Electricidad
30 jun, 2013
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PDFEstática
PRESENTACIÓN: Al frotar un globo inflado contra un trozo de lana, este adquiere una carga neta que induce otra carga de signo contrario en otro material que se ponga en contacto. Si este material es suficientemente ligero (por ejemplo, unos trozos de papel) se verá atraído por el globo.
- Electrostatics with Computer-Interfaced Charge Sensors, Robert A. Morse, Phys. Teach. 44, 498 (2006)
- Knock off the match, Martin Gardner, Phys. Teach. 38, 191 (2000)
INTRODUCCIÓN: Todo lo que vemos está formado por pequeñas partículas llamadas átomos, los cuales están hechos de partes aún más pequeñas llamadas protones, electrones y neutrones. Una de las formas de diferenciarlos es su carga, los protones tienen una positiva, los electrones negativa, y los neutrones tienen carga neutra. Por lo general, los átomos tienen el mismo número de electrones y protones, pero si se frota un objeto contra otro, los electrones pueden pasar de un átomo a otro. Cuando las cargas están separadas de esta manera es cuando se denomina electricidad estática. Dos objetos con cargas opuestas o diferentes se atraen, o tiran hacia sí. Los objetos con la misma carga se repelen, o empujan lejos el uno del otro. Un objeto cargado también atraerá a algo que es de carga neutra.
OBJETIVO: Comprobar el comportamiento de un globo cargado.
MATERIALES: globo, jersey de lana.
MONTAJE: Primero inflamos un globo, y posteriormente lo frotamos contra un jersey de lana para que adquiera carga. Una vez cargado lo acercamos a diferentes objetos (pelo, trozos de papel, agua, una pared…) para comprobar la repulsión y atracción que se produce entre ellos.
EXPLICACIÓN: Si se carga un globo, recoge electrones extra y pasa a tener una carga negativa. Sujetándolo cerca de un objeto neutro hará que las cargas en ese objeto se muevan. Si se trata de un conductor, muchos electrones se mueven fácilmente hacia el otro lado. Si es un aislante, los electrones de los átomos y las moléculas sólo se pueden mover muy ligeramente a un lado, lejos del globo. En cualquier caso, hay cargas más positivas cerca del globo negativo, y como los opuestos se atraen, el globo se pega.
CONCEPTOS: electricidad estática, carga de los átomos, campo electrostático, repulsión y atracción.
MÁS INFORMACIÓN:
- WIKIPEDIA
- YOUTUBE 1
- YOUTUBE 2
- PHYSLET (How to make a balloon stick to a wall)
- SCIENCEMADESIMPLE
- PhET
TEXTOS:
- Tipler P.A. Física, Reverté, 2010.
- Fowler R.J, Electricidad: Principios y Aplicaciones, Reverté, 1994.
- González Cabrera V.M., Física Fundamental, Progreso, 1974.
- Enríquez Harper G., Fundamentos de Electricidad, Limusa, 1994.
ALUMNADO 2012-2013: Natalia Cid, Alba conde, Sandra Correa, Charles De Araujo.
ENLACE pdf ALUMNADO:
82 responses to "Electricidad"
Con este tipo de experimento, los alumnos entenderán el concepto de electricidad estática de manera sencilla y rápida.
El experimento con el globo es un claro ejemplo de que muchas veces entiendes mejor las cosas si vés lo que sucede que cuando sólo te lo explican teóricamente.
Algo tan sencillo como esto requiere en manejo de un número importante de conceptos: fuerza entre cargas, carga por frotamiento, polarización inducida, carga superficial, …. y todo con objetos cotidianos.
En mi opinión, una cosa positiva de este experimento es que su dificultad es modulable, quiero decir, que aunque el experimento se ejecute de igual manera creo que podríamos dar explicaciones más o menos complejas según los alumnos con los que estemos trabajando y así explicar más o menos conceptos. Por otra parte, le veo un detalle no tan positivo y es que al ser un experimento ya muy visto por ellos mismos, puede que no llame tanto la atención.
A continuación otro ejemplo para explicar como actúa el campo electromagnético. La pompa exterior impide que se realice ningún tipo de fuerza eléctrica sobre la pompa interior. Esto suceso es conocido como “jaula de Faraday”, la cual enuncia que el campo electromagnético de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos (se puede ver con el globo y la burbuja interior que no se mueve). Esto es debido a que cuando el conductor está bajo un campo electromagnético externo, se polariza cargándose positivamente en la dirección en la que va el campo electromagnético, y negativamente en el sentido contrario.
En respuesta al comentario de Iria (19/01/2014). Soy titulado en ingeniería química y se supone que debería saber bastante Física, pero la verdad no conocía muy bien el efecto de la «jaula de Faraday» y este experimento con las pompas de jabón me ha sorprendido bastante. Simplemente le añadiría una pequeña modificación al final para convencer a los más escépticos: reventar la pompa de jabón grande y dejar sólo la pequeña, y comprobar que, efectivamente, la única razón por la que no se movía era por el efecto jaula producido por la pompa exterior. De lo contrario y siendo muy escépticos, podríamos pensar que la pompa interior simplemente no se estaba moviendo porque estaba más lejos del globo que la pompa exterior.
Durante la enseñanza, es importante demostrar que todo lo que vemos está formado por átomos e igual de importante es enseñar sus partes y propiedades. La visualización en clase de la electricidad estática, puede ayudar a explicar el comportamiento de las cargas en los átomos.
Mediante la carga de diferentes objetos, como los globos de los vídeos, se puede conseguir fácilmente, demostrar en un aula la acumulación de cargas que permite la electricidad estática.
