Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

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El concepto de carga eléctrica


La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia y desempeña un papel vital en los campos de la electricidad y el magnetismo. Es el bloque de construcción que describe cómo interactúan eléctricamente los objetos entre sí. Aunque no podemos ver la carga eléctrica, podemos observar su efecto en los objetos. Echémosle un vistazo más profundo a qué es la carga eléctrica y algunos conceptos básicos relacionados con ella.

¿Qué es la carga eléctrica?

La carga eléctrica es una propiedad de ciertas partículas subatómicas como electrones y protones. Cuando se coloca en un campo eléctrico, ejerce una fuerza sobre estas partículas. Hay dos tipos de carga eléctrica:

  • Carga positiva
  • Carga negativa

Una regla simple es que las cargas opuestas se atraen entre sí, mientras que las cargas iguales se repelen. Una carga positiva atraerá una carga negativa, y una carga negativa atraerá una carga positiva. Por el contrario, una carga positiva repelará otra carga positiva, y una carga negativa repelará otra carga negativa.

Unidades y símbolos

La unidad del SI para la carga eléctrica es el coulomb (C). La carga eléctrica se representa a menudo con el símbolo Q. Las cargas pequeñas a menudo se miden en microcoulombs (μC) o nanocoulombs (nC).

Por ejemplo, la carga de un electrón es aproximadamente -1.6 x 10-19 coulombs, y se expresa de la siguiente manera:

    Carga de un solo electrón = -1.6 x 10 -19 C

Partículas subatómicas y carga

La carga eléctrica es una propiedad inherente a ciertas partículas subatómicas:

  • Electrones: Estos tienen carga negativa.
  • Protones: Estos tienen carga positiva.
  • Neutrones: Estos no tienen carga (neutros).

El equilibrio entre protones y electrones en un átomo determina su carga total. Si hay más electrones que protones, la carga total del átomo será negativa. Por el contrario, si hay más protones que electrones, la carga total del átomo será positiva. Los átomos que no tienen carga neta son eléctricamente neutros porque tienen cantidades iguales de protones y electrones.

Ley de conservación de la carga

La ley de conservación de la carga establece que la carga total en un sistema aislado permanece constante. La carga no puede ser creada ni destruida, solo puede ser transferida de un cuerpo a otro.

Consideremos un ejemplo simple de frotar un globo con tu cabello. Antes de frotar, tanto el globo como el cabello son neutros. Al frotarlos juntos, se transfieren electrones de tu cabello al globo, dejando el globo cargado negativamente y tu cabello cargado positivamente. Aunque las cargas han sido transferidas, la cantidad total de carga permanece igual.

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb establece que la fuerza eléctrica entre dos objetos cargados depende de sus cargas y de la distancia entre ellos. Esta ley se puede expresar de la siguiente manera:

La fuerza que actúa entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

La forma matemática de la ley de Coulomb es:

    F = k * (|Q1 * Q2| / r^2)

Donde:

  • F es la magnitud de la fuerza entre las cargas.
  • Q1 y Q2 son las cantidades de las cargas.
  • r es la distancia entre los centros de las dos cargas.
  • k es la constante de Coulomb, que es aproximadamente igual a 8.99 x 10^9 N m^2/C^2.

Ejemplos de fuerza eléctrica

Para entender cómo funciona la ley de Coulomb, consideremos algunos ejemplos:

-Q +Q

En la imagen anterior hay dos cargas: una negativa y otra positiva. Según la ley de Coulomb, existe una fuerza de atracción entre estas cargas.

Campo eléctrico

El campo eléctrico se forma alrededor de un objeto cargado. Representa el espacio alrededor del objeto cargado donde otros objetos con carga experimentarán la fuerza eléctrica. La intensidad del campo eléctrico se determina por la cantidad de carga y la distancia desde la carga. El campo eléctrico está dirigido alejándose de una carga positiva y hacia una carga negativa.

El campo eléctrico E debido a una carga puntual se da con la siguiente fórmula:

    E = k * |Q| / r²

Donde Q es la carga y r es la distancia desde la carga.

+Q

Este diagrama muestra una carga positiva con líneas de campo eléctrico que apuntan hacia fuera, mostrando cómo una carga positiva ejerce una fuerza hacia afuera sobre otras cargas.

Conductores e aislantes

Los materiales pueden clasificarse según cómo permiten o dificultan el flujo de carga eléctrica a través de ellos:

  • Conductores: Estos materiales permiten que la carga eléctrica fluya fácilmente. Los conductores comunes incluyen metales como el cobre y el aluminio.
  • Aislantes: Estos materiales no permiten que la carga eléctrica fluya fácilmente. Por ejemplo, goma, madera y plástico.

Entender cómo los materiales interactúan con las cargas eléctricas es importante para diseñar circuitos y dispositivos electrónicos.

Aquí hay un ejemplo simple para explicar el comportamiento de conductores e aislantes:

Si conectamos un cable de metal (conductor) entre los dos terminales de la batería, la carga fluirá a través del cable, completando el circuito eléctrico. Sin embargo, si reemplazamos el cable de metal con una manguera de goma (aislante), la carga no fluirá y el circuito permanecerá abierto.

Electricidad estática

La electricidad estática es un fenómeno en el que la carga eléctrica se acumula en la superficie de un material. Generalmente ocurre cuando dos materiales entran en contacto y luego se separan, causando que la carga se transfiera entre ellos.

Consideremos el siguiente ejemplo cotidiano:

Cuando caminas por un suelo alfombrado y luego tocas un picaporte de metal, puedes sentir una pequeña descarga. Esta descarga ocurre porque los electrones del suelo se transfirieron a tu cuerpo. Tu cuerpo se cargó y, cuando tocaste la perilla de la puerta, que es un conductor, los electrones adicionales se movieron para neutralizar la diferencia de carga.

Conclusión

La carga eléctrica es un aspecto fundamental de la física que explica una amplia gama de comportamientos en la vida cotidiana y en la tecnología moderna. Los principios de la carga eléctrica, los campos eléctricos y las fuerzas son esenciales para comprender temas más complejos en física e ingeniería. Al comprender estos conceptos fundamentales, los estudiantes están equipados para explorar más a fondo los fascinantes campos de la electricidad y el magnetismo.


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El concepto de carga eléctrica

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