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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Carga eléctrica y electricidad estática


La electricidad y el magnetismo son fuerzas fundamentales de la naturaleza y juegan un papel vital en nuestras vidas diarias. Los conceptos clave bajo estas fuerzas incluyen la carga eléctrica y la electricidad estática. Entender estos conceptos es muy importante para entender cómo funcionan muchos dispositivos eléctricos que usamos. Entendamos estas ideas de una manera detallada y fácil de comprender.

Carga eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia. Esta propiedad hace que la materia experimente una fuerza cuando se coloca en un campo electromagnético. Hay dos tipos de carga eléctrica: positiva y negativa.

Carga positiva y negativa

Los electrones (partículas con carga negativa) orbitan el núcleo del átomo. Los protones, que residen en el núcleo, tienen una carga positiva. Normalmente, un átomo tiene un número igual de protones y electrones, lo que lo hace eléctricamente neutro. Sin embargo, un desequilibrio en este número resulta en una carga eléctrica neta.

Verificación rápida: ¿Qué ocurre con un desequilibrio de carga?

Cuando se ganan o se pierden electrones, el átomo se carga:

  • Si se agregan electrones, el átomo se carga negativamente.
  • Si se eliminan electrones, el átomo se carga positivamente.

Electricidad estática

La electricidad estática se refiere a la acumulación de carga eléctrica en la superficie de un objeto. Esto ocurre porque algunos materiales permiten que los electrones fluyan entre ellos más fácilmente que otros, permitiendo que se produzca la transferencia de electrones.

Ejemplo de electricidad estática

Una demostración clásica de electricidad estática es frotar un globo contra tu cabello. Cuando frotas el globo, los electrones se transfieren de tu cabello al globo. Esto hace que tu cabello se cargue positivamente y el globo se cargue negativamente, causando que tu cabello sea atraído hacia el globo y se levante.

¿Cómo funciona la electricidad estática?

La electricidad estática se genera debido a la fricción. Cuando dos sustancias entran en contacto y luego se separan, se transfieren electrones. Si una sustancia retiene sus electrones más fuertemente que la otra, se crea un desequilibrio de carga.

Condición: Dos objetos entran en contacto Resultado: Se produce transferencia de electrones Causa: Desequilibrio de cargas eléctricas Efecto: Se produce electricidad estática

Observación de interacciones de carga

Es importante entender cómo interactúan las cargas eléctricas entre sí. Las cargas opuestas se atraen entre sí, mientras que las cargas iguales se repelen entre sí.

+-

En la imagen de arriba, vemos que una carga positiva está siendo atraída hacia una carga negativa. Es esta atracción la que mantiene unidos a los objetos con diferentes cargas.

Experimento: Observación de la electricidad estática

Materiales requeridos: Globo, paño de lana, pequeños trozos de papel.

  1. Inflar el globo y atar el extremo.
  2. Frotar el globo vigorosamente contra el paño de lana.
  3. Acercar el globo a los pequeños trozos de papel.

Observa cómo los trozos de papel se adhieren al globo. Esto sucede porque el globo se carga y ejerce una fuerza sobre los trozos de papel neutros, atrayéndolos.

Ley de conservación de la carga

Las cargas eléctricas se conservan. La carga total en un sistema aislado permanece constante. Las cargas no pueden ser creadas ni destruidas, pero pueden transferirse de un objeto a otro. Por ejemplo, cuando una vara se frota con un paño, los electrones se mueven de uno al otro, pero la carga total en el sistema vara-paño permanece constante.

Carga inicial de la vara = 0 Carga inicial del paño = 0 Carga final de la vara + Carga final del paño = 0

Conductores e insuladores

Las sustancias se clasifican como conductores o insuladores según su capacidad para permitir el flujo de carga eléctrica.

  • Conductores: Son materiales que permiten que los electrones se muevan libremente a través de ellos. Los metales como el cobre y el aluminio son buenos conductores.
  • Insuladores: Estos materiales no permiten que los electrones se muevan libremente. Por ejemplo, el caucho, el vidrio y la madera.
MetalMaderaCable

El diagrama anterior muestra la comparación de diferentes materiales y su capacidad para conducir carga eléctrica. El metal es un buen conductor, mientras que la madera es un insulador, y el cable se utiliza para conducir electricidad debido a su núcleo metálico.

Métodos de carga

Existen diferentes formas de cargar un objeto:

Carga por fricción

Esto ocurre cuando dos materiales diferentes se frotan entre sí, transfiriendo carga de un material al otro. Por ejemplo, al frotar una varilla de vidrio con seda, se transfieren electrones del vidrio a la seda.

Carga por conducción

Esto implica tocar un objeto cargado con un objeto neutro. Los electrones se transfieren entre los dos, haciendo que ambos tengan la misma carga.

Carga por inducción

Esto es cargar sin contacto directo. Cuando un objeto cargado se coloca cerca de un objeto neutro, provoca una redistribución de cargas en el objeto neutro. Si el objeto neutro está conectado a tierra, los electrones saldrán o entrarán en él, cargándolo en la dirección opuesta a la carga inducida.

Campo eléctrico

El campo eléctrico describe la fuerza por unidad de carga experimentada por una pequeña carga de prueba positiva colocada en el campo. La dirección del campo es la dirección de la fuerza ejercida sobre la carga de prueba.

Ejemplo visual de un campo eléctrico

A continuación se muestra un diagrama de una carga positiva rodeada de líneas de campo eléctrico:

+

Las líneas de campo eléctrico irradian hacia fuera de la carga positiva, mostrando la dirección en la que se moverá una carga de prueba positiva si se coloca en el campo.

Conclusión

La carga eléctrica y la electricidad estática son conceptos fundamentales en el estudio de la física. Forman la base para entender cómo interactúan eléctricamente los objetos y cómo ocurren los efectos estáticos en nuestro entorno diario. Al comprender estos conceptos, podemos apreciar y usar mejor los diversos avances tecnológicos que dependen de principios eléctricos y magnéticos.


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