ELECTRIZACIÓN DE LA MATERIA. TIPOS DE CARGAS. · griegos ya descubrieron un hecho sorprendente:...

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas

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ELECTRIZACIÓN DE LA MATERIA. TIPOS DE CARGAS.

Ana Mª Molina Benet

I. E.S. MASSANASSA Valencia

Introducción Para introducirlos en el tema se puede llegar a clase con algunos globos de formas diferentes, frotarlos y pegarlos a la pared. Se sugiere hacerlo en un día seca para que el resultado sea mejor. Ello permitirá captar su atención nada más entrar a clase. A continuación, cuando empiecen a hacer preguntas, se puede hacer una pequeña introducción histórica en la que se comenta el conocimiento de estos fenómenos desde muy antiguo. Desde muy antiguo se conocen los fenómenos eléctricos. Hacia el año 600 a. C., los griegos ya descubrieron un hecho sorprendente: algunos materiales (el ámbar) si se frotan con un trapo, atrae objetos ligeros (serrín, trocitos de papel, etc.). En el siglo XVI, Gilbert descubrió que muchos materiales se comportaban de manera parecida al ámbar, es decir, poseían la propiedad de atraer después de haber sido frotados.

Objetivos:

• Conocer experiencias sencillas en las que se pone de manifiesto la naturaleza eléctrica de la materia.

• Aprender quién es el causante de estos fenómenos. • Conocer la existencia de dos tipos diferentes de carga

Relación del tema propuesto con el currículo del Curso: Dada su sencillez se recomienda para un grupo de 3º de la ESO, incluso para un grupo de 2º de la ESO, ya que en ambos se puede realizar antes de introducir el concepto y estructura del átomo, que está incluido en sus respectivos currículos.

Tiempo necesario para desarrollar esta práctica: Ésta práctica está enfocada para una o dos horas si incluimos las conclusiones teóricas que ellos han de ir anotando a medida que se va avanzando en la práctica.


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Cuestiones y experiencias sencillas introductorias. 1# ¿Qué situaciones conoces en las que se produzca fenómenos de este tipo? Los alumnos suelen comentar aquí sus experiencias más directas, como el hecho de que alguna vez les ha dado la corriente al tocar un coche o a otra persona , que el pelo se les ”estufa” al peinarse en algunas ocasiones, que los separadores de plástico se pegan a las hojas de papel, etc. También comentan otras experiencias aprendidas ya durante cursos anteriores, especialmente el de la atracción de pequeños papelitos por un bolígrafo frotado. En las dos siguientes actividades se les invita a hacer ésta y la experiencia del globo por ellos mismos. Han de realizar una descripción de lo que sucede.

2# Frota con un jersey de lana un bolígrafo de plástico y acércalo a unos trocitos de papel. ¿Qué se observa?

3# Hincha un globo, frótalo con lana y prueba a pegarlo a la pared. Acércalo también al pelo de un compañero y observa qué sucede.


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4# Frota un peine y acércalo a un fino chorro de agua. ¿Qué sucede? Esta experiencia ya no es tan conocida por los alumnos y suele sorprenderles. Cuando la realizan ellos, en muchas ocasiones mojan el peine o la varilla de plástico.

5# ¿Qué nombre recibe éste fenómeno? ¿A qué propiedad de la materia se debe? Es el momento de introducir el concepto de la electrización, y que es debido a una propiedad de la materia que se llama carga. También es el momento de comentar que esta propiedad de normal no se pone en evidencia, y que sucede cuando frotamos. 6 # En el siglo XVIII, De Fay llegó a la conclusión de que había más de una clase de carga. Haz la siguiente experiencia: 1º Cuelga de un hilo una palomita de maíz. Frota una barra de plástico o un bolígrafo con un jersey de lana y acércala a la palomita sin llegar a tocarla. ¿Qué se observa?

2º Deja que el maíz toque la barra y vuelve a aproximar la barra a la palomita. ¿Qué sucede ahora?

Con esta experiencia se introduce el hecho de que existen dos tipos de cargas, ya que se observan dos fenómenos opuestos. Normalmente, ellos han visto el fenómeno de la atracción, pero no el de la repulsión. Suele sorprenderles bastante la repulsión tan brusca que sufre la bolita de corcho o la palomita. Por tanto, ha llegado el momento de explicar que este es el motivo de que existan dos tipos de cargas.


