Ciencias físicas por Carol Levine Género Destreza de comprensión Características del texto Contenido de ciencias No ficción Causa y efecto Rótulos Leyendas Diagramas Glosario Electricidad Ciencias Scott Foresman 5.15 ì<(sk$m)=bhdffg< +^-Ä-U-Ä-U ISBN 0-328-17355-X
Vocabulario aislante conductor corriente Electricidad por Carol Levine diagrama de un circuito electroimán resistencia voltio Photographs: Every effort has been made to secure permission and provide appropriate credit for photographic material. The publisher deeply regrets any omission and pledges to correct errors called to its attention in subsequent editions. Unless otherwise acknowledged, all photographs are the property of Scott Foresman, a division of Pearson Education. Photo locators denoted as follows: Top (T), Center (C), Bottom (B), Left (L), Right (R), Background (Bkgd). Opener: Michel Tcherevkoff/Getty Images; Title Page: NASA; 2 Clive Streeter/Courtesy of The Science Opener: Getty Images; Title Page: DK Images; 2 Bettmann/Corbis; 4 (TR) Getty Images, (B) Stephen J. Krasemann/DRK Photo; 5 (CC) DK Images, (BR) Richard Hamilton smith/corbis; 7 DK Images; 10 DK Images; 11 DK Images; 12 (TR) Science Museum/ DK Images, (BL) Clive Streeter/Courtesy of The Science Museum, London/DK Images; 13 (TL, TR) Science Museum/ DK Images; 15 George Haling/Photo Researchers, Inc. ISBN: 0-328-17355-X Copyright Pearson Education, Inc. All Rights Reserved. Printed in the United States of America. This publication is protected by Copyright and permission should be obtained from the publisher prior to any prohibited reproduction, storage in a retrieval system, or transmission in any form by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or likewise. For information regarding permissions, write to: Permissions Department, Scott Foresman, 1900 East Lake Avenue, Glenview, Illinois 60025. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V010 14 13 12 11 10 09 08 07 06
Cuáles son los efectos del movimiento de las cargas? Cargas eléctricas La mayoría de los átomos tienen una carga neutra. Tienen el mismo número de protones que de electrones. Los protones tienen carga positiva y los electrones tienen carga negativa. El número de protones es, por lo general, el mismo. Sin embargo, a menudo los átomos toman y pierden electrones. Cuando esto sucede, la carga deja de ser neutra. 2 Puedes observar lo que sucede con las cargas en movimiento. En un día seco, frótate un globo contra el cabello, que tiene que estar limpio y seco, algunos electrones salen de tu cabello. Pasan al globo. Ahora el globo tiene más electrones que protones, así que tiene carga negativa. El globo se adherirá a tus cabellos porque estos tienen carga positiva. Su carga es positiva porque perdió electrones. Las cargas opuestas se atraen. Ahora frota dos globos contra tu cabello y sostenlos uno cerca del otro, ambos se apartan. Esto sucede porque los globos tienen la misma carga. Las cargas iguales se repelen. El flujo de cargas entre tu cabello y el globo es electricidad. La electricidad que fluye a través de alambres se conoce como corriente. La corriente es el flujo de carga eléctrica a través de un material. Los electrones se mueven alrededor de los protones y neutrones del núcleo atómico. 3
Conductores Un conductor es un material a través del cual las cargas eléctricas pueden fluir fácilmente. Los conductores tienen algunos electrones que no están unidos de modo muy firme a sus átomos. Esos electrones se pueden mover a través del conductor. A mayor cantidad de esos electrones en un material, mejor conductor será el material. Los metales como el cobre, el oro, la plata y el aluminio son algunos de los mejores conductores. Además de los metales, otros materiales también pueden ser buenos conductores. Los conductores no tienen que ser sólidos: algunos líquidos y gases son buenos conductores. La sal hace del agua marina un buen conductor. El agua dulce es un mal conductor. Una resistencia es un material que