Home >Documents >1 INFORME FISIK3

1 INFORME FISIK3

Date post:17-Jan-2016
Category:
View:27 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Description:
laboratorio de fisica 3
Transcript:

CARGAS ELECTRICAS Y CUESPOS ELECTRIZADOSUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSUniversidad del Per, DECANA DE AMERICA

FACULTAD DE CIENCIAS FISICASLABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO INTEGRANTES:ALVARADO HUANCA, MANUEL AUGUSTO [13070026]CAYCHO QUIONES, JOS ANTONIO [13070031]GONZALES CARAMANTIN, CARLOS JHOZIMAR [13070098]TERREROS ROCHA, ANIBAL PERFECTO [13070202] PROFESOR:NI LA MENOR PA IDEA! EXPERIMENTO: 1, CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS HORARIO:VIERNES 4:00-6:00 P. M

Ciudad universitaria, septiembre 2014OBJETIVOS Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades de la materia llamada carga elctrica. Experimentar con la electrificacin de los cuerpos mediante los diversos procesos. Verificar la interaccin electrosttica entre cargas de igual signo y de signos opuestos. Conocer el funcionamiento y los principios fsicos de un generador electrosttico-mquina de Wimshurst y la mquina de Van de Graff.MATERIALESMARCO TEORICOCarga elctrica. La carga elctrica es un atributo de las partculas elementales que la poseen. Caracterizado por la fuerza electrosttica que entre ellas se ejerce. Dicha fuerza es atractiva si las cargas respectivas son de signo contrario, y repulsiva si son del mismo signoPrincipio de conservacin de la carga. En concordancia con los resultados experimentales, el principio de conservacin de la carga establece que no hay destruccin ni creacin neta de carga elctrica, y afirma que en todo proceso electromagntico la carga total de un sistema aislado se conserva. En un proceso de electrizacin, el nmero total de protones y electrones no se altera y slo hay una separacin de las cargas elctricas. Por tanto, no hay destruccin ni creacin de carga elctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas elctricas donde antes no haba, pero siempre lo harn de modo que la carga total del sistema permanezca constante. Adems esta conservacin es local, ocurre en cualquier regin del espacio por pequea que sea. Cuantificacin de carga elctrica. En fsica, un cuanto o cuantio (del latn Quantum, plural Quanta). Max Plank, 1900, dijo que la luz siempre viaja en pequeos paquetes llamados "quata". Denotaba en la fsica cuntica primitiva tanto el valor mnimo que puede tomar una determinada magnitud en un sistema fsico, como la mnima variacin posible de este parmetro al pasar de un estado discreto a otro. Se hablaba de que una determinada magnitud estaba cuantizada segn el valor de cunto. O sea que cuanto es una proporcin hecha por la magnitud dada. Un ejemplo del modo en que algunas cantidades relevantes de un sistema fsico estn cuantizadas lo encontramos en el caso de la carga elctrica de un cuerpo, que slo puede tomar un valor que sea un mltiplo entero de la carga del electrn. En la moderna teora cuntica aunque se sigue hablando de cubanizacin el trmino cuanto ha cado en desuso. El hecho de que las magnitudes estn cuantizadas se considera ahora un hecho secundario y menos definitorio de las caractersticas esenciales de la teora.Existen dos tipos de cargas elctricas. Se comprueba experimentalmente que cuerpos con cargas elctricas de igual tipo se repelen, mientras que los de tipo distinto carga se atraen. Los dos tipos de cargas elctricas existentes son denominados cargas positivas y cargas negativas. A un cuerpo que no est cargado elctricamente se le denomina cuerpo electrostticamente neutro, en este caso decimos que tiene igual nmero de cargas de ambos tipos.

