balloons-and-static-electricity en.html balloons and

https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

M del Carmen Maldonado Susano

Es una propiedad fundamental de lamateria.

Permite producir y experimentarfenómenos electromagnéticos (fuerzasde atracción y/o de repulsión).

Su unidad en el SI es el coulomb [C].

Carga Eléctrica

Es una unidad derivada, en el SI.

Carga Eléctrica

𝒒 = 𝒊 ∗ 𝒕 [𝑪]

i: intensidad de corriente eléctrica [A]. t: tiempo [s]. q: carga [C]

CargaPositiva

Negativa

Tipos de Carga Eléctrica

Cargas iguales, se repelen.

Cargas diferentes, se atraen.

Fuerza eléctrica

Atracción

Repulsión

Tipos de Fuerza eléctrica

M del Carmen Maldonado Susano 8

❑ Realizó el experimento que consistía en tener dos barras eléctricamente neutras de ebonita y vidrio.

❑ Después las frotó con dos materiales diferentes, piel y seda respectivamente.

Experimento de Benjamín Franklin

M del Carmen Maldonado Susano 9

La ebonita frotada con piel quedó cargada “negativamente”

resina

Experimento de Benjamín Franklin

M del Carmen Maldonado Susano 10

El vidrio frotado con seda quedó cargado “positivamente”

vitreo

Experimento de Benjamín Franklin

11

Estableció que hay dos tipos de carga:

positiva y negativa

Convención de Benjamín Franklin

M del Carmen Maldonado Susano

Es un dispositivoque sirve paradetectar la cargaeléctrica.

M del Carmen Maldonado Susano

Sin carga Con carga

M del Carmen Maldonado Susano

Cargar

Frotamiento

Contactodirecto

Inducción

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“La Carga ni se crea ni se destruye sólo

se transfiere”

Principio de Conservación de la Carga

M del Carmen Maldonado Susano

Intensidad de Corriente Eléctrica

Es el flujo de cargas eléctricasque atraviesan un áreatransversal en una unidad detiempo.

M del Carmen Maldonado Susano

Matemáticamente:

𝑖 =𝑞

𝑡

Intensidad de Corriente Eléctrica

i: intensidad de corriente eléctrica [A]. t: tiempo [s]. q: carga [C]

M del Carmen Maldonado Susano

Diferencia de Potencial

Es el trabajo necesario para llevar unacarga q de un punto “A” a un punto“B”.

q

WV =

W: Trabajo [J]. V: Diferencia de potencial [V]. q: carga eléctrica [C].

M del Carmen Maldonado Susano

Es una expresión idealizada y que sóloes válida para los materialesconductores.

IRV = R: Resistencia eléctrica [ohm]. V: Diferencia de potencial [V]. I: intensidad de corriente eléctrica [A].

M del Carmen Maldonado Susano

Relaciona a la Diferencia de Potencialque existe entre las terminales de unconductor, la corriente eléctrica quecircula por él y a la Resistenciaeléctrica.

IRV =

M del Carmen Maldonado Susano 21

M del Carmen Maldonado Susano

Resistencia Eléctrica

Es la oposición al flujo de corrienteeléctrica.

I

VR =

R: Resistencia eléctrica [ohm]. V: Diferencia de potencial [V]. I: intensidad de corriente eléctrica [A].

Objetivos

Herramienta Digital

Para esta práctica se hará uso de los siguientes simuladores.

Simulador 1https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

Simulador 2 https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_en.html

Actividad 1

Registre las características estáticas del siguiente

instrumento.

Actividad 2

Explique brevemente la convención de

Benjamín Franklin.

Actividad 3

https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

Observe la pantalla del simulador 1. Se tiene un suéter y

un globo “neutros”. Mueva el globo hacia el suéter, frote

el globo con el suéter hacia un lado y hacia el otro.

Infiera el tipo de carga eléctrica que tendría el “globo”.

Explique brevemente.

Actividad 4

https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-static-electricity_en.html

Presione el botón “show all charges” y vea lo que

sucede.

Actividad 5

Una vez que el globo se cargó

eléctricamente al frotarlo con el suéter, se

le acerca una varilla de vidrio frotada

previamente con seda. ¿El globo se vería

atraído o repelido? Justifique su

respuesta.

M. Del Carmen Maldonado Susano

Una vez que el globo se cargó

eléctricamente al frotarlo con el suéter, se

le acerca una varilla de ebonita frotada

previamente con piel de conejo. ¿El globo

se vería atraído o repelido? Justifique su

respuesta.

Actividad 6

M. Del Carmen Maldonado Susano

Actividad 7

Observe la pantalla del simulador 2. Se tienen 3 variables, las

cuales son:

V: diferencia de potencial [V].

R: resistencia eléctrica [ohm].

I: intensidad de corriente eléctrica [A].

Con los botones deslizables, varíe la resistencia eléctrica y la

diferencia de potencial y vea que sucede con la intensidad de

corriente eléctrica.

