4. Elabora una breve descripción de cómo sería un día en tu vida si no hubiera electricidad. Respuesta libre.

Transcripción

1 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas EJERCICIOS PROPUESTOS 1. Explica el significado del témino electicidad. El témino electicidad deiva del témino giego elekton (ámba.. Investiga cuál es el destino de las pilas que se depositan en los puntos de ecogida y valoa si el uso esponsable de estos dispositivos es o no impescindible. Las pilas usadas, especialmente las de botón, son muy contaminantes debido a los metales pesados que contienen. Nunca deben tiase a la basua, sino que deben depositase en los puntos de ecogida establecidos. Las pilas usadas ecogidas en los contenedoes destinados a ello se eciclan; de 1 t de pilas usadas pueden obtenese hasta 600 kg de metales pesados, como el cinc. 3. Realiza un eje tempoal con los descubimientos más impotantes elacionados con la electicidad y que hayan tenido una gan epecusión social. Respuesta libe. 4. Elaboa una beve descipción de cómo seía un día en tu vida si no hubiea electicidad. Respuesta libe. 5. Justifica el caácte elécticamente neuto de la mayoía de los mateiales. Cómo es posible que pueda adquii caga negativa un cuepo elécticamente neuto? La caga eléctica del potón y la caga eléctica del electón son iguales, peo de signo contaio. El númeo de electones de un átomo es igual al númeo de potones; po tanto, el átomo es elécticamente neuto y, en consecuencia, la mateia, compuesta de átomos, también es neuta. Un cuepo elécticamente neuto adquiee caga eléctica negativa si gana electones y queda entonces con un exceso de cagas negativas especto a las cagas positivas. 6. Po qué se conseva la caga eléctica de un sistema aislado? Se consevaá también cuando se electiza un cuepo neuto po contacto con oto cagado positivamente? En un sistema mateial aislado fomado po vaios cuepos, pueden tasladase electones de un cuepo a oto, de foma que la caga eléctica negativa que adquiee un cuepo es igual a la caga eléctica positiva que adquiee oto. Si se suman las cagas elécticas teniendo en cuenta su signo, la caga eléctica no ha vaiado: las cagas positivas adquiidas se cancelan con las cagas negativas y la caga total del sistema pemanece constante. Cuando se electiza un cuepo neuto po contacto con oto cagado positivamente, pasan cagas elécticas positivas del cuepo cagado al inicialmente neuto, peo la caga eléctica del conjunto se conseva. 7. Indica cuál es el valo en el SI de la unidad natual de caga eléctica. La unidad natual de caga eléctica es el electón. Su equivalencia en culombios es: 1 e 1, C. 8. Cita los submúltiplos más utilizados de la unidad de caga eléctica en el SI. Los submúltiplos más utilizados del culombio son el miliculombio (mc y el micoculombio (μc: 1 mc = 10 3 C 1 μc = 10 6 C 9. Sabiendo que un núcleo de helio consta de potones y neutones, expesa su caga eléctica en culombios. La caga eléctica del potón es la misma que la del electón, peo de signo positivo. Así, la caga de un núcleo de He es: q= , 10 C= 3, 10 C Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas

2 10. Descibe el funcionamiento de un electómeto. La sepaación de las láminas metálicas en un electoscopio es mayo cuanto mayo sea la caga eléctica detectada. Un electómeto es un electoscopio que incopoa una escala gaduada sobe la que se mide el valo de la caga. 11. Justifica cómo vaía la fueza eléctica ente cagas si la distancia ente ellas: a Se educe a la mitad. b Aumenta al doble de su valo. a Si = : K qq 1 K qq 1 K qq 1 ' = = = 4 = 4 La fueza eléctica se ha hecho cuato veces mayo. 4 b Si = : ' = K qq 1 K qq K qq La fueza eléctica se ha hecho cuato veces meno. ( = 1 = 1 1 = Calcula la fueza eléctica con que se epelen cagas elécticas de 0, μc y 0,5 μc sumegidas en agua y sepaadas po una distancia de 3 cm. Indica si esta fueza es mayo o meno que si estuviesen en el vacío. La distancia ente las cagas es = 3 cm = 3 10 m. Como las cagas son del mismo signo, las fuezas son de epulsión: K qq 1 8 0, 10 05, 10 = = 11, 10 ( 310 En el vacío, donde el valo de K es mayo, las fuezas seán mayoes. 