dificulta, o frena, el flujo de las cargas eléctricas. Cuando la corriente pasa por una resistencia, parte de la energía eléctrica se transforma en energía térmica. Un aislante es el material que impide el paso de la corriente. Los alambres de cromo y níquel en la tostadora dificultan el paso de la corriente eléctrica y la convierten en energía térmica. El pan se tuesta debido al calor que producen estas resistencias. Por lo general, todos los materiales tienen algún grado de resistencia. Hasta los mejores conductores, como el oro, ofrecen un poco de resistencia. Los superconductores son elementos que no ofrecen ningún tipo de resistencia a la corriente eléctrica. Muchos metales y cerámicas pueden convertirse en superconductores, pero sólo a temperaturas superfrías. Los científicos están intentando crear superconductores que funcionen a temperaturas más cálidas. El resultado podría ser aparatos eléctricos que consuman menos energía eléctrica. conductor metálico aislante plástico 4 5
Qué son los circuitos simples? interruptor Un interruptor puede encender o apagar el circuito. aislante Un aislante plástico mantiene las cargas eléctricas en su camino. Partes de un circuito Las cargas eléctricas viajan por un circuito. El circuito es un camino circular. Un circuito simple contiene una fuente de energía y al menos un conductor. También puede incluir un interruptor que abre o cierra un corte en el circuito. Enciende o apaga el circuito. Los circuitos a menudo también tienen resistencias. pilas Las pilas proporcionan la energía necesaria para mover cargas a lo largo del circuito. Una pila puede ser la fuente de energía. La pila posee químicos que reaccionan. Esta reacción produce corriente. La corriente fluye del extremo negativo de la pila al positivo. La energía eléctrica surge cuando las cargas eléctricas se mueven. Las resistencias pueden convertir la energía eléctrica en otras formas de energía. Una bombilla es una resistencia que transforma la energía eléctrica en lumínica. Cuando las cargas fluyen por el circuito, parte de la energía eléctrica se convierte en energía calorífica. resistencia La bombilla es una resistencia. Transforma la energía eléctrica en lumínica. conductor Los conductores, como el metal, los cables y los clips, forman un lazo completo. 6 7
Diagramas de circuitos Los diagramas de circuitos ayudan a las personas a construir circuitos. Un diagrama de un circuito es un mapa de un circuito. Cada parte del circuito está representada por un símbolo. También, el diagrama puede incluir mediciones eléctricas. La energía eléctrica proveniente de una fuente energética se mide en voltios. Muchas de las pilas comunes suministran 1.5 voltios. La unidad en que se mide la resistencia a la corriente eléctrica es el ohmio. Las bombillas tradicionales de linternas oponen una resistencia de 20 ohmios. La corriente en el circuito se mide en amperios. La corriente es una medida de la cantidad de carga que pasa por un punto determinado en un segundo. Circuitos en serie Los circuitos en serie tienen más de una resistencia en el alambre. Mira las fotos de esta página. En ellas verás circuitos con interruptores, resistencias y pilas en diferentes sitios. A B C diagrama de un circuito 8 9
Qué son los circuitos complejos? Circuitos paralelos Un circuito paralelo tiene más de un camino, o ramificación. Algunos circuitos tienen cientos, o incluso miles, de ramificaciones. Las computadoras poseen circuitos muy complicados. Los diminutos chips de las computadoras tienen a menudo millones de caminos y resistencias. Cada ramificación de un circuito paralelo puede contener varias resistencias. La energía eléctrica puede trabajar en cualquiera de ellas. Las diferentes ramificaciones pueden trabajar sin tener que estar encendidas al mismo tiempo. Algunas pueden estar encendidas mientras otras están apagadas. Los interruptores controlan las diferentes ramificaciones de un circuito paralelo. Seguridad eléctrica: evita el riesgo de sufrir una descarga 1. No toques los tomacorrientes. Cuando no los uses, cúbrelos con tapas de seguridad. 