GENERADOR ELECTROSTATICO: MAQUINA DE WIMSHURST.La mquina de Wimshurst es un generador electrosttico de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor britnico James Wimshurst (1832 - 1903). El generador electrosttico sirve para generar altas tensiones constantes, nos son peligrosas al contacto.FUNCIONAMIENTO:Durante el servicio, una carga inicialmente pequea se incrementa constantemente, por medio del proceso conocido como influencia elctrica, hasta que se alcanza la mxima tensin de servicio. Esta se ve limitada por descargas de chispa, toma de corriente y fallos de aislamiento. Para facilitar la explicacin del funcionamiento del generador electrosttico, en lugar de los discos, imaginemos que se tienen dos cilindros huecos (VER FIG. 01), que rotan en sentido opuesto alrededor de un eje comn. Luego de que la hoja B1 adquiera una carga elctrica positiva, tras el frotamiento con el pincel P2, este pasa sucesivamente a las posiciones B2 y B3. En la posicin B3 se encuentra frente a la hoja Al, la cual est puesta a tierra por medio del pincel Pl, por lo que su carga de influencia es negativa. Al mantiene esta carga negativa cuando, debido al movimiento de giro, pasa ocupar las posiciones A2 y A3. En la posicin A3 ejerce como influencia una carga positiva sobre la hoja de estao BI, la cual se encuentra ahora enfrente. Este proceso se repite constantemente, lo cual conduce a un incremento progresivo de la carga sobre las placas de estao. Al continuar el movimiento, todas las hojas B, con carga positiva, llegan hasta la escobilla S1, y a las hojas A, con carga negativa, a la escobilla S2, en donde entregan sus cargas a los electrodos con las esferas conductoras Kl y K2. Al continuar el movimiento giratorio, se producen los mismos acontecimientos con la diferencia de qu, ahora, la hoja de estao A que pasa frente a P1* tiene carga positiva, y la hoja B que pasa frente a P2* es negativa, las tensiones as generadas crecen de acuerdo con el dimetro de los discos. En realidad, los procesos que aqu se han descrito paso a paso ocurren simultneamente.Bajo los pinceles, las cargas positivas o negativas de las hojas de estao del disco 2 ejercen una influencia sobre las del disco 1. Y sta, por otra parte, influencia las cargas de las hojas de estao del disco 2, cuando stas pasan por el pincel que se encuentra enfrente. Las cargas son entonces absorbidas por las escobillas y se conducen, para su descarga, a las barras de electrodos o las botellas de Leyden por medio de las esferas conductoras. La longitud de las chispas depende del dimetro del disco.

GENERADOR ELECTROSTTICO; MQUINA DE VAN DE GRAAFF: El generador de Van de Graaff, GVG, es un aparato utilizado para crear grandes voltajes. En realidad es un electrforo de funcionamiento continuo. Se basa en los fenmenos de electrizacin por contacto y en la induccin de carga. Este efecto es creado por un campo intenso y se asocia a la alta densidad de carga en las puntas. El primer generador electrosttico fue construido por Robert Jemison Van de Graaff en el ao 1931 y desde entonces no sufri modificaciones sustanciales. Existen dos modelos bsicos de generador: a) El que origina la ionizacin del aire situado en su parte inferior, frente a la correa, con un generador externo de voltaje (un aparato diferente conectado a la red elctrica y que crea un gran voltaje) b) El que se basa en el efecto de electrizacin por contacto. En este modelo el motor externo slo se emplea para mover la correa y la electrizacin se produce por contacto. Podemos moverlo a mano con una manivela y funciona igual que con el motor. En los dos modelos las cargas creadas se depositan sobre la correa y son transportadas hasta la parte interna de la cpula donde, por efecto Faraday, se desplazan hasta la parte externa de la esfera que puede seguir ganando ms y ms hasta conseguir una gran carga.Consta de: 1.- Una esfera metlica hueca en la parte superior. 2.- Una columna aislante de apoyo que no se ve en el diseo de la izquierda, pero que es necesaria para soportar el montaje. 3.- Dos rodillos de diferentes materiales: el superior, que gira libre arrastrado por la correa y el inferior movido por un motor conectado a su eje. 4.- Dos peines metlicos (superior e inferior) para ionizar el aire. El inferior est conectado a tierra y el superior al interior de la esfera. 5.- Una correa transportadora de material aislante (el ser de color claro indica que no lleva componentes de carbono que la haran conductora). 6.- Un motor elctrico montado sobre una base aislante cuyo eje tambin es el eje del cilindro inferior. En lugar del motor se puede poner un engranaje con manivela para mover todo a mano. Funcionamiento: Una correa transporta la carga elctrica que se forma en la ionizacin del aire por el efecto de las puntas del peine inferior y la deja en la parte interna de la esfera superior.El intenso campo elctrico que se establece entre el rodillo y las puntas del peine situadas a unos milmetros de la banda, ioniza el aire. Los electrones del peine no abandonan el metal pero el fuerte campo creado arranca electrones al aire convirtindolo en plasma conductor -efecto Corona- y al ser repelido por las puntas se convierte en viento elctrico negativo. Parte superior:Las puntas del peine se vuelven positivas y las cargas negativas se van hacia el interior de la esfera.Un generador de Van de Graaff no funciona en el vaco. La eficacia depende de los materiales de los rodillos y de la correa. El generador puede lograr una carga ms alta de la esfera si el rodillo superior se carga negativamente e induce en el peine cargas positivas que crean un fuerte campo frente a l y contribuyen a que las cargas negativas se vayan hacia la parte interna de la esfera. El efecto es que las partculas de aire cargadas negativamente se van al peine y le ceden el electrn que pasa al interior de la esfera metlica de la cpula que adquiere carga negativa. Por el efecto Faraday (que explica por qu se carga tan bien una esfera hueca) toda la carga pasa a la esfera y se repele situndose en la cara externa. Gracias a esto la esfera sigue cargndose hasta adquirir un gran potencial y la carga pasa del peine al interior.

