una variable independiente es aquella que puede ser modificada durante el experimento a voluntad y una variable dependiente es aquella que cambia como consecuencia de una alteración en la variable independiente. En vista de lo anterior y considerando que las variables involucradas son las presentadas en la tabla, la variable independiente es la distancia entre las cargas y la variable dependiente es la magnitud de la fuerza electrostática, pues esta cambia de acuerdo a la distancia entre las cargas. Por lo tanto la alternativa correcta es D.

7 14 E Como ya hemos mencionado antes, un cuerpo neutro de material conductor se polarizará al estar en las cercanías de otro cuerpo cargado, produciéndose atracción entre ellos; así, la barra P polarizará a la barra metálica B y esta, a su vez, polarizará a la esfera E. Por este motivo, la barra P atraerá a la barra B, y la barra B atraerá a la esfera E. I II 15 D Por el principio de conservación de la carga eléctrica, sabemos que la suma de las cargas iniciales debe ser igual a la suma de las cargas finales, es decir, siempre debe cumplirse que: Q A + Q B = q A + q B Al poner dos cuerpos cargados en contacto, la carga que se distribuirá entre ellos será la carga neta, es decir, la suma de las cargas totales de los cuerpos. En este caso, la carga neta es: +10 [C] 6 [C] = +4 [C]. Luego, estos cuatro coulombs se distribuirán entre los cuerpos, quedando ambos con carga positiva. Sin embargo, no es posible establecer con qué cantidad de esos +4 [C] se quedará cada uno de los cuerpos, pues la distribución de la carga dependerá de la forma, tamaño y material de cada uno de ellos. I 16 C 17 D En el proceso de inducción, si el cuerpo inducido es conectado a tierra por un instante, se cargará eléctricamente con carga de signo opuesto a la carga del cuerpo inductor. Por este motivo, el cuerpo B se cargará negativamente, para lo cual captará electrones desde la tierra. No sabremos, eso sí, la cantidad de carga con la que terminará el cuerpo B. En el caso P las esferas están en estado neutro o cargadas con carga de distinto signo.

8 18 E q1 q2 F1 k 2 d En el caso Q las esferas tienen carga de igual signo, pero no es posible determinar, con la información del enunciado, el signo de la carga. En el caso S las esferas tienen carga de distinto signo, o una esfera se encuentra cargada y la otra neutra, pero polarizada por la primera. ( q / 2) q q q 1 q q 1 F k k k F (3 d) 2 9 d 18 d F1 F :1 F 1 2 F B En el método de carga por contacto, ambos cuerpos terminan con carga del mismo signo; este signo es el de la carga del cuerpo inicialmente cargado. En el ejercicio, el cuerpo inicialmente cargado (B) es positivo, por lo que ambos cuerpos terminarán electrizados positivamente. Sin mayor información no es posible establecer que los cuerpos terminen con igual cantidad de carga, pues su distribución dependerá de la forma, tamaño y material de cada cuerpo. 20 C Al poner dos o más cuerpos cargados en contacto, la carga que se distribuirá entre ellos será la carga neta, es decir, la suma de las cargas totales de los cuerpos. En este caso, la carga neta es: +12 [C] +18 [C] 6 [C] = +24 [C]. Luego, estos veinticuatro coulombs se distribuirán entre los cuerpos, quedando todos con carga positiva. Un detalle importante es que, por ser cuerpos idénticos, es decir, por tener igual tamaño, forma y ser del mismo material, la carga neta se distribuirá en partes iguales entre los tres y, por lo tanto, cada uno terminará con una carga de +8 [C].

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