Existen números vídeos en páginas web que le permiten al profesor obtener ideas para realizar clases amenas en los que los alumnos aprendan de una forma fácil y divertida.
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La electricidad estática es un fenómeno que además de ser creado por contacto también puede ser inducido por presión de algunos tipos de cristales y cerámica que tienen la propiedad de generar una separación de cargas. Otra de las formas empleadas para generar electricidad estática es aquella producida por la temperatura con minerales como la turmalina que tiene la capacidad de ser polarizado por efecto del calor.
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Estos ejemplos son más estraños y más costosos que el expuesto en el ejemplo inicial, pero en caso de poder obtenerlos siempre pueden ayudar a completar o ampliar el fundamento teórico inicial.
Un ejemplo muy común de electricidad estática en la naturaleza lo podemos encontrar en los rayos. Existen varias hipótesis sobre las causas fundamentales de la formación de los rayos (Hipótesis de la inducción electrostática, Hipótesis del mecanismo de polarización…), pero lo que si que se cree es que el hielo es el elemento clave en el desarrollo, el cual propicia una separación de las cargas positivas y negativas dentro de la nube.
Experimento muy común y realizable con infinidad de objetos accesibles en cualquier centro educativo o casa, como reglas, peines o como en este caso globos. Es interesante añadir a este experimento cachos de papel de pequeño tamaño y hacer imaginar a pequeña escala el similar comportamiento que experimentan los electrones. Como bien se menciona en comentarios superiores, es un sencillo proyecto que maneja importantes conceptos con elementos muy cotidianos, y que puede ayudar a sorprender en momentos también muy cotidianos, como en un cumpleaños, pegando globos por todas partes sin necesidad de cinta adhesiva, incluso por el techo. Algo que sorprende enormemente y despierta la curiosidad de los más pequeños y los más grandes.
Esta práctica de electricidad estática en la que se muestra la electrización por frotamiento, se podría complementar usando dos globos cargados y observando que al tratar de aproximarlos se repelen. También poniendo una mano entre ellos veríamos que se acercan a la mano ya que ésta no está cargada de electricidad estática.
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Otro experimento para mostrar la electricidad estática sería cargando un globo al frotarlo con nuestro pelo. Colocamos una lata de refresco vacía tumbada y al acercar el globo cargado veremos como esta rueda hacia el globo por que se siente atraída.
Xa no século VII a.C., o filósofo grego Tales de Mileto citaba a propiedade do ámbar de atraer corpos lixeiros ao ser fretados con la. O termo electricidade procede do grego elektron, que significa ámbar. Usando este experimento ou outros semellantes, sérvenos para poñer de manifesto, diante dos noso alumnado, a natureza eléctrica da materia.
Coa electricidade estática pódense facer xoguetes. No curso Benito tróuxonos un aparato con forma de variña máxica que facía flotar aneis. Isto podémolo facer tamén en clase cun simple globo como se explica neste vídeo.
Sinxelo experimento con materiais cotidianos no que o alumnado poderá ver exemplificado o concepto de electricidade, forza electrostática, electrización por frotamento, polarización das cargas,… multitude de contidos nun único experimento que poderán adaptarse segundo o nivel do alumnado. Resultará máis interesante para o alumnado que descoñeza dita experiencia. Tamén sería interesante recomendar que o repetisen na casa con outros obxectos da vida diaria.
En clase se nos dijo que el experimento podría no funcionar si hay mucha humedad en las paredes. Si el globo no se nos pega a la pared, podríamos intentar hacer algo para confirmar esta hipótesis de que es debido a la humedad. ¿Pasar un secador de pelo por la zona valdría para eliminar la humedad? O quizá aplicar un material que tenga un gran poder desecante…
Es un experimento simple y que no necesita grandes recursos mediante el cual los alumnos/as pueden entender el concepto de electricidad estática de una forma sencilla. Según he leído, la humedad tiene que ser menor del 40%-30%, por lo que como pone en el comentario anterior sería interesante intentar bajar la humedad cuando es alta para confirmar la hipótesis de que el globo no se pega debido a ésta. Supongo que además este experimento también se puede relacionar con las descargas que a veces sentimos al tocar ciertos materiales o cuando se nos eriza el pelo al utilizar un peine de plástico. La electricidad salta de un material aislante en el que se ha acumulado la carga estática hacia un material conductor. El motivo se encuentra muchas veces en la ropa o el calzado que llevamos en ese momento. Nuestro cuerpo se carga de cargas negativas (electrones) generando así el llamado potencial eléctrico y cuando tocamos a otras personas que no están cargadas, o con una carga menor, entonces éstas se transfieren para equilibrar los potenciales. Aquí os dejo otro enlace con otro experimento sencillo de electricidad estática.
La electricidad estática es la responsable de los calambres que todos hemos sufrido alguna vez en el coche o al ponernos un jersey de lana… En este caso, el vídeo se muestra efecto triboeléctrico, el fenómeno de cargar eléctricamente un cuerpo por frotamiento. En el siguiente . se realizan varios experimentos de electricidad estática con materiales que todos podemos encontrar en nuestras casas.
¿Quién no ha sentido una descarga de vez en cuanto al tocar ciertos materiales?
A veces se riza el pelo al utilizar un peine de plástico que se ha cargado eléctricamente o se siente una pequeña corriente al salir del coche o moverse por una escalera mecánica. La electricidad salta de un material aislante en el que se ha acumulado la carga estática hacia un material conductor. El motivo se encuentra muchas veces en la ropa o el calzado que llevamos en ese momento, pero también, en la meteorología: la baja humedad relativa es la culpable. Cuando la humedad baja del 30% o el 40% se empieza a aumentar la carga estática de las personas y de los materiales conductores.A veces incluso se puede escuchar el calambrazo. Cuando toca a otra persona o mueble de metal se descarga, de ahí que se forme el famoso y molesto chispazo. No hay personas especialmente sensibles a la electricidad estática sino aquéllas con más tendencia a cargarse, a acumular electricidad, bien por tener un mayor volumen corporal o por vestir y calzar materiales sintéticos.