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7# En base a la experiencia anterior, ¿cuántos tipos de carga crees que existen? ¿Por qué? ¿Qué sucede cuando los cuerpos se ponen en contacto? Se puede introducir el hecho de que la materia está formada por átomos, y que éstos a su vez, están formado por partículas positivas (protones) y negativas (electrones). También, hay que recalcar que los átomos son neutros normalmente (como indica el hecho de que los cuerpos habitualmente no se atraigan ni se repelan), y que ello implica que exista el mismo número de protones que de electrones. Han de deducir que estos fenómenos se producen cuando algún tipo de partícula se transfiere de unos cuerpos a otros. Aquí, tendremos nosotros que señalar que las partículas que son capaces de desplazarse, son los electrones. En el momento de desarrollar la estructura del átomo, esto nos servirá para plantearles sobre la posible situación de los electrones y de los protones dentro del átomo. La siguiente experiencia, que presenta una ligera mayor complicación que las anteriores, pretende asentar lo que hasta el momento se ha visto.


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Experiencia: Material y recursos necesarios

• 2 vasos de precipitados de 100ml o dos vasos pequeños • Plastilina • 3 pajitas que se doblen (dos azules y una roja) • Cinta adhesiva transparente • 1 globo

Procedimiento � 1ª Parte

• 1º Pegar en la mesa dos trozos de cinta adhesiva juntos de forma paralela, de unos 20cm, y pegar encima otro trozo de cinta.

Es conveniente hacerle una pequeña doblez a un extremo de este último trozo para que es siguiente paso pueda realizarse correctamente

• 2º Tira de la última cinta pegada de forma que se despegue rápidamente. Aproxímale un globo hinchado, sin llegar a tocarlo.

8 # ¿Qué sucede? ¿Qué le ha pasado a la cinta al separarlo rápidamente? Interpreta que ha sucedido con las cargas. En esta cuestión se desea que los alumnos dibujen las cargas existentes en cada cuerpo en el momento de aproximar el globo.


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� 2ª Parte Vamos a cargar dos trozos de cinta de igual forma. Para ello haremos:

• 1º Preparar dos vasos con plastilina en el fondo, y pinchar en cada uno de ellos una pajita de color azul con la punta doblada.

• 2º Repetir la experiencia anterior con dos trozos de cinta en dos zonas de la mesa.

• 3º Arrancar las dos cintas adhesivas y pegar cada una en un extremo de la pajita, de forma que cuelguen las tiras.

• 4º Aproximar despacio los dos vasitos y observar que le sucede a las cintas.

Las pajitas del mismo color permitirán identificar un mismo tipo de carga con un mismo color de pajita, ya que en esta ocasión los dos celos habrán quedado cargados con el mismo tipo de carga.

9 # ¿Qué pasa con las dos tiras de cinta al aproximar los vasitos? ¿Tendrán el mismo tipo de carga los dos tiras si han sido obtenidos de la misma forma? ¿Qué sucede por tanto cuando las cargas son del mismo tipo?

� 3ª Parte Vamos a cargar dos trozos de cinta de forma contraria. Para ello haremos:

• 1º Preparar dos vasos con plastilina en el fondo, y pinchar en uno de ellos una pajita de color azul y en el otro una de color rojo.

• 2º Pega dos trozos de cinta entre si, de unos 20cm, con las caras adhesivas hacia el interior.

• 3º Sepáralas de forma rápida, y pega cada una de las tiras en una pajita.

Las pajitas de diferente color permitirán identificar cada tipo de carga con un color de pajita, ya que en esta ocasión los dos celos habrán quedado cargados con diferente tipo de carga.


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• 4º Aproxima también un globo frotado primero a una tira, y posteriormente a la otra cinta. Observa qué sucede.

• 5º Aproxima lentamente los dos vasitos entre si, y observa qué sucede.

10# ¿Qué pasa con las dos tiras de cinta al aproximar los vasitos? ¿Tendrán el mismo tipo de carga las dos tiras obtenidas así? ¿Qué sucede por tanto cuando las cargas son de diferente tipo?


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Análisis de las respuestas de los alumnos:

A los alumnos les ha gustado la práctica, aunque les resultaba difícil extraer las conclusiones porque aunque estaban motivados para realizar las experiencias, no lo estaban tanto para las deducciones teóricas. Por las contestaciones que han estado apuntando en el guión parece que han acabado entendiendo el concepto de caga, sus tipos, y sus efectos.

Análisis de la práctica presentada por el profesor:

La práctica ha resultado bastante sencilla. Los únicos problemas que se han producido han sido: -Algunos alumnos no tenían suficiente destreza y se les pegaba los celos. - En ocasiones no se producía de forma exagerada el fenómeno estudiado. - A veces resultaba difícil seguir el guión porque ellos seguían jugando con los globos electrizados, y no prestaban suficiente atención a la siguiente experiencia. Ello hacía que a algunos se les acumulara las experiencias y acabaran liándolas. Quizás se debiera reducir el número de experiencias para poder hacer el guión más sencillo.


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ELECTRIZACIÓN DE LA MATERIA. TIPOS DE CARGAS.

