UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA
“INFORME DE LABORATORIO N°1: ELECTROSTATICA”
Curso: FISICA II Semestre: IV INTEGRANTES: *PAUCA CUARITE CHRISTIAN YOVANNY *QUILLA CRUZ , DUSTIN *RIVEROS ANCO, DIEGO *SANCHEZ, CABANILLAS, MISAEL *VILLALBA LOZANO, EMILIO DANIEL
AREQUIPA-2014
INFORME Nº 1 DE LABORATORIO DE FISICA 2 ELECTROSTATICA:
INTRODUCCION Debemos comprender que la mayoría de los objetos ocultan grandes cantidades de cargas eléctricas, que en su mayor parte se cancelan por efectos externos y que al provocarse un desequilibrio se revelan los efectos de las cargas, sean positivas o negativas. Una de las ramas del área de la física que se dedica a estudiar los fenómenos eléctricos es la electrostática, sea esta en su producción, distribución y los efectos de las cargas electrostáticas. La electrostática utiliza conceptos tales como el campo electrostático y el potencial eléctrico y de leyes físicas como la ley de Coulomb. El presente informe contiene experiencias demostrativas del campo de la electrostática que nos permitirán conocer, por ejemplo, los diferentes tipos de cargas y la interacciones entre diferentes cuerpos.
1.-OBJETIVOS: • Comprender mediante la experimentación en el laboratorio l os fenómenos electrostáticos. • Observar, analizar y comprender el funcionamiento de un cuerpo cargado y cuando este pierde su carga. *Reconocer los diferentes tipos de cargas *Establecer las características de la interacción eléctrica
2.- EQUIPOS A UTILIZARSE:
Barras de vidrio Barras de plástico (PVC) Trozos de seda Trozos de plastico Soporte Universal Teknopor Hilo
3.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Se realizaron 9 pasos en los cuales se vieron tres fenómenos bien diferenciados, la atracción , repulsión y cargas neutras, a continuación en el análisis experimental se detallara que sucedió y como se cargó el cuerpo.
4.- ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES: Primero se realizó el acercamiento de las dos varillas de pvc una colgada en el soporte y otra varilla en estado normal (sin ser frotada), bueno ala cercar los dos cuerpos no se produjo nada ni se observó ningún efecto electrostático. Esto se debio a que ambos cuerpos estaban neutros es decir que tiene igual cantidad de cargas positivas y negativas entremezcladas, de modo que el efecto resultante es el mismo que si no hubiese carga. En un principio los cuerpos son eléctricamente neutros.
*Segundo en el paso tres y cuatro ocurrió una atracción, Al acercar la varilla de pvc previamente electrizada negativamente atrajo las cargas positivas del otro tuvo pvc, entonces la barra se electrizo negativamente al perder sus cargas positivas, y la barra de pvc al tener exceso de cargas positivas, se electrizo positivamente y mientras ocurre todo este proceso las dos barras se atrajeron. OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO:
Se notó claramente el cumplimento de la ley de las cargas al ser cargas diferentes se atraen (la barrita de pvc con carga negativa, atrajo las cargas positivas de la otra barra). La causa de este fenómeno es que la cargas positivas tienen una cierta fuerza que las atrae hacia las cargas negativas, hasta que se juntan; como se observa en el siguiente esquema:
En el siguiente esquema se aprecia el paso de electrones y lo que sucedió en el proceso.
Se concluye que en este proceso se dio una atraccion de cargas, motivo por el que se atrajeron.
En el cuarto proceso del experimento se observo una atracción de los cuerpos pero esta vez hubo contacto entre estos dos materiales aislantes, el proceso fue el mismo que el anterior ya que se realizo una carga del pvc con la del plástico el cual le cedió electrones negativos al tubo de pvc y el otro que estaba colgado en el soporte estaba neutro, entonces al darse el contacto de los dos barras de pvc se atrajeron. Esto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.
TOQUE CON SUS MANOS LA VARILLA DE PVC ¿QUÉ OCURRE? La carga es mínima debido a que la varilla de PVC no se ha cargado completamente, y es transmitida por contacto. Al tocar con nuestras manos la varilla del péndulo vemos que ésta vuelve a su estado inicial, eso quiere decir que la hemos descargado.
6.- Cuando acercamos la varilla de vidrio sin frotar a la varilla de pvc se observo que no ocurrió nada, debido a que ambos cuerpos estaban neutros es decir que tiene igual cantidad de cargas positivas y negativas entremezcladas, de modo que el efecto resultante es el mismo que si no hubiese carga. En un principio los cuerpos son eléctricamente neutros. 7.- se realizo el paso en el que nos decía que teníamos que frotar la varilla de vidrio bueno aquí primero al vidrio se lo cargo eléctricamente por frotación , El vidrio
adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado numero de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas. Al quedar cargados eléctricamente ambos cuerpos, ejercen una influencia eléctrica en una zona determinada que depende de la cantidad de carga ganada o perdida, dicha zona se llama campo eléctrico.