13. Halla la intensidad del campo eléctico en un punto, sabiendo que actúa una fueza de 0,0 N sobe una caga eléctica de 0,4 mc situada en él. E 00, = = = 510 NC q 6 04, = 0,01N SOLUCIONARIO 14. Explica la distibución de las cagas elécticas en un conducto en equilibio. Las cagas en exceso en un conducto en equilibio eléctico se distibuyen en su supeficie. No hay cagas en su inteio. 15. Po qué los ayos no afectan a los aviones? La supeficie metálica del avión actúa como una jaula de aaday. Esto aísla elécticamente al avión del exteio, po lo que no es afectado po los ayos ni po las vaiaciones del campo eléctico exteio. 16. Cube tu móvil con papel de aluminio. Qué pasa con la cobetua? Explícalo. El móvil queda aislado dento de una jaula de aaday que impide el paso de las ondas electomagnéticas a su inteio; en consecuencia, el móvil queda fuea de cobetua Después de ve este vídeo, descibe con tus popias palabas el funcionamiento de una jaula de aaday y explica po qué son necesaias las antenas de los coches. aaday demostó que en el inteio de un conducto no existen cagas elécticas. Paa ello se intodujo en una jaula metálica ceada (jaula de aaday a la que se aplicaon fuetes descagas elécticas sin que se apeciaa vaiación alguna en su inteio. Un automóvil o un avión se compotan apoximadamente como jaulas de aaday. Po ello, las antenas son necesaias paa capta las ondas electomagnéticas y conducilas hasta el apaato de adio del inteio del automóvil. TRABAJO EN EL LABORATORIO 1. Po qué el sopote sobe el que se apoyan los mateiales debe se aislante? Paa asegua que el paso de la caga vaya al electoscopio y no a tiea.. Po qué en los días tomentosos o con mucha humedad en el ambiente esulta más difícil ealiza expeiencias sobe fenómenos de electización? Poque el ambiente puede esta satuado de cagas elécticas, lo que enmascaa los esultados eales del expeimento. Cagas y fuezas elécticas Unidad 8 3

3 ACTIVIDADES 18. Justifica si las siguientes afimaciones son vedadeas o falsas: a Una vailla de plástico con caga positiva aumenta su caga si piede electones. b Una vailla de vidio fotada con un paño de seda adquiee una caga negativa de 7, C. c Los cuepos cagados positivamente caecen de electones. d La caga eléctica total de un sistema aislado no vaía. a Vedadea. Un cuepo que cede electones adquiee caga positiva; si ya tenía caga positiva, la aumentaá. b alsa. La unidad natual de caga eléctica es la caga del electón (1, C. Una caga negativa de 7, C no es un múltiplo de la caga del electón, po lo que no es posible. c alsa. Un cuepo cagado positivamente tiene un exceso de cagas positivas, peo puede tene, en meno númeo, cagas negativas, po lo que puede tene electones. d Vedadea. Es el enunciado del pincipio de consevación de la caga. 19. Explica po qué se poducen los siguientes fenómenos elécticos: a Al fota una vailla de vidio con un paño de lana, ambos se ataen. b Cuando se toca una vailla aislada con ota electizada peviamente, ambas vaillas se epelen tas el contacto. c Al toca con un dedo la pate supeio de la baa metálica de un electoscopio cagado, las láminas de este caen a su posición vetical. d Al apoxima un cuepo electizado con caga positiva a un conducto neuto, las cagas positivas del conducto se concentan en la zona más alejada. a Al pasa electones del uno al oto, ambos cuepos adquieen caga de distinto signo y se ataen. b Al pasa cagas de la vailla cagada a la vailla aislada, ambas quedan con cagas de igual signo y se epelen. c Las cagas de las láminas pasan a tiea a tavés del cuepo y el electoscopio queda descagado. d Al apoxima un cuepo con caga positiva a un conducto neuto, los electones libes del conducto son ataídos po el cuepo y se concentan en la zona del conducto más póxima a este, y las cagas positivas, en la zona más alejada. 