CIENCIA QUE ESTUDIA LA NATURALEZA Y TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA QUÍMICA.
Naturaleza electrica de la materia
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA Escuela académico profesional de ingeniería hidráulica I. INTRODUCCION A lo largo de los años el hombre ha conseguido grandes descubrimientos que nos han llevado a una mejor compresión y aprovechamiento de nuestro entorno. Uno de estos grandes descubrimientos es la electricidad, la cual podemos notar muy marcadamente a nuestro alrededor, ya que si observamos detalladamente, ésta se da en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana, pero nos hemos preguntado alguna vez ¿Cómo funciona la electricidad? ¿A qué se debe? ¿De dónde se origina?, pues bien, en este trabajo contemplaremos dos temas muy importantes como lo son la materia, la electricidad y su relación. Muchos fenómenos muestran la relación entre la constitución de la materia y la electricidad: algunos cuerpos al ser frotados adquieren carga eléctrica. la corriente eléctrica descompone algunas sustancias en otras más simples. A partir de estas evidencias se empezó a estudiar la naturaleza eléctrica de la materia. La primera partícula que se descubrió fue el electrón. En 1897, el físico J. J. Thomson (1856-1940) demostró con experiencia basada en tubos de vidrio y grandes descargas eléctricas, la emisión de partículas cargadas negativamente. A los constituyentes de estas partículas se les denomina electrones. Esta partícula, de masa tan pequeña que se considera despreciable y carga eléctrica negativa, permitió explicar el comportamiento eléctrico de la materia que, curiosamente, ya habían postulado los griegos dos FISICA II 1
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIA
Escuela académico profesional de ingeniería hidráulica
I. INTRODUCCION
A lo largo de los años el hombre ha conseguido grandes descubrimientos que nos han llevado a una mejor compresión y aprovechamiento de nuestro entorno. Uno de estos grandes descubrimientos es la electricidad, la cual podemos notar muy marcadamente a nuestro alrededor, ya que si observamos detalladamente, ésta se da en casi todos los aspectos de nuestra vida cotidiana, pero nos hemos preguntado alguna vez ¿Cómo funciona la electricidad? ¿A qué se debe? ¿De dónde se origina?, pues bien, en este trabajo contemplaremos dos temas muy importantes como lo son la materia, la electricidad y su relación.
Muchos fenómenos muestran la relación entre la constitución de la materia y la electricidad:
algunos cuerpos al ser frotados adquieren carga eléctrica. la corriente eléctrica descompone algunas sustancias en otras más
simples.A partir de estas evidencias se empezó a estudiar la naturaleza eléctrica de la materia. La primera partícula que se descubrió fue el electrón. En 1897, el físico J. J. Thomson (1856-1940) demostró con experiencia basada en tubos de vidrio y grandes descargas eléctricas, la emisión de partículas cargadas negativamente. A los constituyentes de estas partículas se les denomina electrones.
Esta partícula, de masa tan pequeña que se considera despreciable y carga eléctrica negativa, permitió explicar el comportamiento eléctrico de la materia que, curiosamente, ya habían postulado los griegos dos mil años antes.
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II. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERALES :
Conocer la naturaleza eléctrica de la materia, así como las experiencias que lo ponen de manifiesto.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: Saber mediante qué mecanismos se puede electrizar un cuerpo. Conocer los distintos modelos atómicos de la constitución de la
materia. Conocer la carga eléctrica de la materia.
III. MARCO TEORICO.
Antecedentes históricos: (de la naturaleza eléctrica de la materia)
Desde la Antigua Grecia se sabe que algunos materiales pueden electrificarse al ponerse en contacto con otros.
- En el siglo VI a.C., “Tales de Mileto” antiguo científico y pensador griego, fue el primero en descubrir el fenómeno de la electricidad al observar que si se frota un pedazo de ámbar con lana, este atraía objetos ligeros que volaban y se adherían a él.
- En el año 1600, William Gilbert publicó De Magnete, una obra en la que se refiere por primera vez a este fenómeno con el nombre de electricidad (electricitas, en latín), que deriva de la palabra griega para el ámbar, elektron (electrum, en latín). Este científico observó que otros muchos materiales se comportaban como el ámbar, mientras que otros no ejercían atracción alguna, y en base a este comportamiento los clasificó en:
eléctricos y aneléctricos.
Otro alcance importante fue de Otto von Guericke En el siglo XVII, el ideó el primer generador electrostático. Esta máquina consistía en una bola de azufre, atravesada por un eje metálico y anclado a una estructura de madera, que hacía girar con una mano y frotaba con la otra.