Material para el alumno

Introducción Desde muy antiguo se conocen los fenómenos eléctricos. Hacia el año 600 a. C., los griegos ya descubrieron un hecho sorprendente: algunos materiales (el ámbar) si se frotan con un trapo, atrae objetos ligeros (serrín, trocitos de papel, etc.). En el siglo XVI, Gilbert descubrió que muchos materiales se comportaban de manera parecida al ámbar, es decir, poseían la propiedad de atraer después de haber sido frotados.

Cuestiones y experiencias sencillas introductorias. 1# ¿Qué situaciones conoces en las que se produzca fenómenos de este tipo?

2# Frota con un jersey de lana un bolígrafo de plástico y acércalo a unos trocitos de papel. ¿Qué se observa? 3# Hincha un globo, frótalo con lana y prueba a pegarlo a la pared. Acércalo también al pelo de un compañero y observa qué sucede.

4# Frota un peine y acércalo a un fino chorro de agua. ¿Qué sucede?

5# ¿Qué nombre recibe éste fenómeno? ¿A qué propiedad de la materia se debe? 6 # En el siglo XVIII, De Fay llegó a la conclusión de que había más de una clase de carga. Haz la siguiente experiencia:

1º Cuelga de un hilo una palomita de maíz. Frota una barra de plástico o un bolígrafo con un jersey de lana y acércala a la palomita sin llegar a tocarla. ¿Qué se observa?


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2º Deja que el maíz toque la barra y vuelve a aproximar la barra a la palomita. ¿Qué sucede ahora?

7# En base a la experiencia anterior, ¿cuántos tipos de carga crees que existen? ¿Por qué? ¿Qué sucede cuando los cuerpos se ponen en contacto? Experiencia: Material y recursos necesarios

• 2 vasos de precipitados de 100ml o dos vasos pequeños • Plastilina • 3 pajitas que se doblen (dos azules y una roja) • Cinta adhesiva transparente • 1 globo

Procedimiento � 1ª Parte

• 1º Pegar en la mesa dos trozos de cinta adhesiva juntos de forma paralela, de unos 20cm, y pegar encima otro trozo de cinta.

• 2º Tira de la última cinta pegada de forma que se despegue rápidamente. Aproxímale un globo hinchado, sin llegar a tocarlo.

8 # ¿Qué sucede? ¿Qué le ha pasado a la cinta al separarlo rápidamente? Interpreta que ha sucedido con las cargas.


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� 2ª Parte Vamos a cargar dos trozos de cinta de igual forma. Para ello haremos:

• 1º Preparar dos vasos con plastilina en el fondo, y pinchar en cada uno de ellos una pajita de color azul con la punta doblada.

• 2º Repetir la experiencia anterior con dos trozos de cinta en dos zonas de la mesa.

• 3º Arrancar las dos cintas adhesivas a la vez y pegar cada una en un extremo de la pajita, de forma que cuelguen las tiras.

• 4º Aproximar despacio los dos vasitos y observar que le sucede a las cintas.

9 # ¿Qué pasa con las dos tiras de cinta al aproximar los vasitos? ¿Tendrán el mismo tipo de carga los dos tiras si han sido obtenidos de la misma forma? ¿Qué sucede por tanto cuando las cargas son del mismo tipo?

� 3ª Parte Vamos a cargar dos trozos de cinta de forma contraria. Para ello haremos:

• 1º Preparar dos vasos con plastilina en el fondo, y pinchar en uno de ellos una pajita de color azul y en el otro una de color rojo.

• 2º Pega dos trozos de cinta entre si, de unos 20cm, con las caras adhesivas hacia el interior.

• 3º Sepáralas de forma rápida, y pega cada una de las tiras en una pajita. • 4º Aproxima también un globo frotado primero a una tira, y posteriormente a la

otra cinta. Observa qué sucede.


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10# ¿Qué pasa con las dos tiras de cinta al aproximar los vasitos? ¿Tendrán el mismo tipo de carga las dos tiras obtenidas así? ¿Qué sucede por tanto cuando las cargas son de diferente tipo?

Conclusiones. Interpretaciones teóricas. 11# Completa el siguiente resumen de lo aprendido: Al frotar un cuerpo contra otro decimos que se ha _________________. Puesto que hay cuerpos cargados que se ___________ y otros que se ______________, deducimos que existe dos tipos de ____________ : ____________ y _______________. La materia, normalmente no se atrae ni se repele, lo que indica que generalmente es _________________, y por tanto posee ____________________ número de cargas _____________ que ______________. Al frotar un cuerpo con otro se traspasan cargas negativas, lo que hace que en uno se produzca un exceso de carga ___________ y en el otro un exceso de carga ___________.

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