Top Banner
2016 2016 FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA EAP: INGENIERIA QUIMICA LABORATORIO DE FISICA III EXPERIENCIA: Nº1 TEMA: CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS. INTEGRANTES: UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS MARCOS
35

INF N°01 FISICA III

Jul 11, 2016

Download

Documents

laboratorio de fisica 3 unmsm
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: INF N°01 FISICA III

20162016

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

EAP: INGENIERIA QUIMICA

LABORATORIO DE FISICA III

EXPERIENCIA: Nº1

TEMA:

CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS.

INTEGRANTES:

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DEUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSSAN MARCOS

Page 2: INF N°01 FISICA III

OBJETIVO

Analizar los fenómenos físicos que ocurren en el proceso de cargar eléctricamente un cuerpo.Determinar el signo de la carga adquirida por un cuerpo en un proceso de electrificación.Comprobar experimentalmente la resistencia de una de las propiedades de la materia llamada carga eléctrica.Cargar un cuerpo por fricción, contacto e inducción. Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante los diversos procesos.Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signos opuestos.Conocer el funcionamiento y los principios físicos de un generador electrostática-máquina de Wimshurst   y la Maquina de Van der Graff.

MATERIALES

Barra de pvc. Barra de acetato.

Page 3: INF N°01 FISICA III

Barra de vidrio. Barra de vinilito. Paños de algodón y seda. Electroscopio. Máquina de WIMSHURST MODELO U15310. MAQUINA DE VAR DE GRAFF.

Page 4: INF N°01 FISICA III

FUNDAMENTO TEORICOEl médico inglés William Gilbert (1540-1603) observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. Además, en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos.

El descubrimiento de la atracción y repulsión de elementos al conectarlos con materiales eléctricos se atribuye a Stephen Gray. El primero en proponer la existencia de dos tipos de carga es Charles du Fay, aunque fue Benjamin Franklin quién al estudiar estos fenómenos descubrió como la electricidad de los cuerpos, después de ser frotados, se distribuía en ciertos lugares donde había más atracción; por eso los denominó (+) y (-).Sin embargo, fue solo hacia mediados del siglo XIX cuando estas observaciones fueron planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó Michael Faraday, hacia 1833, y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y la materia; acompañado de la completa descripción de los fenómenos electromagnéticos por James Clerk Maxwell.Posteriormente, los trabajos de Joseph John Thomson al descubrir el electrón y de Robert Millikan al medir su carga, fueron de gran ayuda para conocer la naturaleza discreta de la carga.

Page 5: INF N°01 FISICA III

CONCEPTOS GENERALES DE LA ELECTROSTATICA

1.ELECTRIZACIÓN: Existen tres formas de electrizar un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción.1 En estos procedimientos siempre está presente el principio de conservación de la carga y la regla fundamental de la electrostática.

a) FrotamientoEn la electrización por frotamiento, el cuerpo menos conductor retira electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado de forma negativa, y el que libera electrones queda cargado de forma positiva.

b) Contacto:

En la

electrización por contacto el cuerpo conductor es puesto en contacto con otro cuya carga no es nula. Aquel cuerpo que presente un exceso relativo de electrones los transferirá al otro. Al finalizar la transferencia los dos cuerpos quedan con carga de igual signo.

c) Inducción:En la electrización por inducción, el cuerpo inductor (cargado) es aproximado a un conductor neutro, los electrones de este último se desplazan de tal manera que se alejan o acercan al cuerpo cargado, de esta forma el conductor queda inducido

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado. La electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más completa, sentar las bases de lo que se entiende por electrostática.

Page 6: INF N°01 FISICA III

 Si una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una varilla de vidrio se frota con un paño de seda. Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa. Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544-1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar. Posteriormente Franklin al tratar de explicar los fenómenos eléctricos consideró la electricidad como un fluido sutil, llamó a la electricidad «vítrea» de Gilbert electricidad positiva (+) y a la «resinosa» electricidad negativa (-). Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que: Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen. Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otra se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado. Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica. Este fenómeno fue interpretado por Franklin introduciendo el principio de conservación de la carga, según el cual cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro, pero en conjunto no hay producción neta de carga. En términos de cargas positivas y negativas ello significa que los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro. d)LA NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

La teoría atómica moderna explica el porqué de los fenómenos de electrización y hace de la carga eléctrica una propiedad fundamental de la