0. Indica qué clase de caga eléctica tienen las siguientes patículas atómicas: electón, neutón y potón. Un electón tiene caga eléctica negativa, un potón tiene caga eléctica positiva y un neutón caece de caga eléctica. 1. Detemina cuántos electones han abandonado una vailla de plástico inicialmente descagada si, al fotala con un tozo de seda, ha adquiido una caga de 0,5 μc. Númeo N de electones: N q 6 05, 10 ( C 1 = = = 310 electones 19 e 16, 10 ( C/ electón. Un electófoo es un sencillo dispositivo que pemite poduci y tanspota caga eléctica. En la página web puedes enconta infomación sobe su funcionamiento. a Descibe las pates de las que consta un electófoo. b Dibuja un esquema del poceso de caga de un electófoo. a Consta de dos pates: el platillo con mango aislante y una tota de esina. Paa consegui la caga se fota la esina con una piel de conejo (po ejemplo y luego se apoya el platillo sobe esta. El platillo adquiee caga po inducción. b El poceso de caga del electófoo podía epesentase así: conducto supeficie mango aislante aislante 4 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas

4 4. Calcula la fueza eléctica con que se ataen cagas elécticas de 3 μc y 4 μc, espectivamente, situadas en el vacío a 0 cm de distancia. La distancia ente las cagas es = 0 cm = 10 1 m, po tanto: K qq = = 90, 10 = 3 N 1 ( 10 3 µc _ 4 µc Como las cagas son de distinto signo, las fuezas son de atacción. 5. Calcula la fueza eléctica con que se epelen cagas elécticas iguales de 0,8 μc situadas en el vidio a 5 cm de distancia. La constante K del vidio vale 1, 10 9 N m C. La distancia ente las cagas es = 5 cm = 0,5 m, po tanto: K qq , 10 08, 10 = = 1, 10 = 001, N (, 05 Como las cagas son del mismo signo, las fuezas son de epulsión. 6. Calcula la fueza de atacción eléctica ente el potón y el electón de un átomo de hidógeno, sabiendo que la distancia ente ellos es 5, m. Las cagas del potón y del electón son iguales aunque de signo opuesto. La fueza de atacción ente ellos es: K qq , 10 16, 10 = = 90, (, = 8, 10 8 N 7. Halla el valo de cagas negativas iguales que se encuentan sepaadas en el vacío po una distancia de 1 cm y que se epelen con una fueza de 0,0 N. K qq K q 1 = = q= = 01, K 00, =18, 10 C =018, 10 C=018, μc 8. Calcula a qué distancia se encuentan en el vacío cagas iguales de 1,5 mc que se epelen con una fueza de 1,5 N. K qq K q 1 = = = q K 6 = 15, 10 90, 10 15, 9 = 01, m 9. Calcula la fueza eléctica con que se epelen los potones del núcleo de helio, sabiendo que la distancia ente ellos es m. De acuedo con la ley de Coulomb: K qq , 10 16, 10 = = 910 = 30 N 15 ( Calcula la fueza eléctica con que se ataen cagas de 1 μc y 6 μc, que distan 3 cm: a En el vacío. b En el agua. c En PVC. Puedes consulta los datos necesaios en la tabla de la página 153. La distancia ente las cagas es = 3 cm = 3 10 m, po tanto: a En el vacío: K qq = = 910 ( b En etanol: K qq = = 35, 10 ( = 60 N = 3, N c En PVC: K qq = = 5, 10 = 17 N ( 310 Como las cagas son de distinto signo, todas las fuezas calculadas son de atacción. Cagas y fuezas elécticas Unidad 8 5