PROCEDIMIENTOUbique en la mesa de trabajo en la posicin ms adecuada la Maquina de Wimshurts y de Van de Graft.2. Revise que todo est en perfectas condiciones, cualquier anomala informe al profesor de turno. Mquina de Wimshurts3. Identifique las partes de las maquinas electrostticas.4. Gire lentamente la manivela en sentido horaria, los conductores transversales deben sealar, por arriba, hacia la izquierda y, por debajo, hacia la derecha, en un ngulo de 45, en relacin con la barra de aislamiento.5. Mantenga el interruptor, anote lo observado.6. Ahora cierre el interruptor, anota lo observado.7. Conecte las botellas de Leyden, anote lo observado. Los pasos 5,6 y 7 se efectan girando las manivelas del equipo.8. Determine la polaridad del generador electrosttico por medio de un electroscopio, este ltimo se carga con un electrodo y se toca luego con una barra de plstico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga.9. Ahora acerque una lmpara de fluorescente y anote lo observado, identifique la polaridad de las lmparas.10. Descarga de punta (figura -04); colocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, conectar la fuente de carga y transmitir la carga, anote lo observado.11. Pndulo Doble (figura-05); colocar un pndulo de bolitas de sauco en soporte con gancho, conectar a la fuente de carga y transmitir un carga a travs de esta, anote lo observado.12. Clavija de conexin en pantalla de seda;(figura-06) colocar la clavija de conexin en pantalla de seda sobre el soporte, conectar a las fuentes de carga y acrecentar lentamente la carga aplicada, anote lo observado.13. Juego de campanas;(figura -07) colocar sobre el juego de campanas, conectar a la fuente de carga aumentar lentamente la carga suministrada, anote lo observado.14. Tablero de Destellos;(figura-08) colocar el tablero de destellos en el soporte, conectar las fuentes de carga y aumentar lentamente el volumen de la carga suministrada, anote lo observado.15. Danza Elctrica;(figura-09) colocar el tablero de base sobre el soporte, colocar sobre bolitas de sauco de 5 a 8 unidades, y poner encima de la cubierta electrodos esfricos invertida, conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga suministrada, anote lo observado.16. Aparato fumvoro;(figura-10) colocar el tablero de base sobre el soporte, invertir sobre este la cubierta con electrodos de punta y conectar la fuente de carga. Hacer penetrar en la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anote lo observado.17. Carril de rodamiento con bolas;(figura-11) colocar sobre el soporte la placa de base, y el carril de rodamiento de bolas. Al hacerlo, asegrese de que los distanciadores del carril de rodamiento con bolas no caigan hacia un lado. Coloca la bola, limpia y seca, sobre la placa de base de tal manera que entre en contacto con el canto del electrodo esfrico superior. Conectar la fuente de alimentacin y suministrar lentamente la carga, anote lo observado. Mquina de Van Der Graff 18. Conecte la mquina de van der Graff, a la fuente de 250V de C.A. Tenga cuidado, si tiene dudas consulte al profesor.19. Una vez encendido, la faja vertical comenzar a girar, identifique el signo de las carga de la esfera, con la ayuda de un electroscopio, anote lo observado.20. Utilice los dispositivos efectuados en los procesos del 9 al 17. Anote lo observado.21. Acerque el electroscopio lentamente a la esfera y anote el mximo valor del ngulo que se desva las hojuelas.CUESTIONARIO1. Cmo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport?Por medio de la induccin magntica cargamos con carga positva (+) o negativa (-) a la espera de tecnoport.Lo acercamos lentamente a la mquina de Van de Graff cargada negativamente y observamos si este atrae o repele

