Fenómenos eléctricos y magnéticos

Frotas un globo contra tu suéter de lana y, al acercarlo a la pared, se queda adherido un rato, como muestra la figura.

Explica qué le pasó al globo al frotarlo y por qué se queda pegado a la pared.

Completa la frase y pon un ejemplo de cada caso: «Dos cargas eléctricas del mismo signo se $\dots$ y dos cargas de signo contrario se $\dots$».

Frotas dos globos con el mismo paño de lana y, al soltarlos cerca el uno del otro, se separan.

1. a) ¿Qué tipo de carga han adquirido los dos globos: del mismo signo o de signos contrarios?
2. b) ¿Por qué se repelen?
3. c) Predice qué pasará si acercas uno de los globos al paño de lana.

Clasifica estos objetos en conductores o aislantes y justifica tu elección:

1. a) Una cuchara de acero.
2. b) Un borrador.
3. c) Un cable de cobre.
4. d) Un tapón de corcho.
5. e) Una moneda.

Los cables eléctricos de casa llevan cobre por dentro y una funda de plástico por fuera, como muestra el corte de la figura.

Explica qué papel tiene cada material y por qué los cables no podrían estar hechos de un único material.

Diseña un experimento sencillo para averiguar si una regla de madera es conductora o aislante usando solo una pila, un bombillo y dos cables. Describe el montaje, qué observarías en cada caso y qué concluirías.

Después de peinarte con un peine de plástico en un día seco, el peine atrae pequeños trocitos de papel aunque el papel no esté cargado. Explica cómo se ha cargado el peine y por qué puede atraer objetos ligeros sin tocarlos.

Cuelgas de un hilo dos bolitas de corcho forradas de papel de aluminio y las tocas con una varilla de plástico previamente frotada: las bolitas se separan.

1. a) ¿Por qué se repelen entre sí?
2. b) ¿Qué ocurriría si solo tocaras una de ellas con la varilla?
3. c) Sabiendo que una varilla de vidrio frotada con seda se carga positivamente, ¿cómo comprobarías el signo de la carga de tus bolitas?

Durante una tormenta, la base de las nubes se carga negativamente y el suelo queda con carga positiva, como muestra la figura.

1. a) Explica por qué acaba saltando el rayo entre la nube y el suelo.
2. b) Relaciona el rayo con los experimentos de electrización que hacemos en clase: nombra una semejanza y una diferencia.

En un día seco frotas un bolígrafo de plástico contra la manga del suéter y logras desviar un chorrito fino de agua de la llave sin tocarlo.

1. a) Explica el fenómeno.
2. b) Predice si funcionará igual de bien en un día muy húmedo y explica por qué.
3. c) ¿Funcionaría igual con una varilla metálica sujetada con la mano? Justifícalo pensando en conductores y aislantes.

Reto del tema. ¿Cómo compiten las fuerzas invisibles en tu casa? Conviértete en investigador y elabora un informe científico resolviendo este desafío:

1. Fuerza gravitatoria: Deja caer una goma de borrar desde $h = 0.8\text{ m}$, $1.2\text{ m}$ y $1.6\text{ m}$ (incertidumbre de $\pm 0.5\text{ cm}$). Cronometra cada altura tres veces con el celular (incertidumbre de $\pm 0.1\text{ s}$). Construye una tabla con tiempos medios e incertidumbres, y traza la gráfica de $h$ frente a $t^2$ para estimar la aceleración $g$.

2. Fuerzas eléctrica y magnética: Frota un bolígrafo de plástico con lana y mide con una regla la distancia máxima a la que atrae confeti de papel. Después, mide a qué distancia un imán de refrigerador logra mover un clip metálico.

3. Informe y análisis: Compara en una tabla final el alcance y las características de las tres fuerzas. Explica razonadamente cómo una pequeña carga electrostática puede vencer a la gravedad de todo el planeta levantando el papel.

Se valorará:

• Precisión en la toma de datos, tratamiento correcto de incertidumbres y elaboración rigurosa de tabla y gráfica.

• Comprensión y diferenciación clara de fenómenos gravitatorios, eléctricos y magnéticos.

• Calidad argumentativa y rigor científico en las conclusiones del informe.

Acercas dos imanes por sus polos norte. ¿Se atraen o se repelen? ¿Y si acercas el polo norte de uno al polo sur del otro? Enuncia la regla general de los polos magnéticos.

Esparcimos limaduras de hierro sobre un papel debajo del cual hay un imán. Describe el dibujo que forman las limaduras y explica qué nos muestra ese dibujo sobre el imán.

Partes un imán de barra por la mitad y tu compañero dice que te quedas con un trozo que solo tiene polo norte y otro que solo tiene polo sur. ¿Tiene razón? Justifica lo que ocurre en realidad.

Sobre una lámina con limaduras de hierro colocamos debajo dos imanes: primero enfrentando un polo norte con un sur y después enfrentando dos polos norte. Describe las diferencias que esperarías ver en el dibujo de las limaduras en cada caso y explica qué nos indican sobre las fuerzas entre los imanes.

Tienes tres barras metálicas idénticas por fuera: dos son imanes y la tercera es solo hierro sin imantar. Usando únicamente las propias barras, sin brújula ni otros objetos, explica paso a paso cómo descubrir cuál de las tres no es un imán.

¿Por qué la aguja de una brújula apunta siempre aproximadamente hacia el norte? ¿Qué tiene que ver la propia Tierra con este comportamiento?

Acercas un imán a una brújula y la aguja se desvía de su posición habitual.

1. a) ¿Por qué se mueve la aguja?
2. b) ¿Qué indica esto sobre el motivo por el que la brújula apunta al norte cuando no hay imanes cerca?

Las tarjetas con banda magnética, como las llaves de algunos hoteles, pueden dejar de funcionar si se guardan pegadas a un imán potente. Explica qué guarda la banda magnética y qué puede haberle pasado al estar junto al imán.

La Tierra se comporta como un enorme imán.

1. a) ¿Qué evidencia cotidiana lo demuestra?
2. b) Predice qué pasaría con las brújulas y con la navegación si ese magnetismo desapareciera de repente.
3. c) El polo norte magnético no coincide exactamente con el polo Norte geográfico: explica qué consecuencia tiene esto al orientarse con una brújula.

Nombra dos aparatos u objetos cotidianos que funcionen gracias a imanes (en casa, en el carro o en la escuela) y explica qué papel juega el imán en cada uno.

Un imán mueve un clip sin llegar a tocarlo, como muestra la figura.

1. a) ¿Cómo llamamos a las fuerzas que actúan sin contacto entre los cuerpos?
2. b) Compara la atracción magnética con la atracción gravitatoria: indica una semejanza y una diferencia importante.