5 31. Amplía en intenet tus conocimientos sobe la vida y la oba de Coulomb: Enumea las apotaciones de Coulomb a la ciencia, además de sus famosas leyes sobe las fuezas elécticas. Coulomb inventó la balanza de tosión paa medi la fueza de atacción o epulsión que ejecen ente sí dos cagas elécticas, y estableció la función que liga esta fueza con la distancia. ue el pimeo en establece las leyes cuantitativas de la electostática, además de ealiza muchas investigaciones sobe magnetismo, ozamiento y electicidad. Ente otas teoías y estudios se le debe la teoía de la tosión ecta y un análisis del fallo del teeno dento de la mecánica de suelos. 3. Completa el texto utilizando las siguientes palabas: balanza, cagas elécticas, constante de popocionalidad, fuezas elécticas, invesamente popocional y medio mateial. Paa cuantifica las., el científico fancés Coulomb utilizó una. de tosión. Compobó que la fueza ente dos. es diectamente popocional al valo de las cagas e. al cuadado de la distancia ente ellas. La fueza eléctica vaía con el tipo de. existente ente las cagas; el vacío es el medio que tiene el mayo valo de la. uezas elécticas; balanza; cagas elécticas; invesamente popocional; medio mateial; constante de popocionalidad. 33. Dos cagas puntuales idénticas de 0,1 mc se encuentan en el vacío a 10 cm de distancia. Halla: a La fueza de epulsión ente ellas. b La distancia a la que debeían situase en un medio acuoso paa que la fueza fuese la misma. En el agua, K = 1, N m C. a Distancia: = 10 cm = 0,1 m K qq , 10 01, 10 3 = = 910 = 910 N (, 01 b K qq K q 1 = = = q K 6 = 01, Tes cagas q iguales se encuentan situadas en los vétices de un tiángulo equiláteo. Repesenta en un dibujo: a Las fuezas elécticas que actúan sobe cada una de estas cagas. b La fueza esultante sobe cada una de ellas. R 1 11, = 0, 011m= 11, cm 3,1,1 1,,3 3, 1,3 R R Cuato cagas q iguales están en los vétices de un cuadado, y una quinta caga q, en su cento. Repesenta en un dibujo: a Las fuezas elécticas que actúan sobe la caga eléctica positiva. b La fueza esultante sobe ella. Suponiendo que las 5 cagas hubiean sido iguales y positivas (q: c Cuál hubiea sido la fueza esultante sobe la caga situada en el cento del cuadado? a 1 4 R = 0 3 b La fueza es nula poque las cuato fuezas debidas a las cagas en los vétices se neutalizan dos a dos (tienen la misma intensidad y diección, peo sentidos opuestos. c También seía nula la fueza esultante, po el mismo motivo que en el caso anteio. 6 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas

6 36. Al situa una caga de 1,5 μc en un punto de un campo eléctico, actúa sobe ella una fueza de 0,03 N. Detemina la intensidad del campo en ese punto. 003, 4 E = = = 10 NC / q 6 ' 15, Sobe una caga de 1, electones, situada en un punto de un campo eléctico, actúa una fueza de 0,08 N. Halla la intensidad del campo. Caga eléctica: q = 1, (electones 1, (C/electón = , 6 C E = = = 410 NC / q 8 ' Halla la fueza eléctica sobe una caga de,5 μc, situada en un punto en el que la intensidad del campo eléctico es 3000 N/C. = E q = 3000, = 7, N 39. Justifica si las siguientes afimaciones son vedadeas o falsas: a El electoscopio pemite detemina el valo de la intensidad del campo eléctico. b La fueza que ejece el campo eléctico sobe una caga depende del valo de la caga. c La intensidad del campo eléctico en un punto depende del valo de la caga eléctica situada en ese punto. d La intensidad del campo eléctico es nula en un punto en el que se cotan dos líneas de campo. e Las líneas de campo van desde las cagas elécticas positivas a las cagas elécticas negativas. a alsa. El electoscopio detecta la pesencia de caga eléctica, peo no detemina la intensidad del campo eléctico. b Vedadea. La fueza sobe una caga q es = E q, siendo E la intensidad del campo. c alsa. La intensidad del campo eléctico en un punto es un valo caacteístico de ese punto del campo y no depende del valo de la caga que se encuente en él. d alsa. Dos líneas del campo eléctico nunca se cotan en un punto. b Vedadea. Las líneas de campo se dibujan con oigen en las cagas positivas y finalizan en las cagas negativas. 