Este fenómeno explica otras situaciones que podemos experimentar en nuestra vida diaria, como por ejemplo el calambrazo que experimentamos al tocar la puerta cuando salimos del coche. Como explica Sara en otro comentario lo que ocurre en este caso es que al movernos en el asiento, la fricción desprende electrones de las fibras de los tejidos, de forma que se crea una carga eléctrica que si tiene la oportunidad (por ejemplo al tocar la puerta del coche) llegará hasta el suelo, pasando a través de nuestro dedo y generando así esta sensación tan desagradable.
He encontrado este enlace a un artículo en el que se habla del peligro potencial que puede entrañar este fenómeno por ejemplo, a la hora de repostar combustible (hay una leyenda urbana que afirma que puede ser causa de que coches hayan ardido al repostar por causa de este fenómeno).
Siempre que sale el tema de la electricidad estática y los coches me acuerdo de las tiras de goma ancladas en la parte posterior que llevaban muchos vehículos hasta no hace muchos años. En teoría no solo servían para evitar los pequeños calambrazos que se indica en algún comentario anterior, sino que existía una especie de leyenda urbana, según la cual se evitaba el mareo de los ocupantes del vehículo. Según esta “teoría”, la electricidad estática generada por el roce del aire con el coche era la causa principal del mareo; así que gracias a la instalación de estas tiras se evitaban mareos y calambrazos. Al parecer, estas tiras tienen en su interior un pequeño alambre que conecta la carrocería con el suelo lo que elimina el aislamiento generado por las ruedas.
Otra forma bastante impresionante de ver esto es con una bombilla de bajo consumo. Si frotamos un globo durante bastante tiempo y lo acercamos a una bombilla de bajo consumo observamos como por un instante se enciende. Es un experimento muy impresionante pero algo complejo. Hay que realizarlo en completa oscuridad y asegurarse de que es un día de poca humedad.
Es una actividad rápida y sencilla, que podemos realizar en el aula y atraerá la atención del alumno. Facilitará mucho la comprensión de los conceptos teóricos.
Ola!
Pola miña formación, os temas de Física quédanme un pouco grades, pero en fin, achegando o lume á miña sardiña espero sair airoso desto tratando de relacionar o fenómeno físico tratado coa Bioloxía.
Cando falamos de baterías pensamos en artefactos artificiais productores de electricidade, pero tamén na natureza hai baterías biolóxicas vivas, e unhas das máis potentes as posúen os peixes eléctricos.
En Galicia é común o “tremo” ou torpedo, que posúe uns órganos electroxénicos capaces de producir descargas moi violentas (ata 200 v e 1 A) e que utiliza para se defender ou para aturdir ás presas das que se alimenta.
Os órganos eléctricos son fibras musculares modificadas dispostas en paquetes como as baterías en serie incluidas nunha matriz xelatinosa. Un torpedo grande pode ter ata medio millón de placas.
Din as lendas urbanas que cando na pesca de arrastre ata a praia aparecía un tremo entre as capturas, convencían a un rapaz para que o collera rápidamente, que xa vería o que pasaba.
Evidentemente o tremo xa estaría casi “descargado” pero así e todo a sensación non debía ser nada agradable.
Neste enlace preséntovos ao tremo.
La electricidad estática forma parte del temario de 3º de la ESO y es la antesala a la explicación del descubrimiento y explicación de las partículas subatómicas. La experimentación con la misma les permite entender la separación de cargas y cómo interactúan. En este enlace hay ejemplos sencillos.
A realización de experiencias de electrización por frotamento dun obxecto (usualmente un globo) e a súa acción sobre un péndulo electrico permite debater e coñecer de xeito moi cercano, conceptos moi complexos: carga electrica, carga por frotamento, por inducción,…ou mesmo o campo electrico. Pero a miña experiencia é que cando pasas da experiencia de catedra á acción directa do alumnado, pode resultar frustrante por non acadar resultados tan «espectaculares» como o profesor. En moitos casos os problemas que derivan na imposibilidade de obter bós resultados, nacen da propia impaciencia e tamén da concentración de humedade que provoca un grande número de alumnos e alumnas.
Eu gosto de encargarlle ao alumnado, organizado en grupos, a construcción dun péndulo electrico casero, e a elaboración dun video no que amosen os seus resultados (máis un documento escrito con forma de memoria, explicando a experiencia e os resultados). Con ese obxecto visualizan comigo dous videos. O primeiro é, si mo permitides, unha magnífica vacina contra a impaciencia e a prol de favorecer unha actitude de certa teimosía na obtención de resultados ( ademais de amosar moi ben como construír o péndulo). A seguir utilizo estoutro no que o alumnado pode ver o resultado que agardamos no seu video de exercicio.
Es también interesante aplacarlo a otras sustancias que no sean sólidas, ya que intitivamente parecen ser las que se pueden cargar, como a un chorrito de agua al acercar un globo o una lámina plástica como las que se utilizan para encuadernar y comprobar como el chooro de agua se curva.
