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Actividades: cargas eléctricas, signo de la carga y conservación de la carga

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Respuesta rápida

a) Un cuerpo queda positivo si pierde electrones y negativo si los gana; el signo depende del exceso o defecto de electrones. b) La carga no se crea ni se destruye: solo se transfiere entre cuerpos, de modo que la carga neta de un sistema aislado permanece constante.

📚 exercise fisica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 3 min lectura

Solución — Página 116

Fisica 1° · 2024

Ejercicio 1

a

¿Por qué unos cuerpos se cargan positivamente y otros negativamente?

La materia está formada por átomos, y cada átomo tiene un núcleo con carga positiva (protones) y electrones con carga negativa alrededor.
El número de protones de un átomo es fijo; lo que cambia es el número de electrones que lo rodean.
Si un cuerpo gana electrones, la carga negativa supera a la positiva: queda cargado negativamente.
Si un cuerpo pierde electrones, la carga positiva (protones) queda en exceso: queda cargado positivamente.
Los electrones se transfieren por rozamiento (frotar dos materiales) o por contacto, pero nunca aparecen ni desaparecen; solo se mueven de un cuerpo a otro.
Ejemplo: al frotar una varilla de vidrio con un paño, el vidrio arrastra electrones del paño → el vidrio queda positivo y el paño, negativo.

Respuesta

Un cuerpo queda positivo cuando pierde electrones y negativo cuando gana electrones; el signo de la carga depende del exceso o defecto de electrones respecto a la carga positiva de sus protones.

Ejercicio 1

b

¿Cómo se mantiene el principio de conservación de la carga eléctrica?

El principio de conservación de la carga establece que la carga neta de un sistema aislado permanece constante.
La carga no se crea ni se destruye: cuando un cuerpo pierde electrones, otro cuerpo gana exactamente esos mismos electrones.
En cualquier proceso (rozamiento, contacto, reacción química, radiación), la suma de las cargas antes es igual a la suma de las cargas después.
Si un sistema gana carga $+q$ , algún otro sistema del universo pierde esa misma carga $+q$ (o gana $-q$ ).
Ejemplo numérico: si un cuerpo adquiere $-6,0 \times 10^{-6}\,\text{C}$ , otro del mismo sistema adquiere $+6,0 \times 10^{-6}\,\text{C}$ y el total sigue siendo cero.

Respuesta

La carga total de un sistema aislado se conserva porque la carga solo se transfiere de un cuerpo a otro; al cerrar el sistema, la carga positiva perdida por un cuerpo es idéntica a la ganada por otro, por lo que la suma total permanece invariable.

Contenido de la página

ACTIVIDADES

Describo mediante un cuento o historieta un personaje que usa el poder de las cargas eléctricas. Realizo mi creación en una hoja aparte considerando las siguientes preguntas:

a) ¿Por qué unos cuerpos se cargan positivamente y otros negativamente?

b) Explico, ¿cómo se mantiene el principio de conservación de la carga eléctrica?

¿Sabías qué?

¿Sabías que la electricidad está presente en el cuerpo humano?

La electricidad está presente en las células nerviosas y la utiliza para transmitir impulsos a nuestro organismo a través de reacciones químicas.

Ejemplos resueltos

Al frotar una varilla de vidrio contra un paño de lana, el vidrio adquiere una carga de $+3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}$ . ¿Cuánta carga adquiere el paño y cuál es la carga total del sistema varilla + paño?

Por conservación de la carga, la ganancia del vidrio debe ser compensada por la pérdida equivalente del paño: $\Delta q_{vidrio} + \Delta q_{paño} = 0$ .
Sustituimos: $(+3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}) + \Delta q_{paño} = 0$ .
Despejamos: $\Delta q_{paño} = -3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}$ .
La carga total del sistema es $Q_{total} = (+3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}) + (-3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}) = 0$ .

Respuesta: El paño adquiere $-3{,}2 \times 10^{-6}\,\text{C}$ y la carga total del sistema es cero.