40. Un campo eléctico ejece una fueza de 10 3 N sobe una caga de 5 μc situada en un punto del campo: a Calcula la intensidad del campo en ese punto. b Calcula la fueza que actuaía sobe una caga de 7,5 μc situada en él. a E = = 3 10 = 400 NC / b = Eq = 400 7, = N 6 q' El ion calcio (II tiene una caga equivalente a potones. Calcula la fueza eléctica sobe un ion cálcico situado en un campo eléctico unifome de N/C. Caga del ion calcio (II: q = 1, C = 3, C = Eq = , = 6, N 43. Una pequeña esfea de 0,04 N de peso se encuenta en equilibio en un campo eléctico de 9000 N/C, que poduce sobe la esfea una fueza vetical hacia aiba. Halla: a La fueza eléctica sobe la esfea. b La caga eléctica de la esfea. c Su masa. a El peso de la esfea se equiliba con la fueza eléctica: P =. La fueza tiene como módulo 0,04 N. 004, b = Eq' q' = = = 44, 10 6 C= 44, μc E 9000 c m g = 0,04 N; m 9,8 = 0,04; m = kg 44. Un campo eléctico está ceado po una caga de 40 μc. Calcula: a El valo de la intensidad del campo a una distancia de 6 mm de la caga. b La fueza ejecida po el campo sobe una caga de 0,5 μc en ese mismo punto. a E K q = = 910 = 10 NC / b = Eq = , = 5000 N 3 ( 610 Cagas y fuezas elécticas Unidad 8 7

7 SOLUCIONARIO 46. Se sitúa una caga eléctica q en un punto P a una distancia de ota caga q. Escibe las expesiones matemáticas de: a La fueza eléctica sobe la caga q. q b La intensidad E del campo eléctico en el punto P. a Según la ley de Coulomb: b E K qq ' K qq ' = = = =K q q' q ' P q 47. Obseva esta distibución de cagas en el vacío. Detemina: a La fueza eléctica que actúa sobe q. b La intensidad en P del campo eléctico geneado po la caga q. c La fueza eléctica que ejeceía este campo sobe una caga eléctica de 8 μc situada en el punto P. a K qq = = 910 = 5 N ( b E = = = 75, 10 N/ C q 6 ' 3 10 c = E q = 7, = 600 N 48. Elige la opción coecta sobe las líneas del campo eléctico: a Se cotan en los puntos en los que el campo eléctico es nulo. b Están más póximas donde el campo eléctico es más intenso. c Son cicunfeencias centadas en las cagas elécticas positivas. d Son líneas ectas que van desde las cagas positivas a las negativas. La opción coecta es la b. Están más póximas donde el campo eléctico es más intenso. 49. Dos cagas positivas iguales cean un campo eléctico. Dibuja las líneas del campo eléctico debido a estas cagas. q d q q q 50. La figua epesenta el campo eléctico ceado po cagas iguales de distinto signo: q y q. Comenta los aspectos más destacables de la figua y esponde a las siguientes cuestiones: a Cuáles son las fuentes del campo (de dónde salen las líneas de campo? b Cuáles son los sumideos del campo (dónde teminan las líneas de campo? c En qué puntos se cotan las líneas del campo? d Dónde están más póximas las líneas del campo? e Cómo se moveía una caga eléctica positiva situada en el punto medio de las cagas ceadoas del campo, q y q? f Y si la caga fuea negativa? 8 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas

8 a Las líneas del campo salen de la caga positiva. b Las líneas del campo teminan en la caga negativa. c Las líneas del campo no se cotan en ningún punto. d Las líneas del campo están más póximas en las zonas en las que el campo es más intenso; en este caso, en las poximidades de las cagas. e Se moveía hacia la caga negativa, ataída po esta y epelida po la caga positiva. f Se moveía hacia la caga positiva, ataída po esta y epelida po la caga negativa. 51. Indica si las siguientes afimaciones son coectas o no. Justifica tus espuestas en todos los casos. a Los metales son buenos conductoes. b Los metales caecen de electones libes que puedan movese po ellos. c Los electones se mueven con más facilidad en los metales que en los dielécticos. a Coecta. Los metales tienen electones libes que pemiten una fácil conducción de la electicidad. b Incoecta. La existencia de electones libes caacteiza a los mateiales metálicos. c Coecta. En los dielécticos los electones están fuetemente ligados a átomos concetos. 