Se queda pegado è sorprendente,a pena é que as condicions necesarias para logralo deben de ser bastante especiais,en intenteino varias veces e non fun capaz.seguirei intentandoo a ver se hai sortinha
Somos muchos los que de pequeños nos entreteníamos frotando un bolígrafo contra el jersey y después atraíamos papelitos con él. Sin embargo es curiosa la cantidad de niños a los que les ves realizar este juego tan simple pero que, si les preguntas, no saben explicar a qué es debido, lo que nos demuestra los problemas de estudiar ciencia con el libro y no con la práctica. Tanto el experimento del bolígrafo como el del globo son muy sencillos de realizar en clase, que no nos ocuparán mucho tiempo y sin embargo son muy visuales.
Como curiosidad mencionar que la electricidad estática juega un importante papel en cosas que nunca habríamos imaginado. En 2013 unos científicos descubrieron que las telas de araña atraen a los insectos gracias a estas cargas eléctricas (para más detalles). También leí, en un artículo de la revista Muy Interesante, que la capacidad que presentan las arañas para caminar sobre cualquier superficie es debida a las fuerzas de atracción electrostática que se generan entre los pelos de los extremos de sus patas y la pared. Sin embargo éstas son incapaces de salir de una bañera. ¿Por qué? Pues debido a que los revestimientos de las bañeras están fabricados con materiales cuyas moléculas apenas presentan polaridad eléctrica.
Esta experiencia xunto a de frotar o bolígrafo para atraer os anacos de papel son a forma máis doada de explicar a electricidade estática e por consecuencia axuda a explicación o porque se poden sufrir cambras o tocar a outra persoa, ou un obxecto metálico, despois de camiñar sobre unha moqueta ou poñernos roupas de la, nailon, etc. Pero tamén poderiamos engadir que aínda que estas pequenas descargas son molestas non son perigosas para a saúde pero si deberíanse evitar nun futuro laboral xa que se poden producir accidentes de traballo como consecuencia de movementos reflexo involuntarios que poden facer os traballadores o recibir unha descarga, como por exemplo, soltar unha carga ou cometer un erro mentres manexa unha máquina.
En el siguiente vídeo se incluyen una serie de sencillos y vistosos experimentos que se podrían realizar en el aula con el fin de que los alumnos puedan observar la electricidad estática. Además, los materiales necesarios para llevarlos a cabo son fáciles de conseguir (pajitas, botella de plástico, paño de lana, latas, etc.).
Cuando hablamos de electricidad estática, hacemos referencia a la acumulación de carga, tanto positiva como negativa, que se da en un cuerpo de manera temporal. En los experimentos que se nos muestran, el objeto es un globo y se carga al frotarlo contra un tejido. Son experimentos muy buenos y sencillos para explicarle este concepto a los alumnos y en función a su nivel podríamos ir aumentando la complejidad e introduciendo un mayor número de términos.
A continuación, pongo un enlace a un experimento sobre esta temática que también es sencillo a la par que económico pues los materiales que utiliza están al alcance de todos. Podría ser utilizado con alumnos de ESO principalmente y es muy demostrativo, pues se explica a la perfección el concepto de electricidad estática.
La materia está formada por átomos, los cuales están a su ver compuestos por protones (misma carga que el electrón pero de signo contrario), neutrones (sin carga) y electrones (carga negativa). Los electrones giran alrededor del núcleo, donde están los protones y los neutrones. Cuando acercamos dos materiales, puede ocurrir que los electrones de uno de ellos se transfieran al otro. Algunos materiales, como el pelo, la lana o el vidrio, perderán electrones, quedando con carga positiva; mientras que otros, como el globo o el papel celofán, al ganar electrones quedan con carga negativa. Ahora, los materiales con cargas contrarias se atraerán, mientras que aquellos que tengan la misma carga se van a repeler, como observamos en el proyecto. Hay muchos y muy diversos experimentos que nos muestran este fenómeno de forma sencilla y utilizando materiales al alcance de todo el mundo. Por otro lado, esta web muestra como separar sal y pimienta con electricidad estática, donde además podremos ver conceptos de fuerza de gravedad, ya que tanto la sal como la pimienta serán atraídas por un globo o una pajita (previamente frotados en una cabeza o jersey de lana), sin embargo, como la pimienta es menos densa que la sal, será más fácil de vencer la fuerza de la gravedad y ser atraída por el globo que la sal.
El primer experimento ya lo conocía, ya que es uno de los más simples y utilizados, sin embargo, no por ello deja de ser útil. La electricidad estática es un fenómeno que todos conocemos, y el alumnado, sin lugar a dudas, recordará diferentes experiencias en primera persona relacionadas con la electricidad estática, por lo tanto, tengo la certeza de que será un tema que capte su atención e interés. Considero que los enlaces adicionales que aparecen en este artículo disiparían cualquier duda que se pueda plantear sobre el fenómeno, no obstante, buscando en otras fuentes de información, he encontrado un interesante vídeo sobre el tema de la plataforma TED que creo que podría ser un recurso útil, aunque es algo simple, la estética del vídeo podría atraer y simplificar parte del concepto a los alumnos, especialmente a los de los cursos más bajos.
¿Quién no ha experimentado alguna vez esto con un globo?
Dicha experiencia resulta de muy fácil aplicación y con recursos de fácil acceso. Creo que sería una buena experiencia para realizar con los alumnos de 3º ESO. Dicha experiencia permitiría introducir contenidos sobre la relación de las cargas eléctricas, la construcción de la materia, etc., lo que les ayudaría a interpretar los fenómenos eléctricos así como a valorar la electricidad en la vida cotidiana. En el siguiente enlace, portal de simulaciones, se encuentra una simulación interactiva sobre dicha experiencia.
