UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
“EXPERIMENTOS DE ELECTROSTATICA II “
PRACTICA N°02 GRUPO DE PRACTICA: LUNES DE 9:00AM -11:00AM CURSO
: FISICA II
DOCENTE
:
ALUMNO
: HUANCAHUARI EVANA; Alex : CCONISLLA LAURENTE; Abrahán : MENDOZA GUILLEN; Soledad : RODRIGUEZ CAYETANO; Liz Nadia : QUISPE PINEDA; Emerson.
AYACUCHO – PERÚ 2016
“EXPERIMENTOS DE ELECTROSTATICA II “
1. OBJETIVO:
Hacer experimentos demostrativos sobre: descargas eléctricas, transporte de cargas, líneas de fuerza del campo eléctrico, jaula de Faraday y el poder de las puntas. 2. FUNDAMENTO TEORICO:
Campo Eléctrico
Las fuerzas ejercidas entre sí por las cargas eléctricas se deben a un campo eléctrico que rodea a cada cuerpo sometido a carga, y cuya intensidad está dada por la intensidad de campo E. Si ahora se encuentra una carga q dentro de un campo eléctrico (producido por otra carga), entonces actúa sobre la primera una fuerza F. Para la relación entre intensidad de campo y la fuerza es válida la fórmula: E=q.F La fuerza sobre una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico es mayor mientras mayor sea la intensidad del campo eléctrico, y mayor sea la misma carga. No obstante, el campo eléctrico no sólo se ve determinado por la magnitud de la f uerza que actúa sobre la carga, sino también por su sentido. Por tanto, los campos eléctricos se representan en forma de líneas de campo, que indican el sentido del campo. La forma de un campo eléctrico está aquí determinada por la forma geométrica de las cargas que generan el campo, al igual que por la posición que adopten entre ellas. Las líneas de campo indican, en cada punto del mismo, el sentido de la fuerza eléctrica. Al respecto, las siguientes imágenes muestran el campo eléctrico de una carga puntual positiva (izquierda) y el de una carga puntual negativa (derecha). Las líneas de campo se desplazan en este caso en forma de rayos que salen hacia el exterior a partir de la carga. El sentido de las líneas de campo (indicado por las flechas) señala, de acuerdo a la convención establecida, el sentido de la fuerza de una carga positiva (en cada caso pequeñas cargas puntuales en las imágenes); esto significa que las líneas de campo parten cada vez de una carga positiva (o del infinito) y terminan en una carga negativa (o en el infinito). La densidad de las líneas de campo indica correspondientemente la intensidad del campo eléctrico; aquí, ésta decrece al alejarse de la carga puntual.
También en el exterior del condensador circulan líneas de campo entre las placas, las mismas que, no obstante, se "curvan" y no se tomarán en cuenta en lo sucesivo. Por esta razón, se prescindió de su representación. Un cuerpo cargado eléctricamente
causa alrededor de él un campo electrostático. Para determinar y medir dicho campo en un punto cualquiera es necesario introducir en las vecindades de dicho medio otro cuerpo cargado, que llamaremos carga prueba, y medir la fuerza que actúe sobre él. La carga prueba 0 q se considera lo suficientemente pequeña de manera que la distorsión que su presencia cause en el campo de interés sea despreciable. Si se encuentran cargas positivas y negativas repartidas uniformemente sobre dos placas de metal colocadas frente a frente, en paralelo, como es el caso del condensador de placas planas paralelas, entre ambas superficies se generan líneas de campo eléctrico paralelas, como se muestra en la figura siguiente. Estas líneas de campo parten de la placa con carga positiva y terminan en la placa con carga negativa. Dado que la densidad de las líneas de campo, al interior del condensador, es igual en todas partes, la intensidad de campo eléctrico E de las placas es también igual en toda la superficie. Un campo eléctrico de esta naturaleza recibe el nombre de campo eléctrico homogéneo. Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientras que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.
Campo producido por un conductor esférico cargado. El teorema de Gauss afirma que el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual al cociente entre la carga en el interior de dicha superficie dividido entre €o.
Consideremos una esfera hueca con radio R cargada con una carga Q. la aplicación del teorema de gauss requiere los siguientes pasos:
Se denomina potencial a la diferencia de potencial entre un punto P a una distancia r del centro de la esfera y el infinito. Como el campo en el interior de le esfera conductora es cero, el potencial es constante en todos sus puntos. Para hallar el potencial en la superficie de la esfera basta hallar el área sombreada (figura de la derecha).
3. MATERIALES Y EQUIPOS:
Una placa acrílica con listones de aluminio. Cables conductoras. Máquina de wimshurt. Extintor de humo o purificador de aire. Tres plumeros electrostáticos. Jaula de Faraday. Fosforo y vela. Agujas giratorias o molinete eléctrico. Timbres electrostáticos. Placas condensadoras Aparato para demostrar el poder de las puntas.
4. PROCEDIMIENTOS:
EXPERIMENTO 1
Conectamos los extremos de la placa acrílica conductora a cada electrodo dela máquina de Wimshurt, energice la maquina Wimshurt.
En la práctica se observó que los electrones se cargaron y por ende pasan en mayor cantidad emitiendo las luces es decir las placas se polarizan emitiendo luces.
Fig.1 las placas aclíricas conectadas a la máquina de wimshurt
EXPERIMENTO 2
Con un cable cometamos el primer plumero al electrodo de la máquina de Wimshurt, energizamos, luego descargamos la máquina de Wimshurt, que sucede con el plumero? Conectamos el otro plumero al otro electrodo, energizamos , que sucede, explique el comportamiento. Descargamos la maquina Wimshurt., que sucede con los plumeros, por qué? Conectamos los dos plumeros a un mismo electrodo de la máquina de Wimshurt., que sucede, explique qué interpretación realizas a los hilos de los plumeros.