5. Explica po qué duante una tomenta no es seguo efugiase debajo de un ábol peo, sin embago, sí es seguo pemanece en el inteio de un automóvil. Un ábol, debido al pode de las puntas, puede cagase po influencia y sevi de punto de descaga a los ayos. En cambio, un automóvil se compota como una jaula de aaday, po lo que en su inteio no hay cagas elécticas. 53. Amplía tus conocimientos sobe la jaula de aaday en Po qué no se oye una adio intoducida en una jaula de malla? Po qué sí se oye un teléfono móvil? La jaula aísla el campo electomagnético en su inteio e impide que naveguen las ondas de adio y lleguen a su inteio. Peo las ondas utilizadas po los teléfonos móviles tienen meno longitud de onda y pueden taspasa la malla de la jaula. 54. Completa el texto utilizando las siguientes palabas: aislantes, atómica, átomos, conductoes, dielécticos, el gafito, electicidad, electones libes y la pocelana. La madea, el vidio y. son mateiales.; el cobe, el hieo y. son mateiales. La difeencia de compotamiento ente conductoes y aislantes se explica po su difeente estuctua. Los. pueden movese po los conductoes, peo están ligados a. concetos en los. o aislantes. Peo en la páctica no hay conductoes ni aislantes pefectos; es más coecto habla de buenos conductoes y de buenos aislantes; cualquie mateial puede conduci algo la. La madea, el vidio y la pocelana son mateiales aislantes; el cobe, el hieo y el gafito son mateiales conductoes. La difeencia de compotamiento ente conductoes y aislantes se explica po su difeente estuctua atómica. Los electones libes pueden movese po los conductoes, peo están ligados a átomos concetos en los dielécticos o aislantes. Peo en la páctica no hay conductoes ni aislantes pefectos; es más coecto habla de buenos conductoes y de buenos aislantes; cualquie mateial puede conduci algo la electicidad. 55. Indica si las siguientes afimaciones son coectas o no. Justifica tus espuestas en todos los casos. a Un conducto está en equilibio electostático cuando no tiene caga eléctica. b En un conducto que se encuenta en equilibio electostático las cagas en exceso están en continuo movimiento. c Las cagas elécticas en exceso en un conducto se distibuyen po igual en todo su volumen. d Las cagas elécticas en un conducto se sitúan pefeentemente en las puntas. a Incoecta. Se debe habla de conducto descagado; en él no hay cagas en equilibio. b Incoecta. En un conducto en equilibio electostático las cagas en exceso se sitúan en la supeficie. c Incoecta. Las cagas elécticas en exceso en un conducto se distibuyen en la supeficie; en el inteio del conducto no hay cagas elécticas. d Coecta. Las cagas elécticas en un conducto se sitúan pefeentemente en las puntas. Cagas y fuezas elécticas Unidad 8 9

9 56. El científico estadounidense Robet A. Millikan ealizó en 1909 el famoso expeimento de la gota de aceite. Dispuso dos láminas metálicas hoizontales y paalelas. A continuación intodujo mediante un atomizado gotitas de aceite ente las placas po una abetua en la lámina supeio. Las gotitas de aceite se electizan po ficción al sali del atomizado, po lo que cuando están ente las placas tienen caga eléctica. Con un micoscopio obsevó el movimiento de caída de las gotitas. Millikan midió que el adio de una de las gotitas esféicas ea 8, m. Calcula: a El volumen de esa gota de aceite. b Su masa teniendo en cuenta que la densidad del aceite es 800 kg m 3. c Su peso. Millikan aplicó un campo eléctico de N/C ente las láminas metálicas. Algunas gotitas quedaban en equilibio ente la fueza eléctica sobe ellas y su peso. d Escibe la expesión matemática que indica que la fueza total sobe la gotita en equilibio es nula. e Calcula la caga eléctica de la gotita de 8, m de adio. f Halla la elación ente esta caga y la cantidad 1, C. g Repite los apatados a, b, c, e y f paa un gotita de aceite de 1, m de adio. Millikan compobó con cientos de gotas de aceite que la caga eléctica q adquiida po ellas ea: q = n e siendo e = 1, C y n un númeo enteo positivo. h Señala cuáles de las siguientes conclusiones se extaen del expeimento de la gota de aceite de Millikan y cuáles no: 1. La caga del electón es 1, C.. Las gotas de aceite flotan en el aie. 3. Las gotas de aceite pesan muy poco. 4. Las fuezas que poducen los campos elécticos son veticales. 