O que mais me gustou deste experimento é que é moi sinxelo e, polo tanto, perfecto para facer nun aula diante dos rapaces. Creo que esta experiencia manipulativa pode axudarlles ós rapaces a entender os fenómenos eléctricos e a ver que existe electricidade mais alá dos enchufes. O seguinte enlace diríxenos a un blog no que nos mostran 5 divertidos experimentos de electricidade estática con globos.
Este sencillo experimento va a hacer que los alumnos comprendan fácilmente cómo se genera la electricidad estática. Entre el globo y la lana se produce una transferencia de electrones, de forma que ambos quedan cargados con cargas de diferente signo y por lo tanto se atraen. Podemos observar el mismo fenómeno en este vídeo, en el que frotando un globo o un peine con el pelo y acercándolo al chorro de agua que cae del grifo, podemos ver como éste se curva y se ve atraído por nuestro objeto. Esto se debe a que el globo/peine queda cargado negativamente, y el agua conduce la corriente eléctrica y permite que las cargas del mismo signo que las del globo se alejen de él, y las de signo opuesto se acerquen. De este modo, la fuerza de atracción es mayor que la de repulsión entre las cargas del mismo signo, ya que éstas están más alejadas
Este experimento, aunque resulta muy sencillo, es muy útil para ilustrar los conceptos de carga eléctrica así como partículas subatómicas. Por lo tanto sería interesante utilizarlo con alumnos de 3º de la ESO para revisar contenido del bloque 2 (la materia) en el que se trabajan conceptos de estructura atómica, y del bloque 4 (movimiento y las fuerzas) en el que se revisan los contenidos de carga y fuerza eléctrica. En este vídeo se recogen 9 experiencias distintas que ponen de manifiesto la atracción o repulsión de objetos cargados.
Este experimento solo se consigue hacer en ambientes secos, ya que si hay un poco de humedad es imposible que el globo adquiera carga.
Interesante vídeo sobre electricidade estática. No seguinte enlace pódese visualizar outro vídeo, neste caso de debuxos animados, para explicar este e outros conceptos asociados a alumnado de secundaria.
Siguiendo el hilo de los rayos como ejemplo de descarga electrostática: se considera que la separación de las cargas está relacionada con el contacto que se produce entre las partículas de hielo que forman las nubes de tormenta. El rayo resultante es la versión a gran escala de las chispas que observamos en las descargas electrostáticas domésticas. La emisión de luz por la descarga calienta el aire que hay alrededor del canal que sigue la corriente eléctrica y lo hace hasta una temperatura que produce luz por incandescencia. El sonido del trueno es el resultado de la onda de choque que se crea por la rápida expansión del aire sobre calentado.
Como se explica na introdución do experimento, a orixe da electricidade estática atópase en que algúns átomos teñen máis facilidade para perder os seus electróns ca outros. Se un material tende a perder algúns dos seus electróns cando entra en contacto con outro, dícese que é máis positivo na serie triboeléctrica. Se, pola contra, tende a capturar electróns cando entra en contacto con outro material, dito material é máis negativo na serie triboeléctrica. A serie triboeléctrica, ordeada dos elementos máis positivos aos máis negativos, consta de: vidro, cabelo humano, nylon, lana, pel, aluminio, poliéster, papel, algodón, acero, cobre, níquel, goma, acrílico, poliuretano, PVC e teflón.
Que os alumnos entendan o concepto da electricidade estática é moi interesante xa que é algo que se da en moitas situacións da vida cotiá. A electricidade estática é un fenómeno que calquer persoa experimentou algunha vez en forma de descarga ao acercarse a tocar un elemento conductor. Todos estamos familiarizados cos efectos da electricidade estática, incluso algunhas persoas son máis susceptibles ca outras á súa influenza. Algúns usuarios senten o seu efecto ao pechar o coche con chave (obxecto metálico puntiagudo) ou ao tocar a chapa do coche. Outro exemplo de elemento conductor é o pomo metálico dunha porta despois de andar sobre unha alfombra de moqueta. Tamén pódense observar destellos ao desvestirse de roupa de tecido acrílico e na atracción do cabelo ao achegarse á pantalla dun televisor.
Moi de acordo con algúns comentarios previo sobre a humidade do aire na influenza da electricidade estática. A inonización vese favorecida no aire seco. Un ambiente cunha humidade inferior ó 45% incrementa a carga estática. Para reducir este efecto, aconséllase o emprego de humidificadores que controlen o nivel de humidade reducindo a ionización do aire. Seria moi interesante repetir o mesmo experimento mudando o contido de humidade do aire, por exemplo, empregando un pulverizador e ver a diferencias.
En el siguiente enlace dejo una práctica que pueden hacer los estudiantes en clase relacionado con la electricidad estática. Se trata de un electroscopio casero, que permite demostrar la presencia de cargas eléctricas y comparar signos.
Me ha gustado mucho este divertido vídeo sobre cómo funciona la electricidad estática: en el que se detallan materiales de la lista triboeléctrica con tendencia positiva, negativa y neutra, con los que se puede repetir esta experiencia variando los materiales; también se presentan situaciones de la vida real con condiciones en las que aparece la carga estática y aplicaciones de este fenómeno. Con un estilo completamente diferente, más formal, me parece también muy atractiva esta publicación en la se explica su aplicación en las impresoras y fotocopiadoras láser; y se desarrolla la idea de que la electricidad estática no es sólo un concepto ligado a la física sino también a la química.
