Instrumentación y Ley de OHM PROFESOR: MIGUEL S AAVEDRA ALUMNO: PILLACA JERÍ, SERGIO ÁLVARO GRUPO: S ÁBADO 10 AM - 12M F ACULTAD: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P.: INGENIERÍA ELÉCTRICA
2017
14190183
I. PROCEDIMIENTO A. Ubique en la mesa de trabajo en la posición más adecuada la Máquina de B.
Wimshurst y de Van De Graff. Experimente la interacción entre las barras cargadas y la esfera de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico.
MAQUINA DE WIMSHURST 1. Identifique las partes de las máquinas electrostáticas 2. Gire lentamente la manivela en sentido horaria, los conductores transversales deben
3. 4. 5.
señalar, por arriba, hacia la izquierda y por debajo, hacia la derecha, en un ángulo de 45º, en relación con la barra de aislamiento. Mantenga el interruptor de aislamiento abierto y anote lo observado. Ahora cierre el interruptor, anote lo observado. Conecte las botellas de Leyden, anote lo observado. Los pasos 2, 3 y 4 se efectúan girando las manivelas del equipo.
Se produce una descargar eléctrica en las puntas de la barra de electrodos. 6. Determine 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.
Al frotar la barra de plástico con la lana, ésta se queda cargada negativamente, entonces acercamos la barra y lo ubicamos cerca a la esfera del electroscopio sin tocarlo, esto hará atraerá cargas positivas, dejando las negativas en las láminas, luego tocamos la esfera del electroscopio para hacerle una descarga a tierra dejándonos solo con cargas negativas, ahora lo acercamos a las puntas de la barra de electrodos y: A) Si tiene carga positiva, entonces las láminas del electroscopio se juntan. B) Si tiene carga negativa, entonces las láminas del electroscopio se separan.
7. Descarga de punta (figura-04); colocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, conectar la fuente de carga y transmitir la carga, anote lo observado.
La rueda gira en la dirección de las puntas. 8. Péndulo doble; (figura-05) colocar un péndulo de bolitas de saúco en soporte con gancho, conectar a la fuente de carga y transmitir una carga a través de ésta, anote lo observado.
Las 2 bolitas se repelen 9. Clavija de conexión en pantalla de seda; (figura-06) colocar la clavija de conexión en pantalla de seda sobre el soporte, conectar a las fuentes de carga y acrecentar lentamente la carga aplicada, anote lo observado.
Las clavijas al igual que las bolitas de sauco también se repelen. 10. Juego de campanas; (figura-07) colocar sobre el juego de campanas, conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la carga suministrada, anote lo observado.
Las pequeñas bolitas se alejan de la campana central porque portan la misma carga. 11. Tablero de destellos; (figura-08) colocar el tablero de destellos en el soporte conectar las fuentes de carga y aumentar lentamente el volumen de la carga suministrada anote lo observado.
Se produce un destello de por todas las láminas. 12. Danza eléctrica; (figura-09) colocar el tablero de base sobre el soporte, colocar sobre él bolitas de saúco de 5 a 8 unidades, y poner encima de la cubierta con electrodos esféricos invertida., conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga suministrada, anote lo observado.
Esta experiencia no la hicimos puesto que no había este material en el laboratorio. 13. Aparato fumívoro (figura-10) colocar el tablero de base sobre el soporte invertir sobre éste la cubierta con electrodos de punta y conectar la fuente de carga. Hacer penetrar en la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anote lo observado.
Esta experiencia no la hicimos puesto que no había este material en el laboratorio.
PÉNDULO ELÉCTRICO 1. Acerque cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico como muestra la ilustración 5. Anote lo observado.
La esfera de tecnoport no se mueve. 2. Frote la barra de acetato con el paño de seda, luego acérquela a la esfera de tecnoport. Repita la operación frotando la barra de vinilito. Anote lo observado.
3. Ponga frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los péndulos eléctricos. A continuación frote la barra de vinilito con el paño de lana, luego toque la esfera 1 y a la esfera 2.
4. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilito con el paño de lana y toque la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con l a barra de vinilito. Anote sus observaciones.
5. Asigne el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los pasos 3 y 4.
6. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego toque la esfera 1 y la esfera 2. Anote sus observaciones.
7. Frote nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego acérquela a la esfera 1 esfera 2. Anote sus observaciones.
