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La varita eléctrica

Abracadabra: Magia eléctrica

Pictograma de una maga.Durante siglos, las y los ilusionistas han sorprendido al público con trucos aparentemente imposibles.

Hoy vas a convertirte en ilusionista eléctrico o eléctrica.

Tu misión será deslumbrar a los demás moviendo objetos sin tocarlos usando una varita mágica muy especial.

Antes ya viste que un globo podía atraer pequeños muñecos de papel.

Ahora darás un paso más: aprenderás a controlar objetos a distancia.

Tu varita será algo muy sencillo: un bolígrafo de plástico transparente (sin tinta ni tapa).

¿Te animas a probar tus trucos?

Doblegar a la serpiente

Material

Imagen del material con un trapo, un bolígrafo y una bolsa de plástico.Bolsa de plástico ligera.

Bolígrafo (varita).

Jersey o cabello seco.

Experiencia

  1. Recorta una espiral o serpiente en la bolsa de plástico.
  2. Puedes pintarle ojos y lengua.
  3. Frota la serpiente con el jersey.
  4. Frota también el bolígrafo vigorosamente con el jersey durante 15 s.
  5. Mantén la serpiente colgando de una mano y acerca la varita a la serpiente.

Observa

  • ¿La serpiente se mueve sin tocarla?
  • ¿Qué ocurre cuando acercas más la varita?

Domar una lata

Material

Imagen de una lata vacía, un bolígrafo y un trapo.Bolígrafo (varita).

Jersey o cabello seco.

Lata vacía.

Experiencia

  1. Coloca la lata tumbada sobre una superficie plana.
  2. Frota el bolígrafo vigorosamente con el jersey durante 15 s.
  3. Acerca el bolígrafo lentamente a la lata sin tocarla.

Observa

  • ¿La lata empieza a moverse sin tocarla?
  • ¿La lata sigue al bolígrafo?

El péndulo saltarín

Material

Imagen de un bolígrafo, un trapo, hilo y papel de aluminio.Hilo.

Papel de aluminio.

Bolígrafo (varita).

Jersey o cabello seco.

Experiencia

  1. Corta un trozo de hilo.
  2. Pon un extremo del hilo sobre el papel de aluminio y arrúgalo dándole forma de bola.
  3. Cuelga el hilo con la bolita de aluminio.
  4. Frota el bolígrafo vigorosamente con el jersey durante 15 s.
  5. Acerca el bolígrafo a la bolita sin tocarla.

Observa

  • ¿La bolita se acerca al bolígrafo?
  • ¿Qué ocurre cuando la toca?

Detector de magia eléctrica

Material

Para hacer un buen truco de ilusionismo, necesitas saber si tu varita tiene suficiente magia.

Los y las científicas utilizan un instrumento llamado electroscopio, capaz de detectar la electricidad estática.

Imagen de un vaso de plástico, un bolígrafo, un clip, una goma elástica, papel de aluminio y un trapo.Material que necesitas para construir tu detector:

  • frasco o vaso de plástico transparente,
  • papel de aluminio,
  • un clip o alambre,
  • goma elástica,
  • bolígrafo (varita) y
  • jersey o cabello seco.

Construcción y experiencia

Imagen del electroscopio.

  1. Estira una parte del clip.
  2. Haz dos tiras de aluminio de igual tamaño y cuélgalas de la parte doblada del clip.
  3. Haz un pequeño orificio en el centro de la base del vaso o tarro.
  4. Introduce el clip en él dejando dentro del vaso o tarro las láminas de aluminio.
  5. Fija el otro extremo del clip con una goma elástica.
  6. Frota tu varita (bolígrafo) con el jersey.
  7. Acerca tu varita al detector.

Nota: Cada vez que quieras usar tu detector, toca con el dedo el extremo del clip que sobresale del vaso o tarro.

Observa e investiga

  • ¿Qué les pasa a las tiras de aluminio cuando acercas tu varita al extremo del clip que sobresale del vaso o tarro?
  • ¿Se separan las tiras de aluminio igual si frotas poco tu varita (varita poco cargada) que si frotas mucho tu varita (varita muy cargada) con el jersey antes de acercarla al detector?
  • Cuanto más se separen la láminas de aluminio, más magia tiene tu varita.
    • ¿Qué material carga mejor tu varita: lana, papel, algodón o tu cabello?

La fuerza detrás de tus trucos

En la realización de tus trucos con la varita eléctrica viste cosas sorprendentes: eras capaz de atraer y repeler objetos a tu antojo.

Pero no era magia, sino la fuerza eléctrica en acción.

¿Y las cargas?

Cuando frotas el bolígrafo con el jersey, algunos electrones pasan de un material a otro.

  • El objeto que gana electrones queda con carga negativa (−).
  • El objeto que pierde electrones queda con carga positiva (+).
Imagen de boli que al frotarlo sobre jersey pasan electrones del jersey al boli de manera que el boli queda con carga negativa y el jersey con carga positiva.

Esto es lo que ocurría en tus experimentos:

  • Cada vez que frotabas la varita, esta se cargaba negativamente.

El jersey quedaba con carga positiva.

Atracción y repulsión

Cuando acercas tu varita cargada a otro objeto pueden ocurrir dos cosas:

  • Si el objeto tiene carga del mismo tipo, se repelen.
  • Si tiene carga del tipo contrario, se atraen.

Por eso algunos objetos se acercaban a tu varita y otros se alejaban.

¿Qué ocurrió?