Page 7: INF N°01 FISICA III

materia en todas sus formas. Un átomo de cualquier sustancia está constituido, en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa formada por electrones. El núcleo está formado por dos tipos de partículas, los protones, dotados de carga eléctrica positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del protón. Tanto unos como otros se hallan unidos entre sí por efecto de unas fuerzas mucho más intensas que las de la repulsión electrostática -las fuerzas nucleares- formando un todo compacto. Su carga total es positiva debido a la presencia de los protones. Los electrones son partículas mucho más ligeras que los protones y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón. Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los electrones respecto del núcleo hacen que éstos se muevan en torno a él en una situación que podría ser comparada, en una primera aproximación, a la de los planetas girando en torno al Sol por efecto, en este caso de la atracción gravitatoria. El número de electrones en un átomo es igual al de protones de su núcleo correspondiente, de ahí que en conjunto y a pesar de estar formado por partículas con carga, el átomo completo resulte eléctricamente neutro. Aunque los electrones se encuentran ligados al núcleo por fuerzas de naturaleza eléctrica, en algunos tipos de átomos les resulta sencillo liberarse de ellas. Cuando un electrón logra escapar de dicha influencia, el átomo correspondiente pierde la neutralidad eléctrica y se convierte en un Ion positivo, al poseer un número de protones superior al de electrones. Lo contrario sucede cuando un electrón adicional es incorporado a un átomo neutro. Entonces el Ion formado es negativo  e) ELECTRICIDAD.- La palabra Electricidad deriva de "electrón" que quiere decir "ámbar". Es un agente natural que se manifiesta por atracciones y repulsiones de masa cargadas de electrones o masas deficitarias de electrones. f) ELECTROSTATICA.- Es la parte de la Física que estudia a las cargas eléctricas en reposo (masa de electrones ganada o cedida).

Aproximadamente 6 siglos antes de Cristo vivió Thales, nacido en la ciudad de Mileto (antigua ciudad de Asia Menor con puerto en el mar Egeo. Fue sede de la escuela filosófica de Jonia, Grecia).Según la historia científica, parece que fue Thales quien descubrió que frotando una barra de AMBAR con un paño, atraía objetos muy livianos como pedazos de papel o plumas. Posteriormente, a este fenómeno se le llamo Electricidad, derivado de "electrón", que en griego quiere decir ámbar. g)CARGA ELÉCTRICA.- Se llama carga eléctrica a la masa de electricidad

ganada o perdida por un cuerpo cualquiera; por eso hay dos clases de electricidad:

 

Page 8: INF N°01 FISICA III

h)ELECTRICIDAD POSITIVA O VITREA.- Es la que aparece en una barra de vidrio al ser frotada por una tela de seda, debido a que los electrones de los átomos superficiales del vidrio han pasado a la tela de seda y la barra de vidrio ha quedado deficitaria en electrones, por consiguiente, cargada de protones o con electricidad positiva.

 i) ELECTRICIDAD NEGATIVA O RESINOSA.- Es la que aparece en una

barra de resina (o plástico) cuando se frota con una tela o lana, debido a que los electrones debido a que los electrones de la lana han pasado a la resina; la lana se ha quedado deficitaria de electrones y la barra de resina ha quedado cargada de electrones o con electricidad negativa.

  LEYES DE LA ELECTROSTÁTICA 

A. Primera ley de la electrostática 

“Los cuerpos con cargas diferentes se atraen, cuerpos con cargas iguales se repelen"

 B. Segunda ley de la electrostática (LEY DE COULOMB)

 “La fuerza de atracción o repulsión en la línea que une los centros entre dos cargas electrostáticas, es directamente proporcional al producto de su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus

centros"

 

Page 9: INF N°01 FISICA III

GENERADORES ELECTROSTATICOS

MAQUINA DE VAN DER GRAAFF

El generador de Van der Graaff El generador de Van der Graaff (máquina electrostática), fue ideada por Robert J. Van der Graaff en 1929, con el fin de generar voltajes elevados para experimentos en Física Nuclear, aunque la idea base de la máquina, puede ser originaria alrededor de los años 1800. El generador de Van der Graaff clásico, consiste en un cinturón aislante, motorizado, que transporta carga a un terminal hueco, dentro del terminal, la carga es recolectada por un peine metálico que se aproxima al cinturón y transferida a la superficie exterior mediante contactos. Las cargas, en el dispositivo original, se transfieren al cinturón aislante, mediante un dispositivo electrónico de alto voltaje en continua. La máquina original era doble, con dos terminales cargados de signo opuesto. El sistema de excitación puede construirse de muchas formas diferentes, la original, usando un excitador electrónico, es la más adecuada.