8. Acerque sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acerque sin tocar la barra de vinilito a la esfera 2. Anote sus observaciones.
9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo está electrizado o no lo está. Acerque la barra de acetato previamente frotada con el paño de seda a la esfera metálica del electroscopio. Anote sus observaciones.
10. Mantenimiento acerca de la esfera metálica, la barra de acetato, coloque un dedo de su mano sobre la esfera. Anote sus observaciones.
11. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, retire el dedo que había colocado sobre ella. Anote sus observaciones.
12. Retire la barra de acetato de la vecindad de la esfera metálica. Anote sus observaciones.
13. Repita los pasos 7, 8, 9 y 10 con la barra de vinilito que ha sido previamente frotada con el paño de lana.
II. CUESTIONARIO 1. ¿Cómo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport?, explique. Por medio del electroscopio, ¿de qué manera?, para empezar debemos saber cuál es la carga del electroscopio, si dicho electroscopio está cargado positivamente, las láminas entonces al acercar a la esfera de tecnoport, si se separan es porque tiene carga positiva y si se juntan es porque tiene carga negativa. Análogamente podemos saberlo si es que el electroscopio está cargado negativamente, en este caso si se repelen las láminas es porque tiene carga negativa y si se atraen es porque tiene carga positiva.
2. En las experiencias efectuadas. ¿Cómo podría explicar el principio de superposición?, explique Eso se podría observar en la experiencia 13(experiencia que no fue hecha en laboratorio) ya que cada bolita con carga se aplican una determinada fuerza, si queremos hallar la fuerza resultante sobre un solo esfera (llamémosle esfera A), cada carga aplica una fuerza con diferente dirección, magnitud y sentido, entonces la suma vectorial de cada una de las fuerzas me da la fuerza resultante sobre la esfera A.
3. ¿Del experimento realizado, se puede deducir que tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?
Sí, pero para eso tenemos que tener algunos fundamentos teóricos como que cuando frotas un paño de seda con una barra de vidrio, esta se carga positivamente y la seda negativamente o cuando frotas un paño de lana con una barra de plástico, se carga negativamente y la lana tiene carga positiva. Cuando con cualquiera de las barras tocamos una esfera de tecnoport, lo que estamos haciendo es transferirle una carga que se puede determinar mediante el electroscopio.
4. Enuncie los tipos de electrización, explique cada caso. Existen 3 tipos de electrización: 1) Por frotamiento: Al frotar un cuerpo fuertemente con un paño, este se carga positiva o negativamente dependiendo de su tendencia a ganar o perder electrones respectivamente. 2) Por contacto: Cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se distribuye entre los dos y, de esta manera, los dos cuerpos queda cargado con el mismo tipo de carga. 3) Por inducción: 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.
5. ¿Por qué el cuerpo humano es buen conductor de la electricidad? Explique detalladamente. Porqué casi el 70% del organismo consta de agua ionizada, un buen conductor de electricidad. 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. En la ilustración 6 considere que la bola 1 tiene una carga Q y la bola 2 está descargada. Considere además que las bolas tienen igual radio r. ¿Qué sucederá? La carga Q es positiva entonces atraerá las cargas negativas de la bola 2, lo que produciría una atracción entre ellas y se empezará a acercarse un poco. Análogamente sucederá cuando la carga Q sea negativa, atraería carga positiva de la bola 2 y se acercarían ambas.
7. Siguiendo con la ilustración 6, suponga que mediante algún deslizamiento del hilo la esfera 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con la esfera 2, qué está descargada ¿Qué es que se observará?. ¿Cuál será la carga que adquiere la esfera 2? Inicialmente se juntan y luego se repelarán puesto que la esfera 1 ha compartido su carga con la esfera 2, obteniendo ambas la misma carga, por lo tanto se separarán. La carga que adquiere la esfera 2 es de Q/2.
8. Respecto a la pregunta 5, suponga ahora que la bola 1 tiene un radio 3r y la bola 2 un radio r. Si la bola 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con la bola 2. ¿Cuál será la carga que adquiere la esfera 2? Su carga será de Q/2 puesto que la transferencia de carga no depende del radio de la esfera.