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La esfera podía mantener una gran cantidad de carga y se la podía descargar acercándole el extremo de un conductor.
Con la bola de azufre cargada, Guericke observó una variedad de manifestaciones que hoy asociamos a la electricidad estática, tales como chispas, chisporroteos y atracción o repulsión de objetos livianos. Gracias a ella comprobó que la atracción que ejerce un cuerpo electrizado se convierte en repulsión una vez que han entrado en contacto.
Generador electrostático de Otto von Guericke (Fuente: Wikipedia)
IV. LA ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La materia es todo aquello que tiene masa, y por tanto ocupa un volumen.Desde hace muchos años, una de las grandes preocupaciones de los científicos ha sido poder conocer la constitución de la materia para poder llegar a predecir su comportamiento.
Los avances experimentales y teóricos del siglo XX han permitido conocer mejor la estructura interna de la materia. Ahora sabemos que toda materia está formada por un conjunto de átomos que, a su vez, están constituidos por las llamadas partículas subatómicas: los electrones, los protones y los neutrones principalmente.
Sabemos que la materia esta está constituida por átomos. Los átomos según s u estudio tienen una parte central formada por protones y neutrones, el núcleo. Alrededor de él se mueven los electrones.
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Fuente: https://prezi.com/tl2ispl5aful/naturaleza-electrica-de-la-materia/
Los protones tienen cargas positiva y los electrones tienen carga negativa. En conjunto la mayor parte de la materia es neutra lo que significa que el número de cargas positivas y negativas es el mismo.
LA CARGA ELÉCTRICA
Los protones (partículas que forman parte del núcleo del átomo) y electrones (que rodean el núcleo del átomo) crean fuerzas de atracción y de repulsión debido a que estas partículas atómicas tienen una carga eléctrica.
Se puede establecer una ley muy sencilla en relación a las fuerzas de atracción y repulsión entre partículas: las cargas de diferente símbolo se atraen y las del mismo signo se repelen.
La carga de un protón es la misma que la de un electrón, con la diferencia de que la carga de protones es positiva y la de los electrones negativos.
En cambio, los neutrones no tienen carga eléctrica, ni positiva ni negativa. Por lo tanto los neutrones no son atraídos ni repelidos por los protones ni los electrones.
La carga eléctrica es una propiedad general de la materia que se puede medir, cuya unidad es el Coulomb (C).
La masa y la carga eléctrica de las principales partículas subatómicas son:
El campo eléctrico.
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El campo eléctrico es el espacio alrededor de una carga eléctrica. En él se manifiestan las fuerzas de atracción o de repulsión sobre otras cargas eléctricas situadas en este espacio.
Pérdida o ganancia de electrones
En relación a la naturaleza eléctrica del átomo, hay que destacar que la carga eléctrica de un átomo es nula porque tiene el mismo número de protones que de electrones, teniendo así la misma cantidad de cargas positivas que negativas.
Hay, sin embargo, excepciones que hay que tener en cuenta:
En algunas situaciones los átomos pueden perder o ganar electrones y quedar cargados eléctricamente. Estos átomos se llaman iones.
Cuando un átomo pierde uno o diversos electrones quedan cargado positivamente y recibe el nombre de catión.
De forma contraria, cuando un átomo gana uno o varios electrones queda cargado negativamente, recibiendo el nombre de anión.
¿De dónde viene la electricidad?
La energía eléctrica o electricidad es un fenómeno físico que se origina a raíz de las cargas eléctricas y de la interacción entre ellas. Así, son los electrones y los protones las dos partículas subatómicas principales que pueden originar la aparición de energía eléctrica.
La electricidad se puede originar o transmitir provocando el movimiento de cargas eléctricas de un punto a otro.
Esta situacion es muy común ya en la propia Naturaleza, dado que la energía eléctrica se manifiesta de diversas formas, transformándose en otros tipos de energía. Ejemplos de este fenómeno son las tormentas eléctricas o el sistema nervioso de los seres vivos.
En el siguiente enlace puedes conocer una serie de magnitudes eléctricas que ayudan a definir las características de la electricidad.
La rama que estudia la interacción de las cargas eléctricas cuando estas están en reposo se denomina electrostática.
Materiales conductores y materiales aislantes
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Las cargas eléctricas se pueden mover a través de los materiales, pero no se mueven de la misma manera en todos ellos. A la propiedad que indica la facilidad con que las cargas se mueven a a través de un material específico se la denomina conductividad.
