UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL INGENIERÍA AGRÍCOLA
PRÁCTICA N: 02 EXPERIMENTOS ELECTROSTATICOS I Y II PROFESOR DE PRÁCTICA
: Lic. Jiménez Arana, Julio
ALUMNOS
: Vilca Huaripaucar, Pavel R. : Salcedo Tupia, Sonia Rebeca : Tomaylla Núñez, Javier Beto
DIA: Jueves FECHA DE EJECUCIÓN
HORA: 7 – 9am : 25-05-2017 AYACUCHO – PERÚ
- 2017 -
EXPERIMENTOS ELECTROSTATICOS I
FUNDAMENTO TEORICO
todos los cuerpos en la
naturaleza están formados por átomos, a su vez estos átomos están compuesto fundamentalmente por electrones, protones, neutrones; estas dos últimas partículas se encuentran en el núcleo del átomo. mientras los electrones están girando alrededor del núcleo del átomo. se asume por convención que los electrones tienen una carga negativa elemental: = 1.610−9 y los protones una carga positiva elemental igual a: + = 1.610−9 .
una carga eléctrica es siempre múltiplo de estas cargas elementales. Así que un cuerpo estará cargado cuando tiene exceso o defecto de electrones. Un átomo de un elemento uno o más estratos en la que están colocados sus electrones según la ley: = 2 ; dependiendo de su complejidad. Pero en caso de tener más de dos estratos, el ultimo se satura siempre con un máximo de 8 electrones; este último estrato es la que determina la característica eléctrica y química del elemento. Todo átomo trata de conservar su estado neutro (igual número de cargas positivas y negativas); pero por una causa externa se presentan condiciones por las que se alteran equilibrio eléctrico, el átomo siempre trata de llegar a un estado en el cual su ultimo estrato siempre se sature; por lo que los átomos que tienen menos de 4 electrones en su última capa lo ceden lo cierta facilidad; mientras que aquellos que tiene más de 4 electrones, tratan de captar los faltantes para saturar su ultimo estrato. La primera ley electrostática es la atracción de cargas distintas y repulsión de cargas iguales. Si el un objeto cargado previamente se acerca a otro neutro, obliga a este último a una polarización y desplazamiento de cargas contrarias hacia la zona más próxima al cuerpo cargado. Si se retira el cuerpo cargado del cuerpo inducido, este vuelve a reordenar sus cargas siendo nuevamente neutro. El grado de dificultad que presenta los átomos de una sustancia para desprenderse de sus electrones superficiales ha dado origen a una clasificación de las sustancias en conductores (los que pierden con facilidad sus electrones superficiales), semiconductores y aisladores (que ejercen una fuerte atracción sobre sus electrones superficiales). La facilidad o dificultad del transporte de cagas a través de un cuerpo está relacionado con la cantidad de cargas libres existentes en el cuerpo. Existe tres formas de electrizar un cuerpo: por fricción, por contacto o por inducción. Se puede cargar un objeto por frotación, atracción o por inducción cuando se frota una varilla de vidrio con un trozo de seda, el vidrio sede electrones quedando cargado positivamente. El papel de la frotación es aumentar el área de contacto entre los cuerpos, lo importante es el contacto estrecho. Si un objeto cargado previamente es puesto en contacto con otro neutro, le transfiere parte de su carga logrando que ambos tengan la misma cantidad de cargas.
a) Dos objetos con cargas de signo opuesto se atraen; b) Dos cuerpos con cargas del mismo signo se repelen En 1909, Robert Millkan (1886 - 1953), demostró que la carga eléctrica esta cuantizada, es decir, que siempre se presenta en la naturaleza como un múltiplo entero de la unidad fundamental de la carga eléctrica del electrón = 1.610−9 . entonces podemos escribir: = , donde n es un numero entero.
Los conductores son materiales en los cuales las cargas eléctricas se mueven libremente por todo su volumen, mientras que los aisladores o malos conductores son aquellos en los cuales sus cargas eléctricas no se mueven con facilidad. Cuando estos materiales son cargados por frotamiento, solo el área que se frota se carga y esta no se mueve en otras regiones del material. En cambio, cuando un conductor es cargado en una pequeña región, la carga eléctrica se distribuye sobre toda la superficie del conductor.