En el siguiente enlace de la página web del proyecto PhET de la Universidad de Colorado en Boulder USA podemos encontrar simulaciones interactivas gratuitas de ciencias que nos pueden ayudar a involucrar a los estudiantes mediante un ambiente intuitivo y similar a un juego, en donde aprenden explorando y descubriendo. En relación a esta entrada sobre la electricidad estática, podemos encontrar las simulaciones “Balloons and Static Electricity” y “John Travoltage”, en las que a través de un globo o del personaje John, podemos explorar los conceptos relacionados con la electricidad estática, como transferencia de carga, atracción y repulsión.
Todos jugamos a pegar globos en la pared pero pocas veces nos explicaban que era lo que ocurría. La electricidad estática es un concepto fácil de entender pero con fundamentos teóricos complejos. Las fotocopiadoras e impresoras láser basan su funcionamiento en este fenómeno.
Un experimento que seguro que muchos han hecho alguna vez sin pensar en la cuestión científica que había tras él. La electricidad estática es algo que todos hemos «sufrido» alguna vez seguro, pensando que es una molestia. Sin embargo, tiene muchas utilidades que seguro que nuestros alumnos desconocen. Las impresoras láser, como mencionan en el comentario anterior, pero también se utiliza para pintar las carrocerías metálicas de los coches y asegurar la atracción o en la pulverización de cultivos para asegurar que los herbicidas se adhieran a las plantas.
Experimento muy interesante y sencillo que todos hicimos en casa incluso, con una regla de plástico o un bolígrafo incluso sobre nuestro vello. Es un efecto devastador en los procesadores de ordenadores al ser estos muy volátiles. Por suerte las jaulas de Faraday actuales son muy robustas
Leyendo los comentarios veo que muchos «jugábamos» a frotar el boli contra el jersey para luego atraer trocitos de papel o el pelo del compañero. Lo triste es que, al menos a mi, nunca me explicaron el porqué de esta atracción cuando hacía esto en clase y me veía el profesor. Con materiales muy a nuestro alcance se puede mostrar de forma muy sencilla y explicativa el flujo de cargas eléctricas. Dejo un enlace a un vídeo muy muy breve para ver también la atracción boli-papel.
En el siguiente enlace se pueden ver otros cuatro ejemplos en los que, con materiales que se pueden encontrar fácilmente en casa, podemos realizar experimentos en los que se involucran los fenómenos de la electrostática.
Soy de una zona costera de Galicia y nunca tuve muy presente la electricidad estática hasta que llegué a vivir al interior de Europa. Allí, en los días fríos y soleados,la electricidad estática llegó a condicionar mi vida. En esos días era imposible peinarme, porque al pasar el cepillo por el pelo este se me ponía de punta, los calambres al tocar cosas metálicas, como la puerta del coche, eran constantes….¿A qué se debe qué electricidad estática sea más frecuente en días fríos, secos y soleados?. Recuerdo estar probando una camiseta, en una tienda de ropa, y tenerme que rociar con un spray la dependienta para poder vestirme la prenda ya que está se pegaba a mi cuerpo y no deslizaba. Estos sprays «antielectricidad estática» eran muy frecuentes allí.
Cuando estaba en el colegio jugábamos a frotar los bolígrafos contra la ropa para levantar el pelo de algún compañero o trozos de papel pequeño. Ya en el instituto realizaron una demostración similar a la de este artículo para explicar en qué consistía la electricidad estática. Este fenómeno también lo he observado con bastante frecuencia en aeropuertos de ciudades con un clima más seco, al recibir un calambrazo cuando sujetaba la maleta o tocaba a alguien. En el siguiente vídeo se puede observar cómo realizar el experimento con otros materiales.
Es un experimento bastante sencillo fácil de realizar en el aula. El ejemplo usando harina que se ve en el vídeo podría ser también interesante.
La materia está hecha de átomos. Y los átomos se componen de protones, neutrones y electrones. Los electrones giran alrededor de un núcleo formado por protones y neutrones. Si acercamos dos materiales, los electrones suelen saltar de uno a otro. Hay materiales que al perder los electrones se quedan con carga positiva (el pelo, la lana o el vidrio) y materiales que se quedan con carga negativa (el globo, el papel celofán, las botellas de refresco). Los materiales que tengan carga contraria se atraerán, mientras que los que tengan la misma carga, se repelerán.
Un experimento que podemos hacer en la cocina con un tarro de vidrio transparente, una cucharilla de plástico, un poco de sal y algo de pimienta: mezclamos sal y pimienta en el interior del tarro y los separaremos gracias a la electricidad estática: cogemos la cucharilla de plástico, la frotamos contra la ropa o el pelo y… tanto la sal como la pimienta se van a ver atraídas por la cucharilla, que está cargada de energía, pero sólo la pimienta se quedará “pegada”.
Neste vídeo expóñense exemplos de electricidade estátatica. En primeiro lugar preséntanse varios exemplos de elementos con cargas opostas, polo que se atraen. Para isto utilízanse materiales que tenden a perder electróns, é decir, adquirir unha carga positiva: xersei (preferiblemente de lá), botella, varilla de vidrio.Os primeiros experimentos realizados consisten en frotar un tubo de PVC e unha botella de PET cun xersei, e unha botella ou unha varilla de vidro con papel de burbulla. O xersei e o papel de burbulla obterán unha carga positiva e o resto dos elementos negativa. De maneira que se achegamos o tubo, as botellas ou a varilla a anacos de papel veremos como estos son atraídos. Realízanse experimentos similares, pero neste caso sustitúense ós anacos de papel por auga, observando un resultado semellante. A auga é atraída. Os fenómenos electrostáticos fanse máis patentes canto menor sexa a humidade relativa, debido a que o aire húmedo conduce mellor a electricidade e axuda a que os obxetos cargados se descarguen. Para demostralo pulverízase auga sobre os experimentos anteriores vendo como desaparece a carga e o chorro de auga deixa de ser atraído polos obxetos correspondentes. Esto explica por exemplo, porque é máis frecuente recibir unha pequeña descarga eléctrica ó salir do coche en ambientes secos. Finalmente, para demostrar o efecto contrario, é decir elementos que se repelen, frotanse tanto unha pelota de polispán como un tubo de PVC cun xersei. Ambos quedan cargados negativamente, ó ser cargas iguais repeleranse.