Esto también explica lo que observaste en dos de los trucos:

  • En el péndulo saltarín, la bolita de aluminio primero se acercaba a la varita.
    • Cuando la tocaba, algunos electrones pasaban a la bolita y entonces quedaba con el mismo tipo de carga que la varita y salía disparada al repelerse con la varita.
  • En el electroscopio, las dos tiras de aluminio reciben carga del mismo tipo.
    • Como tienen cargas iguales, se repelen y por eso se separan.

Ley de Coulomb

Ahora ya sabes que las cargas eléctricas pueden atraerse o repelerse.

Pero, ¿de qué forma puede medir la intensidad de esa fuerza?

El físico francés Charles-Augustin de Coulomb descubrió que la fuerza de atracción o repulsión de dos cargas q1 y q2 es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, d, que las separa. Es decir:

F = k· q1·q2 d2  

La carga eléctrica se mide en el sistema internacional en culombios (C). 

Un culombio es una cantidad de carga muy grande; en los trucos que realizaste trabajaste con cargas mucho más pequeñas.

¿Qué significa?

La ley de Coulomb nos enseña dos ideas muy importantes:

  • Cuanta más carga tienen los objetos, mayor es la fuerza entre ellos.
    • El numerador de la fracción se hace más grande al aumentar la carga y, por eso, la fuerza aumenta.
    • Por eso, cuando frotabas más la varita, el efecto era mayor.
  • Cuanto más lejos están las cargas, menor es la fuerza.
    • El denominador de la fracción se hace más grande al aumentar la distancia y, por eso, la fuerza disminuye.
    • Por eso, los objetos se movían más cuando acercabas la varita.

Apoyo visual

MISMA CARGA

Imagen de dos carga positiva y, debajo, dos cargas negativas con flechas.

Se repelen

DISTINTA CARGA

Imagen de cargas de distinto signo con flechas.

Se atraen

LEY DE COULOMB

Imagen de dos esferas de gran tamaño, una con carga positiva y otra con carga negativa. Dos flechas señalan que se separan las cargas.

Más carga, más fuerza

LEY DE COULOMB

Imagen de dos esferas separadas a mayor distancia, una con carga positiva y otra con carga negativa. Dos flechas señalan que se separan las cargas.

Más distancia, menos fuerza

Pon a prueba la ley

Ahora vas a comprobar con un laboratorio virtual cómo funciona realmente la fuerza eléctrica.

  1. Entra en la simulación PhET y selecciona el apartado “Escala macro".
  2. Activa la opción "Valor de las fuerzas".
  3. Explora libremente durante unos minutos y después realiza los siguientes retos.

¿Se atraen o se repelen?

Observa que ocurre si:

  1. Pones dos cargas positivas.
  2. Pones una carga positiva y la otra negativa.
  3. Pones dos cargas negativas.

Completa:

  • Las cargas del mismo signo se  .
  • Las cargas de signo contrario se  .

¿Qué pasa si aumentas la carga?

  1. Mantén la misma distancia entre las cargas.
  2. Ahora, cambia el valor de las cargas, prueba con valores pequeños y grandes.

Completa:

  • Cuanta más carga eléctrica tienen los objetos,  es la fuerza entre ellos.
  • Cuanta menos carga eléctrica tienen los objetos,  es la fuerza entre ellos.

¿Qué ocurre al cambiar la distancia?

  1. Mantén el valor de las cargas.
  2. Ahora, separa y acerca las cargas.

Completa:

  • Cuanto mayor es la distancia entre las cargas,  es la fuerza entre ellas.
  • Cuanto menor es la distancia entre las cargas,  es la fuerza entre ellas.

Conclusión

  • Cuanta más carga eléctrica,  es la fuerza eléctrica entre los objetos.
  • Cuanta mayor distancia hay entre cargas,  es la fuerza eléctrica.
  • Las cargas iguales se  .
  • Las cargas diferentes se  .

Habilitar JavaScript

¿Dominas la magia eléctrica?

Selecciona la respuesta correcta y pulsa sobre el botón "responder".

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¿Realmente tocas las cosas?

¿Realmente tocas las cosas?

Persona tocando una mesa. Haz una prueba muy sencilla.

Pon tu mano sobre la mesa y empuja suavemente.

Sientes perfectamente que estás tocando la mesa.

Pero, en realidad, ocurre algo sorprendente: 

"Tu mano nunca llega a tocar los átomos de la mesa".

¿Qué esta ocurriendo?

Pictograma que muestra a una figura sentada tocando la mesa con la mano, en la mano hay esferas con un menos en su interior al igual que en la superficie de la mesa y una flecha hacia arriba que pone fuerza eléctrica.Los átomos de tu mano y los átomos de la mesa están rodeados de electrones.

Los electrones tienen carga negativa.

Cuando tu mano se acerca a la mesa, los electrones de ambos materiales se repelen porque tienen el mismo tipo de carga.

Es como si tu mano y la mesa estuviesen cubiertas por muchos muelles muy pequeños.

Cuando acercas tu mano a la mesa, los muelles empiezan a apretarse entre sí y cuando ya no pueden comprimirse más, empujan tu mano hacia atrás.

El verdadero origen del tacto

Tocar con un dedo a una persona. La sensación que llamas tocar no es un contacto real entre los átomos.

Lo que sientes es la fuerza eléctrica que aparece cuando los electrones de los átomos se repelen.

Esa fuerza es tan intensa que hace que los objetos parezcan sólidos.

Entonces, cuando empujas una mesa, coges un lápiz o apoyas la mano en la pared, lo que realmente estás sintiendo es una fuerza eléctrica.

Feito con eXeLearning (Nova xanela)