2. Jala siempre del enchufe y no del cable. Jalar el cable puede dañar los alambres. 3. Cambia inmediatamente el aislamiento de un cable pelado. 4. Nunca toques una línea eléctrica con tu cuerpo o cualquier objeto. Aléjate de cualquier línea eléctrica caída y llama al 911. 5. Nunca toques un aparato eléctrico, un interruptor, un cable, un enchufe ni un tomacorriente si tú o el aparato están en contacto con el agua. 6. No uses radios ni otros aparatos con enchufe cerca de una tina, una piscina o un lago. 10 11
Electroimanes La electricidad y el magnetismo están relacionados. El trabajo de un profesor danés en 1820 nos ayudó a entender dicha relación. Cada vez que este profesor accionaba el interruptor de un circuito eléctrico, notaba que la aguja de una brújula se movía. La aguja era un imán. Se dio cuenta de que la corriente eléctrica estaba creando una fuerza magnética. Los imanes que contienen corriente eléctrica se llaman electroimanes. Están compuestos de una corriente que pasa a través de una espiral de alambre en un circuito. Los electroimanes se pueden hacer más fuertes al aumentar el número de vueltas de alambre. También son más fuertes si colocas una barra de metal dentro de la espiral. Si haces este cambio en el circuito duplicas la corriente duplicas el número de vueltas de alambre Entonces se produce este cambio en el electroimán se duplica la fuerza se duplica la fuerza añades un núcleo de hierro enrollas el alambre en varias capas aumenta la fuerza aumenta la fuerza El electroimán es más fuerte cuando fluye mucha corriente por los alambres. El electroimán es más débil cuando la corriente es menor. 12 13
Los electroimanes son diferentes de los imanes comunes. Un electroimán puede encenderse y apagarse, mientras que un imán común no puede hacerlo. La fuerza de un electroimán puede modificarse en poco tiempo, pero no la de un imán común. Al igual que todos los imanes, los electroimanes tienen un polo norte y un polo sur. El imán es más fuerte en los polos y más débil en el centro. Usos de los electroimanes Utilizamos electroimanes en nuestros objetos cotidianos. En los motores, las partes rotan porque hay electroimanes que se encienden y se apagan rápidamente. Esto produce campos magnéticos que se atraen y se repelen. La energía eléctrica se convierte en energía mecánica. Los motores mueven muchas cosas, desde juguetes hasta locomotoras gigantescas. Los electroimanes también se usan en las piezas de los timbres y parlantes para producir sonido. En un diagrama de un circuito, el símbolo de un electroimán tiene forma de bucle. El electroimán jala el brazo del martillo que golpea la campana. imán cono del parlante Este electroimán puede levantar chatarra pesada. Cuando la corriente se apaga, el metal se cae. Cuando los electroimanes se encienden y se apagan rápidamente, el imán empuja y jala el cono del parlante. Esto lo hace vibrar y esas vibraciones producen ondas sonoras. 14 15
Glosario aislante conductor corriente diagrama de un circuito electroimán resistencia voltio material que impide el paso de la corriente material por el que fluye fácilmente la corriente eléctrica flujo de cargas eléctricas a través de un material mapa de un circuito eléctrico con un símbolo para cada parte que lo compone imán que funciona debido a una corriente eléctrica material que dificulta el flujo de las cargas eléctricas unidad que mide la energía disponible para impulsar una carga a través de un circuito Qué aprendiste? 1. Qué es un conductor? 2. En qué se diferencia un circuito simple de uno complejo? 3. Cómo se usan las resistencias en una tostadora? 4. Un diagrama de circuito es un mapa que explica un circuito. Describe en una hoja aparte qué información nos puede proporcionar un diagrama de circuito sobre un circuito. Da ejemplos del libro que apoyen tu respuesta. 5. Causa y efecto Qué efecto tiene el enrollar más alambre en un electroimán? 16