Otro ejemplo típico de electricidad es el corrientazo que te puede pasar al bajar del coche. Aquí el por qué.
Descubrín este efecto de pequena ao xogar con globos e comprobar que atraían o meu pelo, e tamén acontecía o mesmo se pasaba preto do televisor, era algo máxico. Bueno, non era maxia, era ciencia. Se a física se explicase doutro xeito a como ma explicaron a mín na ESO e no Bacharelato, probablemente non a tivera abandonado tan pronto como puiden en segundo de Bach, porque realmente pode chegar a ser moi interesante.
Indagando un poco más en posibles experimentos con electricidad estática, encontré este que me pareció bastante interesante y que podría servir para introducir otros conceptos: si tenemos sobre una superficie sal y pimienta mezcladas y acercamos una cuchara de plástico que hayamos frotado (cargado), solo la pimienta se pegará a la cuchara por ser más ligera, siendo la sal atraída pero no se pegará al ser más pesada. En la siguiente URL podéis encontrar más información sobre el experimento que comento.
Otro experimento que me ha devuelto a mi infancia. Sin duda, una manera simple y fácil de generar un aprendizaje significativo en el alumnado y facilitar el entendimiento de la teoría. Como dicen algunos comentarios, es incluso aún más típico el haber jugado con los bolis Bic, frotarlo contra el jersey y recoger los trocitos de papel del pupitre. Sin saberlo en su día, ya éramos unos pequeños científicos 🙂
Es un experimento sencillo y vistoso para demostrar el fenómeno de la carga estática. Creo que otro muy buen ejemplo para realizar una demostración en clase de este fenómeno, podría ser la desviación de un chorro de agua a través de la carga estática, tal y como se ve en este vídeo.
Es interesante observar como desde bien pequeños ya realizábamos este experimento sin darnos cuenta usando un simple bolígrafo. Esta explicación es interesante también para explicar fenómenos naturales como por ejemplo la formación de los rayos o por qué a veces notamos un «calambre» al tocar algún objeto o persona.
Otro experimento que puede servir de ejemplo para explicar la electricidad estática es el realizado en este vídeo. Con un globo y una pompa de jabón se observa lo mismo que con el globo y el papel. Además, cuando lo realizamos con una pompa dentro de otra pompa podemos ver claramente un ejemplo del fenómeno conocido como jaula de Faraday.
En este vídeo se muestran diferentes experimentos que explican la electricidad estática. Cabe destacar la contrucción de un electroscopio, el cual es sencillo para constrirlo en clase y explicar este concepto.
La electricidad estática es un principio muy básico que es necesario que los alumnos aprendan y este experimento es una manera sencilla y visual de explicarlo. Además, tal y como ya han apuntado otros compañeros en comentarios anteriores, hay multitud de experimentos para demostrar este concepto y su utilidad y presencia en la vida cotidiana.
Es un gran ejemplo para la demostrción de las cargas de los átomos y como se pueden alterar. Destacar que la humedad en el ambiente influye en la realización del experimento, siendo un ambiente más seco el más idóneo para realizarlo, pues favorecerá la ionización.
Este experimento podría ampliarse usando un electroscopio casero para medir las cargas, en este video se explica cómo construir uno de manera sencilla.
Muy apropiada ésta actividad. El efecto de la «jaula de Faraday» y este experimento con las pompas de jabón me ha sorprendido bastante…; una clase muy interesante la última. El alumnado se sentirá mucho más motivado al poder participar e interactuar en las actividades.
Proyecto visualmente muy atractivo por el comportamiento imprevisible (para aquellos que desconocíamos el fenómeno en el que se basa) del globo y fantásticamente bien desarrollado, comenzando por la introducción, donde se explican los conceptos básicos sobre los que se fundamenta de una manera comprensible y accesible para el lector no especializado. Además, el hecho de que se dedique una parte del trabajo a contextualizarlo históricamente me parece algo indispensable y lo cual echo en falta en muchos de los proyectos que he leído hasta el momento.
El experimento de «cargar» el globo y pegarlo contra la pared creo que es algo que hacemos desde pequeños incluso sin saber el motivo por el cual esto ocurre.
Os exemplos que se ofrecen son moi útiles para explicar a electricidade estática, ocórreseme outro exemplo sinxelo que nos acontece as veces cando saímos do coche e facemos contacto coa carrocería e sentimos unha pequena descarga eléctrica, a electricidade estática acumúlase no automóbil debido a fricción entre o vehículo e o aire.
De pequeños siempre se juega con globos y algún adulto nos enseñaba que se le ponían «los pelos de punta» si frotaba mucho y lo acercaba a nuestra cabeza. Otro ejemplo sencillo de la electricidad estática. A veces este efecto también ocurre en el desierto, cuando las partículas de arena entran en contacto y rozan a raíz del viento, produciendo cargas eléctricas.
El experimento de electricidad estática con el globo y el papel destaca la distinción entre aislantes y conductores. Al frotar el globo, este adquiere una carga negativa. Al acercarlo a un conductor, como el papel aluminio, los electrones pueden moverse fácilmente, redistribuyéndose para neutralizar la carga del globo. En cambio, al acercarlo a un aislante, como el papel, los electrones en los átomos y moléculas tienen movilidad limitada, resultando en una redistribución más restringida de cargas. La atracción entre las cargas opuestas provoca que el papel (aislante) sea atraído hacia el globo. Este experimento ejemplifica cómo los conductores permiten el flujo libre de cargas, mientras que los aislantes restringen su movimiento.
