Acción de cargas electrostáticas
Resumen La electrostática es la rama del electromagnetismo que se encarga de estudiar la interacción entre cuerpos debido a la carga eléctrica que estos poseen, la carga eléctrica es la propiedad de algunas partículas subatómicas que puede producir repulsión o atracción según la carga que posea, en el sistema internacional la carga es una unidad muy pequeña y se denomina Culombio. El desarrollo de este experimento tiene como obeti!o la demostración empírica de los "enómenos producidos por las cargas eléctricas. electrostática. Palabras clave: carga eléctrica, electromagnetismo, culombio, "enómenos, partículas, electrostática.
I. INTRODUCCIÓN En este laboratorio se e!idencia la capacidad anali#ar e inte interp rpre reta tarr dato datoss toma tomado doss de mane manera ra expe experi rime ment ntal al,, median mediante te la prácti práctica ca en el labora laborator torio io de "ísic "ísica. a. Este Este laboratorio tu!o como obeti!o demostrar la reacción mutua entr entree cuer cuerpo poss qu quee prod produc ucee la carg cargaa eléc eléctr tric ica. a. Esto Estoss "enómenos son estudiados por la electrostática, que plantea que dos cuerpos con cargas eléctrica iguales, positi!a o negati neg ati!a !a tiend tienden en a repele repelerse rse entre entre y si las cargas cargas son di"erentes, es decir un cuerpo con carga negati!a y otro con carga positi!a generan el e"ecto de atracción, también es de suma importancia importancia que no todos los cuerpos reaccionan reaccionan de igual "orma, en la naturale#a di"erentes tipos de materiales que que se cono conoce cenn como como con ondu duct ctor orees, aisl islante antess y semiconductores$ los conductores permiten que sus cargas se mue!an con mayor "acilidad es decir transporta muy bien la electricidad, por otra parte los aislantes no permiten el mo!imiento de sus electrones por lo cual no conducen la energía a excepción de que estos se sometan a temperaturas muy altas y por último tenemos los semiconductores que son mater material iales es que cuando cuando se con contam tamina inann con alguno alguno elemento químico puede regularse el mo!imiento de las cargas, y de esta manera se puede controlar el "luo de corriente. Estos "enómenos %an sido estudiados desde el año &'' a.C. aproximadamente y "ue (ales de )ileto quien !io como al "rotar un tro#o de resina !egetal, %acía que ésta obtu!iera la propiedad de atraer obetos pequeños, posteriormente a lo largo de la %istoria di"erente personas se %an dedicado al estudio de la electrostática. electrostática. En la actualidad se conoce gracias al "ísico irlandés *ames Cler Cler++ )ax )axel ell, l, que que la elec electr tros ostá táti tica ca unt untoo con con la magnetostática "orman el electromagnetismo que a su !e# es una de las cuatro "uer#as "undamentales de la naturale#a y estudia los e"ectos de los campos eléctricos y magnéticos sobre sólidos, líquidos y gases. -/
Ilustración I 0e muestra un electroscopio que es un instrumento usado para saber si un cuerpo está cargado o para e!idenciar la acción de las cargas electrostáticas. electrostáticas. !"
Ilustraci Ilustración ón II Esta grá"ica describe la !ariación de número de papeles le!antados le!antados respecto a un número número de "rotadas del globo.
II. ILUSTRACIONES
Caipe, 1any$ Campo, *uan$ 2omíngue#, 3ngrid$ Lópe#, )ic%elle$ 4i#o, Camila.
Ilustración #. Láminas de papel aluminio antes de acercar el globo cargado.
Ilustración #I. 5ngulo que "orman las láminas al acercar el globo cargado.
Ilustración III E!idencia de montae experimental.
Ilustración #II. E!idencia de montae experimental.
Ilustración I#. )ateriales con los que se construyó el electroscopio.
Ilustración #III. )ateriales de montae experimental.
III. DESARROLLO DE LA$ORATORIO •
Electr%sc%&i%
En este laboratorio para construir nuestro electroscopio usamos los siguientes materiales6 7
Acción de cargas electrostáticas
8otella plástica 9n clip :apel aluminio ;lobo Cinta
:rimero le %icimos un aguero a la tapa de la botella plástica e introducimos el clip -desarmado/ por dic%o aguero, asegurándonos que la parte "inal del clip quedará en "orma de ganc%o para poder colocar dos láminas de papel aluminio -nos aseguramos que estas láminas quedaran lo más lisas posible y de "orma recta/$ al terminar esto, procedimos a meter el clip con las láminas de papel aluminio a la botella y cerrarla$ por último "iamos con cinta el clip para que no se mo!iera y así no tocará los bordes de la botella.
1 por último se tomaron notas sobre el número de "rotadas y el número de papelitos que se pegaron al globo.
TA$LAS. Tabla I. ?úmero de "rotadas del lápi# !s número de papelitos le!antados.
Como diimos anteriormente lo que nos permite el electroscopio, es saber si un cuerpo está electri#ado o no para poner a prueba el que construimos lo que %icimos "ue in"lar un globo y lo "rotamos en la cabe#a de uno de nuestros compañeros, luego lo acercamos en la parte superior de nuestro electroscopio, y las láminas de papel aluminio se empe#aron a abrir y cuando lo retiramos regresaban a su estado inicial. El "enómeno, se da porque el globo quedo cargado negati!amente al ser "rotado en la cabe#a de uno de nuestros compañeros$ y al acercarse a la parte superior del electroscopio -el cual tiene una carga neutra/, este se empie#a a cargar por el método de inducción, deándolo con una carga opuesta a la del globo$ debido a la "uer#a de atracción los protones estarán más cerca del obeto -globo/, y por la "uer#a de repulsión los electrones !iaaran a las láminas de papel aluminio, como ambas láminas quedan cargadas negati!amente se repelerán generando un ángulo entre ellas.