Partes:

Cilindro de PVC en el interior de la esfera que por fricción con la banda móvil se carga negativamente Banda móvil de material dieléctrico que une los rodillos y transporta la carga.

Dos peines metálicos sujetados a la estructura y cercanos a los rodillos.

Page 10: INF N°01 FISICA III

Una esfera conductora hueca donde se almacenan las cargas Estructura aislante que soporta la esfera.

Rodillo metálico en la parte inferior que unido al eje del motor mueve la cinta.

Funcionamiento del generador de van der graaff:

Hemos estudiado cualitativamente como se produce la electricidad estática, cuando se ponen en contacto dos materiales no conductores. Ahora explicaremos como adquiere la cinta la carga que transporta hasta el terminal esférico.

En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie de la polea y la cinta están hechas de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.

Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor

Supongamos que hemos elegido los materiales de la cinta y de la superficie del rodillo de modo que la cinta adquiera una carga negativa y la superficie de la polea una carga positiva, tal como se ve en la figura.

Page 11: INF N°01 FISICA III

Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta.

Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su

superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo.

La polea superior E actúa en sentido contrario a la inferior F. No puede estar cargada positivamente. Tendrá que tener una carga negativa o ser neutra (una polea cuya superficie es metálica).

Existe la posibilidad de cambiar la polaridad de las cargas que transporta la cinta cambiando los materiales de la polea inferior y de la cinta. Si la cinta está hecha de goma, y la polea inferior está hecha de nylon cubierto con una capa de plástico, en la polea se crea una carga negativa y en la goma positiva. La cinta transporta hacia arriba la carga positiva. Esta carga como ya se ha explicado, pasa a la superficie del conductor hueco.

Si se usa un material neutro en la polea superior E la cinta no transporta cargas hacia abajo. Si se usa nylon en la polea superior, la cinta transporta carga negativa hacia abajo, esta carga viene del conductor hueco. De este modo, la cinta carga positivamente el conductor hueco tanto en su movimiento ascendente como descendente.

Page 12: INF N°01 FISICA III

LA MÁQUINA DE WIMSHURST

La máquina de Wimshurst es un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el efecto triboeléctrico, en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.

Estas máquinas pertenecen a una clase de grupos de generadores, que crean cargas eléctricas por inducción electrostática. En un principio las máquinas de esta categoría fueron desarrolladas por Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss (1880). Las máquinas más antiguas son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. La máquina de Wimshurst no tiene este defecto.

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en

Page 13: INF N°01 FISICA III

forma exponencial hasta que la tensión de ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa.La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesaria para crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina determina la salida de voltaje maxima que se puede alcanzar. La chispa de energía acumulada se puede aumentar mediante la adición de un par de frascos Leyden, un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las placas conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con las placas exteriores entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del disco de longitud y varias decenas de microamperes.

Descripción y datos técnicos:

Page 14: INF N°01 FISICA III

El generador electrostático consta de dos discos de cristal acrílico, de igual tamaño, montados sobre un eje horizontal, paralelamente y con escasa distancia entre sí. El accionamiento de los discos se realiza independientemente el uno del otro, por medio de correas de accionamiento, a través de poleas y una manivela. Una correa se desplaza de manera cruzada, por lo cual los discos giran en sentido opuesto. La cara externa de los discos está ocupada circularmente por hojas de estaño. Frente a cada disco, se ha fijado un conductor transversal, girable, con dos pinceles de metal, que frotan las hojas de estaño.

Para la toma de corriente se emplean dos escobillas fijadas a un estribo, en el extremo del listón de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable y debe ser de algunos milímetros. Éstas se encuentran conectadas con las barras de electrodos, cuyos extremos tienen forma de doble esfera y entre las que se efectúa la descarga de chispas.

Diámetro de los discos: 310 mm Longitud de chispa: 120 mm (máximo) Dimensiones: 360 mm x290 x450 mm Corriente de cortocircuito: 30 µA (aproximadamente)

Page 15: INF N°01 FISICA III

Funcionamiento:La teoría de esta máquina es algo compleja, consistiendo lo fundamental en que al girar por el manubrio los discos en sentido opuesto el uno del otro, el roce de los sectores con las escobillas produce por inducción en éstas una carga inicial a expensas de la cual, y por inducción, se electrizan los discos con electricidad de nombre contrario en las dos mitades de cada disco, y en cada sector del uno y el correspondiente del otro: de este modo mantenidas las cargas contrarias en cada sector y su opuesto, que marchan en sentido inverso, al pasar por los peines atrae, para su neutralización, la electricidad de nombre contrario, y los conductores quedan así cargados, el uno con electricidad positiva y el otro con negativa, con lo cual se recoge el fluido de signos contrarios en cada peine colector, pasando a las escobillas, entre las que se hace saltar la chispa en la descarga.