Este tipo de actividades son perfectas para realizar al alumnado en clases, ya que son muy fáciles y rápidas de realizar y atraerán la atención del alumnado. A la hora de comprender los conceptos teóricos también resultan de gran ayuda.
Una experiencia muy fácil de aplicar en el aula. La electricidad estática también está presente en esos pequeños calambres que experimentamos de vez en cuando cuando tocamos a alguien. Seguramente esa persona lleve una prenda de lana, seda, nailon o zapatos de goma o cuero, que atraen la energía estática. Este enlace de la Universidad de Birmingham hace un repaso de los distintos «shocks eléctricos» que experimentamos en nuestra vida cotidiana.
Opino que la electricidad estática es un concepto de física que todos hemos tenido muy cerca desde pequeños con algo tan simple como frotar un globo en el cabello en una fiesta o los calcetines en una alfombra. Es un fenómeno que cuando resulta tan visual puede ser muy gracioso como en este vídeo de una alumna que «se le ponen los pelos de punta» en un experimento del aula o este otro vídeo de un perro que casi parece un erizo de frotar su pelo contra la tela de un sofá.
Este experimento me parece muy fácil de realizar para explicar este fenómeno físico. Uno de los típicos ejemplos, es cuando nos peinamos el pelo con el roce de las púas de plástico (aislante) produce electrones que atraen el cabello y lo ponen de punta. Tiene algunas aplicaciones, en mi caso desconocidas hasta ahora, como son su empleo en la xerografía, en filtros de aire, en algunas pinturas de automóvil, en algunos aceleradores de partículas subatómicas…
Este experimento es muy sencillo de realizar y ver para explicar las cargas positivas y negativas entre dos cuerpos. Los alumnos con este simple experimento ven y entienden como los átomos (que no podemos ver) se comportan. Es un experimento simple, se puede transportar fácilmente, no ocupa volumen, no pesa y es muy barato. Se consigue romper el aburrimiento de unas clases totalmente teóricas, consigue atraer la atención del alumnado además de que adquiera y refuerce esos conocimientos que es de lo que al final queremos conseguir. No sólo es que aprueben una asignatura sino que la entiendan y aprendan los conocimientos.
Cuantas veces habré tenido que responder a la pregunta ¿porqué se produce la electricidad estática?, y viendo este explicación del experimento donde se demuestra fácilmente como se produce la electricidad estática, con un objeto tan sencillo como un globo, se podría explicar a cualquier alumno y entenderlo sin ninguna duda. Muy bien expuesto y explicado en el pdf.
Muy interesante el video, creo que además me ha hecho entender porqué recibí una descarga eléctrica el otro día al bajarme del coche.
El coche actuó con las partículas del aire del mismo modo que el globo con la lana, pero con un potencial mucho más elevado que el de un simple globo.
Viva la 100cia!
Otro ejemplo de experimento muy claro que hace que fenómenos físicos sean tangibles y fáciles de visualizar y entender y lo mejor, es que es fácil de replicar por el alumnado.
Este experimento es una manera práctica de explicar la electricidad estática, un fenómeno en el que ocurre una acumulación de carga eléctrica debido a la transferencia de electrones entre materiales. A mayores, me parece útil que los alumnos puedan medir la carga en el globo o el material atraído. Este artículo (Morse, Robert. (2006). Electrostatics with Computer-Interfaced Charge Sensors. The Physics Teacher. 44. 10.1119/1.2362940. ) incluye el funcionamiento de sensores de carga electrostática, las precauciones para su uso y las sugerencias para realizar experimentos con lecturas de muestra. Otro aspecto que me gustaría destacar es el impacto de la humedad en este fenómeno, puesto que si hacemos este experimento en un ambiente húmedo, probablemente veremos que el globo tiene mejor electricidad estática. Esto es porque el agua es un buen conductor y facilita la dispersión de electrones, reduciendo la diferencia de carga entre el globo y los objetos cercanos. Por eso solemos sentir más choques estáticos en ambientes secos y fríos. Por último, adjunto un simulador virtual que muestra lo que ocurre en el experimento y en el que se ve claramente el principio de conservación de la carga.
El concepto de electricidad es fundamental para comprender muchas de las tecnologías que utilizamos a diario, y su estudio es esencial para el desarrollo de una educación científica completa. La electricidad está presente en casi todos los dispositivos de nuestra vida cotidiana: desde los móviles y las luces de nuestras casas, hasta los electrodomésticos, vehículos y sistemas de salud. Para introducir el concepto de electricidad en una clase, es importante hacerlo de manera interactiva y práctica. Además de los experimentos propuestos, otra excelente manera de comenzar es con una actividad básica de circuitos eléctricos. Los estudiantes pueden construir un circuito sencillo utilizando una pila, cables y bombillas. A través de esta actividad, pueden observar cómo la corriente eléctrica fluye y cómo la resistencia afecta el funcionamiento del circuito. Esto les ayudará a entender conceptos clave como la ley de Ohm y la ley de conservación de la energía. Asimismo, se pueden utilizar plataformas de simulación virtual como Tinkercad, que permiten a los estudiantes diseñar y simular circuitos eléctricos de forma interactiva. Con esta herramienta, pueden experimentar con diferentes componentes como resistores, interruptores, y bombillas, lo que facilita la comprensión de cómo los cambios en los componentes afectan al circuito.