Carga del tecnoport

Atrae el tecnoportpositva (+)

Repele el tecnoportnegativa (-)

2. En que consiste en principio de la superposicin.

El principio de superposicin o teorema de superposicin es un resultado matemtico que permite descomponer un problema lineal en dos o ms subproblemas ms sencillos, de tal manera que el problema original se obtiene como "superposicin" o "suma" de estos subproblemas ms sencillos.Se ha comprobado -tambin experimentalmente- que las fuerzas elctricas se comportan en forma aditiva, es decir; la fuerza elctrica sobre una carga q, debida a un conjunto de cargas es igual a la suma de las fuerzas que , que cada carga qi, ejerce separadamente sobre la carga q, es decir:

en que las fuerzas

3. Del experimento realizado, se puede deducir que tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?Si se puede. Solo depende de la carga de la varilla.

O de lo contrario si la varilla tuviera carga negativa, la esfera de tecnoport se cargara positivamente.

4. Enuncie los tipos de electrificacin.Formas para cambiar la carga elctrica de los cuerposSe denomina electrizacin al efecto de ganar o perder cargas elctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo elctricamente neutro. Los tipos de electrificacin son los siguientes:1. Electrizacin por contacto: Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de un cuerpo al otro y as el conductor queda cargado, positivamente si cedi electrones o negativamente si los gan.2. Electrizacin por friccin: Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales, algunos electrones son transferidos del aislante al otro material o viceversa, de modo que cuando se separan ambos cuerpos quedan con cargas opuestas.3. Carga por induccin: Si acercamos un cuerpo cargado negativamente a un conductor aislado, la fuerza de repulsin entre el cuerpo cargado y los electrones de valencia en la superficie del conductor hace que estos se desplacen a la parte ms alejada del conductor al cuerpo cargado, quedando la regin ms cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber una atraccin entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor. Sin embargo, la carga neta del conductor sigue siendo cero (neutro).4. Carga por el Efecto Fotoelctrico: Sucede cuando se liberan electrones en la superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiacin electromagntica.5. Carga por Electrlisis: Descomposicin qumica de una sustancia, producida por el paso de una corriente elctrica continua.6. Carga por Efecto Termoelctrico: Significa producir electricidad por la accin del calor.

5. Por qu en cuerpo humano es un buen conductor de electricidad? Por todos los compuestos quimicos de los cuales estamos compuestos, incluyendo el agua, la sangre y los minerales dentro de ella. Ademas de las siempre constantes pulsos electricos de nuestro sistema neurologico que esta presente en todo nuestro cuerpo. Casi el 70% del organismo consta de agua ionizada, un buen conductor de electricidad. De acuerdo con la electrofisiologa, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente elctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biolgicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que las partes ms sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estmulo elctrico producen una sensacin luminosa. Le sigue la lengua, la cual manifiesta un sabor alcalino.