Page 16: INF N°01 FISICA III

PROCEDIMIENTOA.- Ubicamos en la mesa de trabajo en la posición más adecuada la máquina de Wimshurst y de Van De Graff

B.- Experimentamos la interacción entre las barras cargadas y las esferas de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico.

A-1 MAQUINA DE WIMSHURST

03. Identificamos las partes de las maquinas electrostáticas

04. Giramos lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversales deben señalar, por arriba, hacia la izquierda y, por debajo, hacia la derecha, en un ángulo de 45º, en relación con la barra de aislamiento.

05. Mantuvimos el interruptor de aislamiento abierto y anotamos lo observado.

Al mantener el interruptor abierto y girar la manivela en sentido horario podemos apreciar que se produce una descarga de chispas por la palanca de acoplamiento.

06. Ahora cerramos el interruptor y anotamos lo observado

De igual manera al mantener el interruptor cerrado se aprecia una descarga de chispas

07. Conectamos las botellas de Leyden y anotamos lo observado. Los pasos observados 5, 6 y 7 se efectúan girando las manecillas del equipo.

08. Determinamos la polaridad del generador electrostático por medio de un electroscopio, este último se carga con un electrodo y se toca luego con una barra de plástico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga.

09. Ahora acercamos una lámpara de fluorescente y anotamos lo observado, identificando la polaridad de las lámparas.

No se realizó este paso por falta de materiales.

Page 17: INF N°01 FISICA III

10.- Descarga de punta; colocamos la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, conectando la fuente descarga y transmitimos la carga, anotamos lo observado.

Se observa que las agujas empiezan a girar en sentido anti horario.

11.-Pendulo doble; colocamos un péndulo de bolitas de sauco en soporte con gancho, conectándolo a la fuente de carga y transmitiendo una carga a través de esta, anotando lo observado.

Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre sí, es decir se repelen.

12.- Clavija de conexión en pantalla de seda; colocamos la clavija de conexión en pantalla de seda sobre el soporte, conectándolo a las fuentes de carga y acrecentando lentamente la carga aplicada, anotamos lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales.

13.- Juego de campanas; colocamos sobre el juego de campanas, conectamos la fuente de carga y aumentamos lentamente la carga suministrada, anotamos lo observado.

Se observa que los péndulos se repelen y durante una fracción de segundo se pegan a las campanas y generan electricidad en contacto.

14.-Tablero de destellos; colocamos el tablero de destellos en el soporte, conectamos las fuentes de carga y aumentamos lentamente el volumen de la carga suministrada, anotando lo observado.

Se observa que el tablero presenta destellos de luz. Estos destellos son bastante pequeños pero se presentan en todo el tablero.

15.-Danza eléctrica; colocamos el tablero de base sobre el soporte, colocando sobre el bolitas de sauco de 5 a 8 unidades y pusimos encima de la cubierta con electrodos esféricos invertida, conectando la fuente de carga y aumentamos lentamente la cantidad de carga suministrada, anotando lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales.

Page 18: INF N°01 FISICA III

16.- Aparato fumívoro; colocamos el tablero de base sobre el soporte, invirtiendo sobre este la cubierta con electrodos de punta y conectamos la fuente de carga. Hacemos penetrar en la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anotamos lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales.

17.- Carril de rodamiento con bolas; Colocamos sobre el soporte la placa de base, y el carril de rodamiento de bolas. Al hacerlo, nos aseguramos de que la distancia de carril de rodamiento con bolas no caiga hacia un lado. Colocamos la bola, limpia y seca, sobre la placa de base de tal manera que entre en contacto con el canto del electrodo superior. Conectamos la fuente de alimentación y suministrar lentamente la carga, anotamos lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales.

A-2 MAQUINA DE VAN DER GRAFF

18.- Conectamos la máquina de Van Der Graff, a la fuente de 250V de C.A. tuvimos cuidado.

19.- Una vez encendido, la faja vertical comenzara a girar, identificamos el signo de las carga de la esfera, con la ayuda de un electroscopio.