Según la teoría las cargas iguales se repelen (-,-) o (+,+) y las cargas opuestas se atraen (+,-); tal como se observa en la f igura.
Cuando se energiza el plumero con la máquina de wimshurt esta se cargan, la constatamos al observar que los hilos cargados de separan y cuando la descargamos están caen hacia abajo en señal de que se descargaron.
Fig.3 plumeros conectados Cuando conectamos dos plumeros a diferentes electrodo estás se atraen porque son de cargas opuestas. Tal como dice la teoría y lo constatamos en la clase práctica.
a un mismo electrodo de la máquina de Wimshurt
Al ser descargados los hilos de los plumeros están caen hacia abajo en señal de que ya no se encuentran cargados.
Conectamos 3 plumeros aun mismo electrodo la energizamos y observamos que estas se repelen porque son de cargas iguales. Luego la descargamos y los hilos caen hacia abajo en señal que ya no están cargados
Se conectan los plumeros a un mismo electrodo, se energizan y observamos que están se repelen porque son de cargas iguales.se cumple la teoría de la ley cargas de Columd. Lue o la descar amos los hilos caen hacia aba o en señal
Fig.2 plumeros conectados a un mismo electrodo de la máquina de Wimshurt
EXPERIMENTO 3
Disponga la jaula de Faraday sobre la mesa asilada, dentro de la jaula de Faraday ponga un plumero , pon en contacto el electrodo que tiene la jaula con el plumero, luego conecte el electrodo de la jaula de Faraday con un electrodo electrodo de la máquina de winshurt, haga un esquema e interprete lo observado.
Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, empiezan a moverse puesto que sobre ellos actúa una fuerza.
LajauladeFaraday
Fuera de la jaula de Faraday, sujete el segundo plumero a la misma altura del primero energice la máquina de winshurt, que sucede con los plumeros, explique lo observado, tendrá una aplicación práctica la jaula de Faraday?, coméntelo
Esta distribución de carga dentro del conductor genera un campo eléctrico interno de sentido opuesto al externo y de igual módulo, de modo que en el interior del conductor el campo eléctrico total es nulo. Por eso la atracción del plumero hacia el exterior
APLICACIONES
El hecho de que la carga en un conductor solo se distribuya en su superficie provee protección frente a la presencia de cargas grandes y potencialmente letales. Es así que permanecer en el interior de un auto ofrece protección del impacto de un rayo, al no penetrar la carga al interior del vehículo.
Ciertos cables utilizados en telecomunicaciones, como el coaxial, emplean un blindaje metálico para proteger al conductor interno del ruido eléctrico. El equipo utilizado para realizar resonancias magnéticas se diseña como una jaula de Faraday para prevenir que radio frecuencias externas se añadan a la información recopilada del paciente .
EXPERIMENTO 4
Disponga el arreglo de la aguja giratoria, haga un esquema. Con el cable conecte el arreglo con un electrodo de la máquina de Winshurt, energice la máquina de Winshurt, aumentando paulatinamente la velocidad de giro de la manija, Explique lo observado. ¿Qué es lo que hace que gire el molinete?
Máquina de Winshurt
Aguja giratoria
OBSERVACIÓN:
En un inicio la aguja giratoria cuando se energizo con la máquina de Winshurt, no giro. La aguja giratoria giro ya con ayuda de un impulso mecánico. El giro se debe a que se cargan positivamente las agujas y eso logra que se repelen entre agujas y se impulsen entre ellos.
EXPERIMENTO 5
Disponga el arreglo del timbre eléctrico, haga un esquema. Con el cable conecte al timbre con un electrodo de la máquina de winshurt, energice la máquina de winshurt, explique lo observado. También en este experimento utilice las placas condensadoras.
Al cargar a las cuatro campanas solo empezaron a moverse dos de ellas los cual nos muestra que la distribución o no hay una carga positiva suficiente en el medio. Caso contrario sucede cuando a la columna principal se le carga positivamente por la parte inferior y por la parte superior una carga negativa.
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EXPERIMENTO 6
A la altura de la punta de la punta del cilindro conductor ponga una vela encendida, conecte con un cable el material conductor con un electrodo de la maquina winshurt, haga el esquema, energice la maquina winshurt, observe lo que sucede con la llama de la vela. -
la sensación de viento que se siente en la punta del cilindro son transferencia de electrones. Cuando se carga al cilindro los electrones suelen irse asia la parte puntiaguda debido a la densidad que existe en la línea de acción,a medida que se va cargando se empujan entre ellos con dirección punta .
EXPERIMENTO 7
Llene de humo la vasija, dispónganlo sobre el soporte, conecte cada cable a cada electrodo de la maquina Winshurt. Energice la máquina de Winshurt, observe lo que sucede con el humo dentro de la vasija.
En este caso el humo se ha ionizado y se ha convertido en otra materia lo cual hizo que no se observe dentro de la celda.
5. CONCLUSIONES
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Se logró observar los diferentes experimentos demostrativos sobre: descargas eléctricas, transporte de cargas, líneas de fuerza del campo eléctrico, jaula de Faraday y el poder de las puntas.
6. REFERENCIAS
Francis w. Sears/ mark w. zemansky/ física general/ edición Aguilar Madrid/capitulo xxy/pag.419. - http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/campo.h tm/disponible. Alonso m. (1990). Física general II. Campos y ondas. Cap.1.Mexico. -