5. La caga eléctica está cuantizada: cualquie caga eléctica es un múltiplo de 1, C. Puedes amplia la infomación sobe el expeimento de la gota de aceite de Millikan en el vídeo i Po qué caen las gotas de aceite lentamente ente las placas? j Escibe la caga del electón con 4 cifas significativas. k Además de la deteminación de la caga del electón, qué otas apotaciones científicas ealizó Millikan? a V = R = π π (, = 48, 10 m 3 3 b m= Vd= 18 15, = 199, 10 kg c P = mg= , 10 9, 8 = 195, 10 N d Si la gota está en equilibio, el peso de la gota es igual a la fueza eléctica peo de sentido contaio: mg = E e Po tanto: mg = E = Eq 195, 10 = 0000q q = 975, 10 C 19 q 975, 10 f n = = = 609, 6 19 e 16, g V = R = π π (, = 5, 8 10 m P = mg= , 10 9, 8 = 4, N m= Vd= , = 4, 10 kg mg = = Eq 413, 10 = 0000q q = 07, 10 C 18 q 07, 10 n = = = 1, e 16, 10 h La conclusión que se deiva del expeimento de Millikan es que la caga eléctica está cuantizada (cualquie caga eléctica es un múltiplo de 1, C. i Las gotas caen lentamente, con un movimiento unifome, debido a la viscosidad del medio. j e = 1, C k Investigó los ayos cósmicos, la adiactividad de los mineales de uanio, la descaga en gases y las adiaciones ultavioleta. E 30 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas

10 PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS DESCUBRE TU ENTORNO Las tomentas y los paaayos 1. Calcula cuántos ayos caen po témino medio cada segundo sobe la Tiea. Si cada año caen sobe la Tiea más de 3000 millones de ayos, cada segundo caeán: ( ayos 1( año 1( día 1( h 1(min = 95 ayos / s 1( año 365 ( días 4 ( h 60 (min 60 ( s. Po qué las tomentas pueden povoca el incendio de los bosques? Poque los áboles pueden actua de paaayos e incendiase. 3. En este enlace: amplía tu infomación sobe las tomentas y los paaayos. a Señala las difeencias ente ayo, elámpago y tueno. b Descibe los distintos tipos de ayos. c Explica cómo se oigina el tueno. d Cómo se puede calcula la distancia a la que se encuenta una tomenta? a El ayo es una podeosa descaga electostática natual, poducida duante una tomenta eléctica. El elámpago es la emisión de luz que acompaña al ayo y es causado po el paso de coiente eléctica que ioniza las moléculas de aie. El tueno es el sonido desaollado po la onda de choque del ayo. b Duendes: destellos luminosos que se poducen desde po encima de la nube hasta la capa supeio de la atmósfea. Intanubes: se poducen ente una misma nube. Intenubes: se poducen ente vaias nubes. Ente la nube y la tiea. c El tueno es el sonido de la onda de choque causada cuando un ayo calienta instantáneamente el aie a más de ºC. Este aie se expande a gan velocidad y al mezclase con aie fío del entono baja buscamente su tempeatua y se contae. La ápida expansión y contacción genea ondas de choque que poducen el sonido. d Se piensa eóneamente que, dada la velocidad del sonido en el aie (340 m/s, paa detemina la distancia a la que caen los ayos, solo es necesaio conta los segundos ente elámpago y tueno. Sin embago, el tueno se desplaza po medio de ondas explosivas que son mucho más ápidas que las ondas acústicas odinaias. 4. Si tanscuen 6 s desde que se ve el elámpago hasta que se oye el tueno, a qué distancia apoximada se encuenta la tomenta? 