20.-Utilizamos los dispositivos efectuados en los procesos del 9 al 17, anotando lo observado.

Se observa que las agujas empiezan a girar.

Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre si.

Se observa que los péndulos se alejan poco.

Se observa que el tablero presenta destellos de luz pero frágilmente.

21.- Acercamos el electroscopio lentamente a la esfera y anotamos el máximo valor del ángulo que se desvía las hojuelas.

El máximo valor del ángulo observado que se desvía las hojuelas es de 90º

B. PENDULO ELECTRICO

Page 19: INF N°01 FISICA III

1. Acercamos cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico, muestra la ilustración.

Se observa que las bolitas de tecnoport se repelen con la barra de vinilito.

2. Frotamos la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos a la esfera de tecnoport. Repetimos la operación frotando la barra de vinilito. Anotamos lo observado.

Cuando frotamos la barra de acetato y la acercamos a las esferas de tecnoport, no hubo reacción alguna.

Todo lo contrario sucedió con la barra de vinilito, que género atracción.

3. Pusimos frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los péndulos eléctricos. A continuación frotamos la barra de vinilito con el paño de lana, luego tocamos la esfera 1 y a la esfera 2. Anotamos lo observado.

Se observa que las bolitas de tecnoport se atraen con la barra. Pero entre ellas se repelieron, después de sacar la barra.

4. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilito con el paño de lana y tocamos la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con la barra de vinilito. Anotamos lo observado.

Con respecto a la esfera 1, no se obtuvo ninguna reacción.

Y en la esfera 2 se observó una fuerza de atracción.

5. Asignamos el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los paso 3 y 4.

Page 20: INF N°01 FISICA III

Cuando las esferas se repelen, tienen carga positiva, es decir la misma carga.

Cuando se atraen tienen carga negativa, es decir diferentes cargas.

6. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos a la esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que no hubo reacción.

7. Frotamos nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego la acercamos a la esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que se atraen.

8. Acercamos sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acercamos sin tocar, la barra de vinilito a la esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que las esferas se juntas a la barra.

9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo esta electrizado o no lo está. Acercamos la barra de acetato previamente frotada Con el paño de seda a la esfera metálica del electroscopio. Anotamos las observaciones.

Se observa que la barra se encuentra cargada.

10. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, colocamos un dedo de su mano sobre la esfera. Anotamos lo observado.

Se observa que no hay ninguna reacción.

Page 21: INF N°01 FISICA III

11. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, retiramos el dedo que se había colocado sobre ella. Anotamos lo observado.

Se observa que no hay ninguna reacción.

12. Retiramos la barra de acetato de la vecindad de la esfera metálica. Anotamos lo observado.

Se observa que no hay ninguna reacción.

13. Repetimos los pasos 7, 8,9 y 10 con la barra de vinilito que ha sido previamente frotada con el paño de lana.

Se observa que hay reacción. Se observa que hay reacción. Se observa que la barra está cargada. Se observa que hay reacción.

CUESTIONARIO1. ¿Cómo puede usted determinar el signo de las cargas de

las esferas de tecnoport?

Por medio de la inducción magnetica cargamos con carga positva (σ+) o negativa (σ-) a la espera de tecnoport.

Page 22: INF N°01 FISICA III

- Lo acercamos lentamente a la máquina de Van de Graff cargada negativamente y observamos si este atrae o repele

Carga del trecnoportAtrae el tecnoport positva (σ+)Repele el tecnoport negativa (σ-)

2. En que consiste en principio de la superposición.

El principio de superposición o teorema de superposición es un resultado matemático que permite descomponer un problema lineal en dos o más subproblemas más sencillos, de tal manera que el problema original se obtiene como "superposición" o "suma" de estos subproblemas más sencillos.

Se ha comprobado -también experimentalmente- que las fuerzas eléctricas se comportan en forma aditiva, es decir; la fuerza eléctrica 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.

Page 23: INF N°01 FISICA III

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

4. Enuncie los tipos de electrificación.

Formas para cambiar la carga eléctrica de los cuerpos

Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Los tipos de electrificación son los siguientes:

1. Electrización 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 así el conductor queda cargado, positivamente si cedió electrones o negativamente si los ganó.

2. Electrización por fricción : Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales, algunos electrones son transferidos

Page 24: INF N°01 FISICA III

del aislante al otro material o viceversa, de modo que cuando se separan ambos cuerpos quedan con cargas opuestas.