OBJETIVO Hacer experimentos demostrativos sobre producir carga eléctrica por frotación, identificar el tipo de carga de objetos cargados, generadores de carga, transferencia de carga, atracción y repulsión electrostática y el condensador de placas planas.
MATERIALES E IQUIPOS
Electroscopio y esferas conductores. Máquina de wimschurst. Generador de vam de graaff. Varillas de ebonita. Varilla de vidrio. Cables conductoras Tela (franela).
PROCEDIMIENTOS EPERIMENTO 1
Tome un pedazo de papel periódico y rompa en pedacitos muy pequeños y luego coloque en una pequeña región sobre la mesa.
Tome la varilla de ámbar o de vidrio; frote con la franela y luego acerque el extremo frotado hacia pedacitos de papel. Observe el fenómeno. Explique la atracción y la repulsión del pedacito de parel por la varilla.
A ambas varillas se le frota y se le acerca a los pedacitos de papel periodico y sucede que al acercarlas el papel periodico se siente atraido y se pega a la varilla y luego es luego vuelve a alejarse. Es por :
Al momento de frotar con con la franela estos vuelven cargarse positivamente por ello su campo magnerico aunmenta por ello atrae a l papel de periodico que tiene una carga negativa por ello que se atraen Pero luego ocurre la repulsion por ello es rechazada . Al momento de acercalas al electroscopio las laminillas del electroscopio es de carga negativa cosa que la varillas estan cargadas porhaber sido frotado con la franela y hace al poner en contacto este hace mover las agujas del electroscopio.
EPERIMENTO 2
Use la máquina de van de graff para cargar una esfera conductora.
El generador 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. En la figura, se muestra un esquema del generador. Un conductor metálico hueco A de forma aproximadamente esférica, está sostenido por soportes aislantes de plástico, atornillados en un pie metálico C conectado a tierra. Una correa o cinta de goma (no conductora) D se mueve entre dos poleas E y F. La polea F se acciona mediante un motor eléctrico. Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy próximas, pero no tocan a la cinta. Si conectamos a la esfera algo poco pesado, mechón de pelo, unos copos de cereales, etcétera), al adquirir carga del mismo signo estos cuerpos se repelen y los pelos se ponen de punta, los copos salen volando. Ponga en contacto al borde superior del electroscopio y observe el fenómeno. Explique la separación de la aguja. Cuando un conductor cargado se coloca en contacto con el interior de un conductor hueco, toda la carga del primer conductor se transfiere al conductor hueco y su potencial, sin límite, repitiendo el proceso.
Los generadores de Van Graaff pueden producir diferencias de potencial tan altas como 20 millones de voltios. 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 conecten.
Análisis de resultados:
Se usó el conductor esférico para ello se tomó con la mano y sujetándolo se tenía que acercarse con cuidado hasta tocar la parte esférica de la máquina de van de graff en ese momento se produce una forma de chispas lo cual no indica que los cuerpos son de cargas opuestas por ello se atraen y se carga, pero este se descarga a la tierra pues la persona estuvo contacto con el suelo.
Entonces cuando se carga se le acerca al electroscopio como la esfera está cargada este hace o produce un movimiento de las agujas del electroscopio hasta que el electroscopio se carga marcando un determinado ángulo. El sentido del movimiento de la aguja del electroscopio fue de antihorario, ye recalcara también que cuando la esfera se puso en contacto al electroscopio sin haberlo puesto en contacto no hubo ningún movimiento de las agujas del electroscopio es porque la esfera no recibido ninguna carga por ello es neutro. Para neutralizar el electroscopio se toma con la mano y se descarga pues la persona este contacto con el suelo y también se neutraliza. ¿Cuando se le acerca la esfera conductora al electroscopio se lejos que sucede? Existe una separación entre las laminillas y adquiere una carga de sentido opuesto donde existe repulsión.
EPERIMENTO 3
Sobre el soporte aislante coloque una esfera conductora A. Cargue otra esfera B con la máquina de van de graff y acérquelo sin tocar. Al otro extremo de la esfera A tóquelo rápidamente con el dedo finalmente pruebe que la esfera A esta cargada.