Según su conductividad, podemos dividir todos los materiales en dos grandes grupos:
Materiales conductores. Son los que tienen una estructura atómica que favorece que las cargas eléctricas se puedan mover con facilidad por su interior. En general, todos los metales son buenos conductores.
Materiales aislantes, son los que tienen los electrones muy ligados al átomo al que pertenecen, de manera que no se pueden mover con facilidad. Algunos ejemplos aislantes son la madera, la resina o el cristal.
Electrización de la materia
Las cargas eléctricas se detectan mediante un electroscopio o péndulo eléctrico. La carga eléctrica o cantidad de energía, Q, es una magnitud que se puede medir. Por definición, los electrones tienen carga -1, también notada -e. Los protones tienen la carga opuesta, +1 o +e. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se denomina culombio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa por una sección en 1 segundo cuando la corriente eléctrica es de 1 amperio, y se corresponde con la carga de 6,25 × 1018 electrones aproximadamente. Por tanto, la carga de un electrón equivale a 1,6 x 10-9 C.
Métodos de electrización.
Cargar o electrizar un cuerpo consiste en conseguir que el número de electrones de algunos de sus átomos no sea igual al número de protones.
Existen dos métodos fundamentales para cargar un cuerpo: por contacto y por inducción o frotamiento.
Electrización por contacto:
La electrización por contacto se Cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se distribuye entre los dos y, de esta manera, los dos cuerpos quedan cargados con el mismo tipo de carga.
Ley electrostática o Ley de las cargas:Cargas eléctricas iguales se repelen y Cargas eléctricas opuestas se atraen.
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Fuente: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ModPerNaturaleza.htm
Electrización por frotamiento:
Al frotar un cuerpo fuertemente con un paño, este se carga positiva o negativamente dependiendo de su tendencia a perder o ganar electrones respectivamente. Por ejemplo al frotar una barra de vidrio, ésta se cargará positivamente.
Fuente: http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/contenidos/01d56993080930f36.html
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Electrización por inducción:
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.
Fuente: http://www.rena.edu.ve/TerceraEtapa/Quimica/ModPerNaturaleza.html
Fuerzas entre cargas eléctricas. Ley de Coulomb.
La Ley de Coulomb lleva su nombre en honor a Charles-Augustin de Coulomb, uno de sus descubridores y el primero en publicarlo. No obstante, Henry Cavendish obtuvo la expresión correcta de la ley, con mayor precisión que Coulomb, si bien esto no se supo hasta después de su muerte.
Coulomb estudió en detalle las fuerzas de interacción entre partículas con carga eléctrica, haciendo referencia a cargas puntuales (aquellas cargas cuya magnitud es muy pequeña respecto a la distancia que los separa).
Esta ley consiste en:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
Campo eléctrico.
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El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.
Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F dada por la siguiente ecuación:
F =qE
La intensidad de corriente eléctrica:
Se define como la cantidad de carga eléctrica Q (medida en Culombios) que atraviesa una sección de un conductor en cada unidad de tiempo. Es una magnitud escalar:
La energía eléctrica
Es una fuente de energía renovable que se obtiene mediante el movimiento de cargas eléctricas (electrones positivos y negativos) que se produce en el interior de materiales conductores (por ejemplo, cables metálicos como el cobre).
El origen de la energía eléctrica está en las centrales de generación, determinadas por la fuente de energía que se utilice. Así, la energía eléctrica puede obtenerse de centrales solares, eólicas, hidroeléctricas, térmicas, nucleares y mediante la biomasa o quema de compuesto de la naturaleza como combustible.
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V. CONCLUSIONES:
- Concluimos este informe con normalidad habiendo averiguado y estudiado algunos conceptos bases sobre la naturaleza eléctrica de la materia.
- En este informe estudiamos los tipos o métodos de electrización ; carga eléctrica ; corriente eléctrica ; y todo concepto referente a (la naturaleza eléctrica de la materia )
VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS.
https://prezi.com/eqodwumdpm7n/naturaleza-electrica-de-la-materia/.
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- Landau & Lifshitz, Teoría clásica de los campos, Ed. Reverté, ISBN 84-291-4082-4.
- Segura González, Wenceslao, Teoría de campo relativista, eWT Ediciones, 2014, ISBN 978-84-617-1463-6.
- http://contenidos.educarex.es/mci/2006/22/unidad4/contenido41.htm.
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