3. Carga por inducción : Si acercamos un cuerpo cargado negativamente a un conductor aislado, la fuerza de repulsión entre el cuerpo cargado y los electrones de valencia en la superficie del conductor hace que estos se desplacen a la parte más alejada del conductor al cuerpo cargado, quedando la región más cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber una atracción 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 Fotoeléctrico : Sucede cuando se liberan electrones en la superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiación electromagnética.

5. Carga por Electrólisis : Descomposición química de una sustancia, producida por el paso de una corriente eléctrica continua.

6. Carga por Efecto Termoeléctrico : Significa producir electricidad por la acción del calor.

5. ¿Por qué 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

Page 25: INF N°01 FISICA III

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 electrofisiología, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente eléctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biológicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que las partes más sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estímulo eléctrico producen una sensación luminosa. Le sigue la lengua, la cual manifiesta un sabor alcalino.

6. Si tenemos un objeto cargado positivamente y lo acercamos a un electroscopio, ¿Qué 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 través de la barra metálica a las laminillas (esto se da por inducción) las laminillas quedan cargadas positivamente, y por lo tanto se separan. La separación la mediremos con la escala graduada situada en la parte inferior. Cuanto mayor sea la separación, mayor será el valor de la carga eléctrica.

7. Qué función cumple las botellas de Leyden en la máquina de Wimshurst.

La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas eléctricas comportándose como un condensador o capacitor. La varilla metálica y las hojas de estaño conforman la armadura interna. La armadura externa está constituida por la capa que cubre la botella.

Page 26: INF N°01 FISICA III

La misma botella actúa como un material dieléctrico (aislante) entre las dos capas del condensador. El nombre de condensador proviene de las ideas del siglo XIX sobre la naturaleza de la carga eléctrica que asimilaban ésta a un fluido que podía almacenarse tras su condensación 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 avión, este no sufrirá en su interior ningún tipo de descarga ni alteración eléctrica.

8. Durante el uso del generador electrostático se percibe un olor caracterisico, investigue a que se debe.

Tras aquellos experimentos percibió un olor característico, único y punzante, alrededor del generador; van Marum se refirió al mismo como «el olor de la materia eléctrica». Este olor era producto de la formación de ozono, siendo el primero en describirlo científicamente.[

Es el olor a Ozono (O3) variedad alotrópica del Oxigeno (O2), que se genera a partir de él, por efecto de las chispas. También se percibe cuando hay una tormenta eléctrica.

9. Explique el poder de las puntas, y sus aplicaciones.

En Electrostática, el poder de las puntas está íntimamente relacionado con el concepto de la rigidez dieléctrica. Ésta es el mayor valor de campo eléctrico que puede aplicarse a un aislante sin que se vuelva conductor. Este fenómeno fue descubierto hace 200 años por Benjamin Franklin, al observar que un conductor con una porción puntiaguda en su superficie, descarga su carga eléctrica a través 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 región puntiaguda. La concentración de carga en una región casi plana es mucho menor que la acumulación de carga eléctrica en un saliente acentuado. Debido a esta distribución, el campo eléctrico de las puntas es mucho más intenso que el de las regiones planas. El valor de la rigidez dieléctrica del aire en la porción más aguzada será sobrepasado antes que en las otras regiones, y será por ello que el aire se volverá conductor y por allí escapará la carga del conductor.

Page 27: INF N°01 FISICA III

10. Aplicaciones de equipo de Van De Graff

Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.

- Gracias al generador podemos hacer experimentos de ruptura dieléctrica en alta tensión sin peligro para el que los realiza.

11. - Su utilidad es amplia, usándose tanto en experimentos docentes como en procesos Industriales (acelerador de partículas.)

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.

Page 28: INF N°01 FISICA III

CONCLUSIONES 

o Existen cuerpos que pueden cargarse positivamente y otros que pueden cargarse negativamente.

o Los cuerpos al encontrarse en diferente cantidad de carga tienden a equilibrar su carga.

o Materiales como el vidrio y la lana se carga de una forma positiva.

o Materiales como la resina y la seda se carga de una forma negativa.

o La electricidad estática es quizá la forma de electricidad más antigua conocida por el hombre.

o Algunos materiales son más difíciles de cargar (Vidrio) debido a su naturaleza fría. (Los elementos que se calientan más rápidamente son los que se cargan más rápidamente), como el acetato.

o Los rayos que se presencian en una tormenta es la manifestación de cargas eléctricas que se descargan por un medio húmedo.

Page 29: INF N°01 FISICA III