Fije el valor de la resistencia eléctrica a 330 [ohm] y deslice el

botón de voltaje.

https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_en.html

Simulador 2

https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_en.html

Actividad 8

Varíe la diferencia de potencial (voltaje)

y mida la intensidad de corriente

eléctrica. Registre sus lecturas en la

tabla siguiente.

Actividad 9

Ubique en una gráfica los puntos experimentales obtenidos de la intensidad

de corriente eléctrica I, en función de la diferencia de potencial V.

Actividad 10Obtenga el modelo matemático de la intensidad de corriente eléctrica I, en

función de la diferencia de potencial V, es decir: I = f (V ).

Actividad 11Realice el modelo gráfico de la intensidad de corriente eléctrica I, en

función de la diferencia de potencial V, es decir: I = f (V).

M. Del Carmen Maldonado Susano

Actividades 9, 10 y 11

Gráfica de puntos

I [A]

V [V]

Intensidad de corriente eléctrica

Actividad 10

Obtenga el modelo matemático de la intensidad de corriente

eléctrica I, en función de la diferencia de potencial V, es decir:

I [A] = f (V[V]).

Y = m X + bI(A) = m (I/A) V(V) + b (A)

M. Del Carmen Maldonado Susano

Sustituir el valor de la pendiente y la ordenada al origen

Actividad 11

Trace el modelo gráfico de la intensidad de corriente eléctrica I, en función de la diferencia de potencial V, es decir: I = f (V).

Actividad 12

Ubique en una gráfica los puntos experimentales obtenidos de la diferencia

de potencial V, en función de la intensidad de corriente eléctrica I.

Actividad 13

Obtenga el modelo matemático de la diferencia de potencial V, en función

de la intensidad de corriente eléctrica I, es decir: V = f (I ).

Actividad 14

Realice el modelo gráfico de la diferencia de potencial V, en función de la

intensidad de corriente eléctrica I, es decir: V = f (I ).

Actividades 12, 13 y 14

Gráfica de puntos

V[V]

I [ A ]

Diferencia de potencial

Actividad 13

Obtenga el modelo matemático de la

diferencia de potencial V, en función

de la intensidad de corriente eléctrica

I, es decir: V = f ( I ).

Y = m X + bV(V) = m(V/A) I(A) + b (V)

M. Del Carmen Maldonado Susano

Sustituir el valor de la pendiente y la ordenada al origen

Actividad 14

Trace el modelo gráfico de la

diferencia de potencial V, en función

de la intensidad de corriente

eléctrica I, es decir:

V = f (I).

M. Del Carmen Maldonado Susano

Del último modelo

matemático obtenido,

determine el valor de la

resistencia eléctrica con sus

respectivas unidades en el

SI.

Actividad 15

1) ¿Cuántos tipos de carga eléctrica existen? Con base en la convención

de Benjamín Franklin ¿cómo se denominan? Explique cada una.

2) ¿Qué tipo de cantidad física (escalar o vectorial) es la carga eléctrica y

qué expresa el principio de conservación de la carga?

3) ¿Cuál es el modelo matemático de la diferencia de potencial V en

función de la intensidad de corriente eléctrica I en el resistor utilizado?

4) ¿Cuál es el valor del resistor empleado, con base en el modelo

matemático del inciso anterior?

1) ¿Cómo se denomina la relación encontrada entre la diferencia de

potencial y la intensidad de corriente eléctrica en un resistor?

Cuestionario

Modelo Matemático 1

En la ecuación de la recta, sustituimos las variables.

Nos queda:

𝑌 = 𝑚 𝑋 + 𝑏

I [ A ] = m [ A/V ] V [V] + b [ A ]

I(A) = 0.003 (I/V) V(V) – 0.00004 (A)R² = 1

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

0 1 2 3 4 5 6 7

I(A

)

V (V)

I [mA]

Modelo Gráfico 1

Modelo Matemático 2

En la ecuación de la recta, sustituimos las variables.

Nos queda:

𝑌 = 𝑚 𝑋 + 𝑏

V [ V ] = m [ V/A ] I [A] + b [ V ]

V(V) = 330.49 (V/I) I(A) + 0.0141 (V)R² = 1

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02

V (

V)

I (A)

V [V]

Modelo Gráfico 2

M del Carmen Maldonado Susano 51

b [V]

Significado físico de m

M del Carmen Maldonado Susano

PresentaciónM. del Carmen Maldonado Susano

Mayverena Jurado Pineda

ApoyoJuan González RuanoÁlvaro Gámez EstradaWendy Robles GuillénJuan Manuel Gil Pérez

Edición

Coordinador de FísicaIng. Gabriel Jaramillo Morales

Jefa de DepartamentoQ. Esther Flores Cruz

Jefa de Academias de LaboratorioQ. Antonia del Carmen Pérez León

Coordinación de Física y Química

10/11/2021 Página 53

M del Carmen Maldonado Susano

Bibliografía

Manual de Prácticas de Física Experimental

Aguirre Maldonado ElizabethGámez Leal RigelJaramillo Morales Gabriel Alejandro

Referencias

Agradecimiento a PHET Colorado por sus simuladores usados en esta práctica