Tabla

Situación	Nº de electrones	Nº de protones	Carga neta	Signo
Cuerpo neutro	igual al de protones	$N_p$	$Q = 0$	neutro
Gana electrones	$N_e > N_p$	$N_p$	$Q = (N_p - N_e)e < 0$	negativo
Pierde electrones	$N_e < N_p$	$N_p$	$Q = (N_p - N_e)e > 0$	positivo

Diagrama

flowchart TD
    A[Varilla de vidrio neutra] -->|Frotar con paño de lana| B[Transferencia de electrones]
    B --> C{¿Gana o pierde electrones?}
    C -->|Gana electrones| D[Cuerpo cargado negativamente Q < 0]
    C -->|Pierde electrones| E[Cuerpo cargado positivamente Q > 0]
    D --> F[Carga total del sistema se conserva]
    E --> F

Fórmulas y ecuaciones

Conservación de la carga: $\sum q_i(\text{antes}) = \sum q_i(\text{después})$

$Q_{sistema}$ = $\sum_i$ $q_i$ = $\text{constante}$

$\Delta$ $q_{positivo}$ + $\Delta$ $q_{negativo}$ = 0

$Q_{total}$ = $Q_{positivo}$ + $Q_{negativo}$ = $\text{cte}$

Glosario (5)

Carga eléctrica: Propiedad intrínseca de la materia que la hace sensible a la fuerza eléctrica; se mide en coulombs (C) y puede ser positiva o negativa.
Electrón: Partícula elemental con carga eléctrica negativa que orbita el núcleo del átomo y puede transferirse entre cuerpos.
Principio de conservación de la carga: Ley según la cual la carga neta de un sistema aislado permanece constante: la carga no se crea ni se destruye, solo se transfiere.
Sistema aislado: Conjunto que no intercambia carga ni energía con su entorno, por lo que sus magnitudes totales se conservan.
Electrificación por rozamiento: Proceso en el que el contacto y el deslizamiento de dos materiales provocan la transferencia de electrones entre ellos.

Preguntas para practicar

1.a ¿Por qué unos cuerpos se cargan positivamente y otros negativamente?

Porque la carga eléctrica de los cuerpos depende del balance entre protones y electrones. Los protones (positivos) permanecen fijos en el núcleo, pero los electrones (negativos) pueden transferirse entre cuerpos por contacto o rozamiento. Si un cuerpo pierde electrones queda con exceso de carga positiva y se vuelve positivo; si los gana, queda con exceso de carga negativa y se vuelve negativo.

1.b Explica, ¿cómo se mantiene el principio de conservación de la carga eléctrica?

El principio de conservación de la carga establece que la carga total de un sistema aislado permanece constante porque la carga no se crea ni se destruye, solo se transfiere. Cuando un cuerpo se electriza, otro adquiere exactamente la carga opuesta, de modo que la suma de todas las cargas del sistema antes y después del proceso es la misma.

Crea un personaje que use el poder de las cargas eléctricas (actividad 1) y justifica científicamente su poder.

Sugerencia: 'Voltia', una estudiante de electrónica que usa una varilla de vidrio frotada con seda para generar cargas positivas. Puede hacer que los cabellos de una persona se levanten (repulsión entre cargas iguales) y atraer pequeños papeles (inducción de carga). Justificación: al frotar el vidrio con la seda, los electrones pasan de la seda al vidrio, dejando la varilla positiva y la seda negativa; la fuerza eléctrica entre cuerpos cargados permite atracción y repulsión sin contacto.

Temas y conceptos clave

Actividades de aplicación sobre carga eléctricaSigno de la carga eléctrica según la transferencia de electronesPrincipio de conservación de la carga eléctricacarga eléctricaelectrónprotonescuerpo positivocuerpo negativoconservación de la cargasistema aisladotransferencia de carga

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Preguntas que la gente también hace

¿Por qué un cuerpo adquiere carga positiva y otro carga negativa?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué dice el principio de conservación de la carga eléctrica?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

¿Qué le ocurre a un cuerpo cuando gana electrones?

Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.

📌 Antes de leer esto

• Estructura del átomo (protones, neutrones y electrones)
• Signo de las cargas eléctricas positivas y negativas
• Noción de campo eléctrico y fuerza eléctrica

Siguiente tema sugerido

Ley de Coulomb y fuerza eléctrica entre cargas

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"ACTIVIDADES )

Describo mediante un cuento o historieta un personaje, quien usa el poder de las cargas eléctricas. Realizo mi creación en una hoja aparte considerando las siguientes preguntas:

a) ¿Por qué unos cuerpos se cargan positivamente y otros negativamente?

b) Explico, ¿cómo se mantiene el principio de conservación de la carga eléctrica?

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