Esto se debio a que ambos cuerpos estaban neutros es decir que tiene igual cantidad de cargas positivas y negativas entremezcladas, de modo que el efecto resultante es el mismo que si no hubiese carga. En un principio los cuerpos son eléctricamente neutros. Aquí se aprecia el proceso ocurrido:
Una vez cargada se le acercó a la varilla de pvc y se atrajeron , la causa de este fenómeno es
que la cargas positivas tienen una cierta fuerza que las atrae hacia las cargas negativas, hasta que se juntan:
8.- Luego se froto la varilla con el plástico y también el pvc, aquí se dio una repulsión , Se repelen, debido a que las varillas tienen la misma carga dada por el plástico.se debe a que se dio una polarización esto sucede cuando, por inducción, un lado de la molécula o átomo se hace ligeramente más positivo. Cuando se acerca una carga negativa externa por la izquierda, lasa cargas del átomo neutro o molécula se reacomodan de tal manera que el lado izquierdo es ligeramente más positivo y el derecho, ligeramente negativo. Todos los átomos o moléculas próximos a una superficie se polarizan eléctricamente. La molécula de agua es un dipolo eléctrico, porque está eléctricamente polarizada en su estado normal, entonces, entonces, la distribución de la carga eléctrica no es uniforme. Existe más carga negativa de un lado de la
molécula que del otro. Entonces al realizarse el contacto entre estos dos aislantes se dio una repulsión de cargas.
9.- en esta parte muy similar a la anterior solo que ahora el frotamiento de la varilla de vidrio ufe con un paño de seda y el pvc con plástico, bueno Se noto claramente el cumplimento de la ley de las cargas al ser cargas diferentes se atraen (la barrita de pvc con carga negativa, atrajo las cargas positivas de la otra barra). La causa de este fenómeno es que la cargas positivas tienen una cierta fuerza que las atrae hacia las cargas negativas, hasta que se juntan. Entonces la varilla de vidrio posea carga positiva y el tuvo de pvc tenia car ga negativa razón por la cual se dio la atracción, ambos cuerpos previamente se los cargo eléctricamente por frotación y la polarización se manifestó ya que no hubo contacto eso es lo que se diferencia en comparación al punto 9.
UTILIZANDO BOLITA DE TEKNOPOR: Para el punto 2,3 y 4 la explicación del porque la atracción o la repulsión responde al mismo principio que se explicó en la parte anterior cabe resaltar que en este proceso no se utilizó el teknopor por el contrario se utilizó un conductor que fue un pequeño pedazo de materia de cobre q actuó como conductor y el vidrio y plástico eran aislantes ante tal efecto se produjo la inducción eléctrica el cual nos dice que cuando un cuerpo con carga eléctrica se aproxima a
otro neutro causando una redistribución, en las cargas de éste último, debido a la repulsión generada por las cargas del material cargado y también se origina cuando las cargas de un cuerpo neutro se reordenan al estar en las cercanías de un cuerpo cargado. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro. Esto ocurrió en el punto dos se dio una atracción. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae. Este fenómeno ocurre en el punto 3. En el punto cuatro se repelen debidos a que hay contacto y el fenómeno de inducción una vez que se tocan se repelen ya que los cuerpos poseen iguales cargas en el roce que son positivas y las negativas se van y alejan a un lado.
En el último punto de esta parte del experimento se froto la varilla de pvc con el plástico y se le toco a este material conductor, se produjo una atracción y repulsión a la vez. G. COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS EXPERIMENTALES:
Con estos procedimientos podemos observar o comprobar los objetivos plasmados al comienzo de la electrostática. CONCLUSIONES:
-La práctica demuestra cómo se ceden electrones o las cargas en los cuerpos, en cuanto a que si un cuerpo está cargado negativamente y otro con la carga contraria esperaríamos que la reacción fuera una cadencia de electrones de parte del negativo hacia el positivo. -La experiencia nos mostro varias maneras de cómo cargar un cuerpo eléctricamente, y de ver la naturaleza de su carga, si era positiva o negativa, depende a las características del material y a la forma como se cargó -Se comprobó que los electrones se conservan, por lo tanto no se crean ni destruyen; los electrones se transfieren. -Cuando un objeto se está cargando por conducción (cediendo o quitando electrones el vidrio se carga positivamente y el tubo de PVC se carga negativamente) -Esta práctica sirvió para establecer los principios más básicos de la electricidad, además nos demuestra los conceptos de cargas positivas y negativas, así como sus características y comportamiento. -La práctica nos demuestra cómo saber si se trata de una carga positiva o una carga negativa. BIBLIOGRAFIA:
Física Universitaria Sears Zemansky 12 Edición Volumen 2 Guía de prácticas de física básica (electricidad y magnetismo) http://www.uv.es/~bertomeu/material/museo/instru/electro/electro3.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza.htm https://www.google.com.pe/#q=atraccion+y+repulsion+de+cargas+electricas&revid=7727850 http://html.rincondelvago.com/electrostatica_7.html