6. Si tenemos un objeto cargado positivamente y lo acercamos a un electroscopio, Qu tipo de carga tiene el electroscopio?Primero observamos las laminillas juntas por la ausencia de carga.Luego acercamos un cuerpo electrizado positivamente a la bola del electroscopio, las cargas pasan a travs de la barra metlica a las laminillas (esto se da por induccin) las laminillas quedan cargadas positivamente, y por lo tanto se separan. La separacin la mediremos con la escala graduada situada en la parte inferior. Cuanto mayor sea la separacin, mayor ser el valor de la carga elctrica.

7. Qu funcin cumple las botellas de Leyden en la mquina de Wimshurst.La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas elctricas comportndose como un condensador o capacitor. La varilla metlica y las hojas de estao conforman la armadura interna. La armadura externa est constituida por la capa que cubre la botella. La misma botella acta como un material dielctrico (aislante) entre las dos capas del condensador. El nombre de condensador proviene de las ideas del siglo XIX sobre la naturaleza de la carga elctrica que asimilaban sta a un fluido que poda almacenarse tras su condensacin en un dispositivo adecuado como la botella de Leyden.Este es el principio por el cual, si un rayo cae por diferencia de potencial en un avin, este no sufrir en su interior ningn tipo de descarga ni alteracin elctrica.8. Durante el uso del generador electrosttico se percibe un olor caracterisico, investigue a que se debe.Tras aquellos experimentos percibi un olor caracterstico, nico y punzante, alrededor del generador; van Marum se refiri al mismo como el olor de la materia elctrica. Este olor era producto de la formacin de ozono, siendo el primero en describirlo cientficamente.[Es el olor a Ozono (O3) variedad alotrpica del Oxigeno (O2), que se genera a partir de l, por efecto de las chispas. Tambin se percibe cuando hay una tormenta elctrica.9. Explique el poder de las puntas, y sus aplicaciones.En Electrosttica, el poder de las puntas est ntimamente relacionado con el concepto de la rigidez dielctrica. sta es el mayor valor de campo elctrico que puede aplicarse a un aislante sin que se vuelva conductor. Este fenmeno fue descubierto hace 200 aos por Benjamin Franklin, al observar que un conductor con una porcin puntiaguda en su superficie, descarga su carga elctrica a travs del aguzamiento y por lo tanto no se mantiene electrizado.Actualmente se sabe que esto se produce debido que en un conductor electrizado tiende a acumular la carga en la regin puntiaguda. La concentracin de carga en una regin casi plana es mucho menor que la acumulacin de carga elctrica en un saliente acentuado. Debido a esta distribucin, el campo elctrico de las puntas es mucho ms intenso que el de las regiones planas. El valor de la rigidez dielctrica del aire en la porcin ms aguzada ser sobrepasado antes que en las otras regiones, y ser por ello que el aire se volver conductor y por all escapar la carga del conductor.

10. Aplicaciones de equipo de Van De GraffLas diferentes aplicaciones de esta mquina incluyen la produccin de rayos X, esterilizacin de alimentos y experimentos de fsica de partculas y fsica nuclear.- Gracias al generador podemos hacer experimentos de ruptura dielctrica en alta tensin sin peligro para el que los realiza.

11. - Su utilidad es amplia, usndose tanto en experimentos docentes como en procesos Industriales (acelerador de partculas.)12. 13.

- Existen otras variantes del generador de Van de Graaff, como son el Vivitron o el Pelletron capaces de conseguir tensiones de 30 Megavoltios.

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMOPgina 2

of 17/17
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO INTEGRANTES: ALVARADO HUANCA, MANUEL AUGUSTO [13070026] CAYCHO QUIÑONES, JOSÉ ANTONIO [13070031] GONZALES CARAMANTIN, CARLOS JHOZIMAR [13070098] TERREROS ROCHA, ANIBAL PERFECTO [13070202] PROFESOR: NI LA MENOR P…A IDEA! EXPERIMENTO: 1, CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS HORARIO:
Embed Size (px)
Recommended