340 ( m Suponiendo que el tueno se desplaza a la velocidad del sonido: 6 ( s = 040 m 1( s 5. Descibe cómo funcionan los paaayos y justifica po qué un paaayos no puede fabicase con mateial dieléctico. Un paaayos es un mástil metálico teminado en punta, que se sitúa en la pate más alta de la estuctua que se desea potege (edificios, depósitos de combustible, estaciones elécticas, etc.. Su extemo infeio se une mediante un conducto muy gueso a baas metálicas enteadas en el suelo. Cuando se poduce la descaga, las cagas elécticas se diigen desde la nube hasta el extemo del paaayos y pasan a tiea po el conducto. No puede utilizase mateial dieléctico, poque no conduce la electicidad. 6. Señala cuál de las siguientes medidas de seguidad es pocedente en una tomenta: I. Camina sobe suelo húmedo. II. Refugiase debajo de un ábol. III. Tumbase en el suelo si se está en campo abieto. IV. Avisa de la tomenta con el teléfono móvil. La medida de seguidad pocedente en una tomenta es tumbase en el suelo si se está en campo abieto. LEE Y COMPRENDE La pila eléctica 1. Qué condición deben tene los mateiales que se intecalan ente los paes metálicos paa constui la pila de Volta? Con qué es mejo humedecelos? Deben se capaces de absobe y conseva mucha agua o humedad, pues es necesaio paa que haya tansfeencia de electones. Lo mejo es humedecelas con agua salada.. Se puede constui una pila de Volta con discos de cobe y estaño en luga de plata y cinc? Cuáles son pefeibles? Se puede constui de ambas maneas. Es pefeible que sean de plata y cinc. Cagas y fuezas elécticas Unidad 8 31

11 3. Si se constuye una pila con discos de plata y cinc, de qué mateial debe se el disco que está más abajo de la columna? Po qué? Se ha de acopla un disco de plata con uno de cinc, y siempe en el mismo sentido, es deci, la plata abajo y el cinc aiba, o vicevesa, según como se haya comenzado, e intecalando ente cada uno de estos paes un disco mojado. 4. Po qué el tamaño y la foma de las piezas no son factoes impotantes paa constui la pila de Volta? La pecisión no es necesaia y, en geneal, el tamaño y la foma de las piezas metálicas es abitaio. Todo lo que es necesaio es que puedan se dispuestas una encima de ota, en una columna. 5. Volta consideaba que la constucción de una pila eléctica ea sencilla o complicada? Po qué? Consideaba que ea un tabajo simple y fácil, pues no tenía más que acomoda los discos coectamente. 6. Explica, con ayuda del diccionaio, el significado de abitaio, enjugado, vicevesa e intecala. Abitaio: que depende de la decisión del ábito. Enjugado: humedecido. Vicevesa: Al contaio; cambiadas dos cosas ecípocamente. Intecala: intepone o pone algo ente otas cosas. 7. A qué se efiee Volta en el texto con el témino banco? Se efiee a un luga de apoyo que fuea fime y plano. 8. En la web del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología puedes enconta más infomación sobe la pila de Volta y otos dispositivos elécticos. Enta, a tavés de este enlace: y selecciona infomación que te siva paa completa la que ya tienes. Realizad en gupo una pesentación con diapositivas y exponedla al esto de la clase, incidiendo en la epecusión que ha tenido en nuestas vidas la invención de la pila eléctica. Respuesta libe. Autoía: Maiano Remacha, Jesús A. Viguea, Antonio enández Roua, Albeto Sanmatín Edición: Antonio enández-roua Coección: David Blanco Ilustación: Domingo Duque, Juado y Rivas Diseño: Pablo Canelas, Alfonso Ruano Maquetación: Gafilia S.L. Coodinación de diseño: José Luis Rodíguez Coodinación editoial: Nuia Coedea Diección editoial: Aída Moya Cualquie foma de epoducción, distibución, comunicación pública o tansfomación de esta oba solo puede se ealizada con la autoización de sus titulaes, salvo excepción pevista po la ley. Diíjase a CEDRO (Cento Español de Deechos Repogáficos, si necesita fotocopia o escanea algún fagmento de esta oba. Ediciones SM: 3 Unidad 8 Cagas y fuezas elécticas