•
Car'a &%r (ricción
En este laboratorio
;lobo :apel (ieras 4egla :rimero cortamos el papel en cuadritos pequeños, cada uno con una medida de ',> cm de largo y anc%o, ya cortados los ponemos en una super"icie plana. Luego "rotamos el globo un número de !eces sobre el cabello de una compañera, lo retiramos e inmediatamente se acercó a los papelitos.
Numer% )e (r%ta)as
Numer% )e &a&eles *.+ cm"
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7
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A
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77
7B
B
La materia está compuesta por átomos, que a su !e# están "ormados por electrones, protones y neutrones. Los electrones tienen carga negati!a, los protones tienen la misma cantidad de carga pero positi!a y los neutrones no tienen carga. ?ormalmente los átomos son neutros porque tienen el mismo número de electrones que de protones. 0in embargo, cuando dos obetos se ponen en contacto, los electrones de los átomos de uno de ellos pueden pasar al otro obeto.
El 'l%b% se (r%ta c%ntra el cabell% . 9nos materiales tienen tendencia a adquirir electrones y otros a des%acerse de ellos. En el caso de nuestro experimento, al "rotar un globo contra el cabello el que pierde electrones es el cabello y el globo los gana. Cuando el globo se separa del cabello, se produce un desequilibrio de cargas y el resultado es que el globo queda cargado negati!amente y el cabello positi!amente. 0e obser!an dos cosas6 el globo atrae a los cabellos y además los cabellos se repelen entre ellos. Estos "enómenos se pueden explicar teniendo en cuenta que las cargas de distinto signo se atraen y las de igual signo se repelen.
Tr%cit%s )e &a&el. Cuando el globo cargado negati!amente se acerca a los papelitos, los electrones de los átomos que componen el papel tienden a alearse temporalmente de la carga negati!a del globo -cargas de igual signo se repelen/. 2e esta "orma la #ona del papel que está más cerca del globo presenta carga positi!a, que, al ser de signo opuesto a la carga del globo, se siente atraída %acia este.
B
Caipe, 1any$ Campo, *uan$ 2omíngue#, 3ngrid$ Lópe#, )ic%elle$ 4i#o, Camila.
III. ,ÓR-ULAS l introducir los datos obtenidos en excel del segundo experimento, donde se le!anta los trocitos de papel mediante un globo cargado eléctricamente$ se obtu!o una línea de tendencia cuya "órmula es6 -/ 2onde el corte con el ee y es cero, esto nos demuestra que el obeto no le!antara trocitos de papel si no es "rotado con anterioridad, la pendiente es '.>BD& por lo cual para le!antar al menos un tro#o de papel de .BA'FGB gr, se necesitan mínimo "rotar dos !eces el globo para cargarlo eléctricamente. El tro#o de papel usado para el segundo experimento tenía más siguientes características6 '.> cm largo, >.> cm anc%o y masa de '.D gr. 5rea totalH'.>>.> 5rea cada cuadro H '.7> cm7 ?úmero de cuadros H &7.@>'.7>H&> )asa de cada cuadro H '.D&> H .BA'GBgr Este tro#o "ue cortado en cuadros de ',> cm por lo cual cada cuadro tiene una masa de .BA'FGB gr.
al dear el electroscopio cargado y acercar un obeto con una carga opuesta se podrá obser!ar que dic%o ángulo disminuye, con esto podemos comprobar que existe una "uer#a de atracción entre cuerpos con cargas opuestas. La es"era es atraída primero debido a que esta tiene carga neutra, es decir tiene el mismo número de electrones y protones, cuando la barra cargada positi!amente se acerca a la es"era, todas las cargas positi!as !an %acia el lado opuesto de la es"era y las cargas negati!as !an %acia el lado más cercano a la barra, debido a esto la "uer#a de atracción es mayor que la de repulsión y la es"era se acerca a la barra, pero cuando la barra toca la es"era, se trans"ieren los electrones a la barra y la es"era queda con carga positi!a. Los materiales conductores tienen como principal característica que permiten el "luo de electrones, de esta manera estos materiales pueden conducir la electricidad con gran "acilidad, mientras que los materiales aislantes no. Cuando se "rota un material aislante este gana o pierde electrones, pero como los aislantes no permiten el "luo de electrones, estos quedan en la super"icie y de esta manera el material queda cargado y para descargarlo %ay que tocar la parte cargada con un material conductor. :or otra parte, un material conductor se debe suetar con un material aislante para e!itar que los electrones !iaen %asta la piel y se distribuyan en el cuerpo, estos materiales no se cargan tan "ácil por "ricción como los aislantes.
I#. CONCLUSIONES - l obser!ar el comportamiento que tu!ieron las láminas
de papel aluminio al acercar el globo, podemos decir que por medio del electroscopio se puede determinar si un cuerpo está electri#ado$ también se pudo comprobar que dos cuerpos con cargas iguales generan una "uer#a de repulsión, esto se puede e!idenciar cuando las láminas de papel aluminio "orman un ángulo entre ellas lo cual sucede porque ambas quedaron cargadas negati!amente$
RE,ERENCIAS -s."./. 4ecuperado el '> de 0eptiembre de 7'&, de %ablandodeciencia.comIarticulosI7'7I'&IJIlasG cargasGelectricasGiiiGelectrostaticaGrecreati!aI -s."./. 4ecuperado el '> de 0eptiembre de 7'&, de %ttps6IIes.i+ipedia.orgIi+iIElectrost KCBKtica
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