En este experimentos pudo observar que cuando uno de mis compañeros realizo este procedimiento al momento de tocar el cuerpo estaba cargada y se producía una pequeña chispa todo ello es porque la persona y la máquina de van de graff tienen cargas contrarias por ello se produce la carga, pero en la misma practico pero con una de mis compañeras con el mismo procedimiento lo cual no se producía la que paso con e l compañero por lo podemos decir que poseían cargas iguales cosa no había ninguna atracción y por eso era mínima la transferencia de cargas.
DISCUSIONES, CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS Conclusiones: En las electrizaciones por frotamiento, la carga que se obtiene es directamente proporcional al número de electrones que se encuentra en su última capa de distribución eléctrica. 2. Se demostró experimentalmente que la teoría observada en la clase se cumple físicamente. 3. Se demostró experimentalmente que las cargas de signo opuesto se atraen y las cargas de signos opuestos se repelan. 1.
SUGERENCIAS
Manipular con mucho cuidado los materiales del laboratorio para poder evitarse daños físicos tanto personales como materiales. Sugerimos frotar las varillas correspondientes con la tela de seda o lanilla en un solo sentido pues si no se corre el riesgo de no adquirir los resultados esperados
EXPERIMENTOS ELECTROSTATICOS II FUDAMENTO TEORICO Las líneas del campo eléctrico están relacionadas con el campo eléctrico, donde el vector campo eléctrico E es tangente a la línea de campo eléctrico en cada uno de sus puntos, de igual manera el número de líneas por unidad de área que pasan por una superficie perpendicular a las líneas de campo es proporcional a la magnitud del campo eléctrico en esa región. Reglas que siguen para trazar las líneas del campo eléctrico:
Las líneas del campo eléctrico comienzan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas. Las líneas se dibujan simétricamente saliendo o entrando en la carga. El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa, es proporcional a la carga. No pueden cursarse nunca dos líneas de campo eléctrico.
Las líneas de campo para dos partículas cargadas de igual magnitud, pero de signo opuesto (dipolo eléctrico). Líneas de campo en la vecindad de dos cargas positivas iguales.
MATERIALES E IQUIPOS
Cables conductores máquina de wimchurt Extintor de humo o purificador de aire. Fosforo y vela Agujas giratorias. Timbres electrostáticos. Un cigarrillo
EPERIMENTO I Disponga un arreglo de timbre eléctrico, haga un esquema. con el cable conecte al timbre con un electrodo de la máquina de winschurt. Energice la máquina de winschurt haga esquema y energice explique 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. Generalmente al conectar a los electrodos los timbres se cargan y atraen a las campanillas produciéndose sonidos.
EPERIMENTO II Llene de humo la vasija, dispóngalo sobre el soporte, conecte cada cable a cada electrodo de la maquina wimchurt. Energice la máquina de wimchurt observe lo que sucede con el humo dentro de la vasija
Al momento de generar electricidad y al conectar los electrodos el humo de cigarrillo dentro del purificador tiende a moverse esto se debe a que se genera un campo eléctrico lo que hace que se ionice las partículas de humo que se cargan de electrones atraídas por el electrodo positivo en la práctica hacia la parte superior pues ahí se ubica la carga positiva.
CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
Se vio que la cargas tienen una propiedad de hacerse continua según la distancia y cantidad de carga. Se realizó la ionización del humo del cigarrillo esto gracias a las puntas de metales y producto del campo eléctrico generado al conectar los electrodos. Pudimos apreciar cualitativamente el campo eléctrico mediante los plumeros.
SUGERENCIAS
si se realiza la práctica con otro tipo de máquinas de alto voltaje con el purificador al momento de dotar electrodos tener mucho cuidado pues se puede recibir una descarga eléctrica. Tener en cuenta el uso adecuado de los equipos de laboratorio para no caer en algún error.
BIBLIOGRAFIA
Alonso M. (1990)Fisica II campos y ondas. Avarenga B. Fsica general con experimentos sencillos. www.google.com.pe/search?q=partes+de+la+maquina+de+wimshurst&tbm. https://www.upct.es/seeu/_as/divulgacion. https://www.youtube.com/watch.