9. En un experimento de electrostática se observa que la distancia entre las esferas idénticas 1y 2, inicialmente descargadas es de 10 cm, (ilustración 6). Luego de transmitirles la misma carga q a ambas esferas estas se separan hasta 20 cm. ¿Cuál es el valor de esta carga, si la masa de cada una de ellas es de 4g y la longitud de los hilos en los que están suspendidas las esferas des de 25cm? En el eje vertical tenemos: Tsenθ = 4x10− . g
T=
4x10− . g senθ
En el eje horizontal tenemos: F = Tcosθ 4x10− . g F= . cosθ senθ Donde F es la fuerza de repulsión de las cargas. Consideramos: g = 9.78m/s q. q F = k = Tcosθ r m q m cosθ − 9.10 N. . = 4x10 kg. 9.78 . C 0.2 m s senθ
9.10 .
q 4x10−
= 4x10− (9.78)(ctgθ)
q = 3.55x10−C ⟹
= .
10. Un objeto cargado positivamente se acerca a la esfera de un electroscopio y se observa que las laminillas se cierran; y cuando se sigue acercando, sin tocar la esfera, de pronto las hojuelas se abren. ¿Qué tipo de carga tiene el electroscopio? El electroscopio tiene carga negativa ya que a un principio se encuentran separadas las laminillas, cuando se acerca la carga negativa de las laminillas se van a la esfera y quedan con carga neutra. Al acercarse más el objeto cargado positivamente, mayor cantidad de carga negativa se va a la esfera metálica y nuevamente las laminillas quedan cargadas y se separan pero esta vez con carga positiva.
11. ¿Qué función cumplen las botellas de Leyden en la máquina de Wimshurst?, explique detalladamente. 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. La misma botella actúa como un material dieléctrico (aislante) entre las dos capas del condensador. Por lo tanto cuando nosotros giramos la manivela de la máquina de Wimshurst generamos carga y esta se almacena en las botellas de Leyden hasta su posterior descarga.
12. Durante el uso del generador electrostático se percibe un color característico, investigue a que se debe. Explique detalladamente. El aire es normalmente un mal conductor de la electricidad, pero con la suficiente tensión se puede convertir en plasma, que es un buen conductor. En un plasma, los electrones constantemente unirse y salir de los átomos. Cada vez que un electrón se une a un átomo, se emite la energía en luz. Como resultado, el plasma se ilumina el color de un fotón con la energía. Hay un par de diferentes niveles de energía que participar, por lo que el espectro tiene un par de diferentes picos. El color final depende del gas que utilice. Por ejemplo, el neón se ve de color rojo o rojoanaranjado. Aire termina buscando el azul, así que la electricidad que pasa a través del aire hace que se ilumina en azul.
13. Explique a que se debe el efecto de rodamiento o giro del proceso experimental 7. Esto se debe al efecto de las puntas, cuando los conductores metálicos terminan en punta se acumula mucha carga en ellas, la densidad de carga es muy alta y en las proximidades se crea un intenso campo que ioniza el aire. 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. Esto hace que la rueda gire en dirección de las puntas puesto que el aire ionizado y las puntas presentan la misma carga ocasionando que se repelen.
14. Explique por qué el péndulo de las bolitas de sauco se repelen, ¿puede Ud. determinar el signo de la carga eléctrica? Proceso experimental 8. Eso es debido a que ambas bolitas tienen la misma carga y se repelen.
15. En el procedimiento 9 (pantalla de seda) a que se debe que los hilos de la seda se extienden. Explique. Al igual que el proceso experimental 8, todos los hilos de seda se extienden debido a que obtienen la misma carga eléctrica.
16. Los péndulos del juego de campanas tendrán la misma carga eléctrica luego de impactar con las campanas, ¿porque? Explique. En el experimento hay 3 campanas en una misma recta y dos péndulos entre campana y campana, cuando generamos carga, esta hace que los péndulos y la campana central tengan la misma carga y se repelen y se van acercando poco a poco a las campanas que están a los extremos, y por medio de electrización por conducción, las campanas y los péndulos obtienen la misma carga.
17. Explique ¿Por qué se produce el efecto de destello en el tablero de destellos? Proceso experimental 11. Lo que se ve en esta experiencia es un destello de luz producto de la descarga eléctrica entre placa y placa, y es que todo cuerpo cargado busca donde descargarse.
18. En el proceso 12, explique ¿por qué se desplazan las bolitas de sauco? Este proceso experimental no se pudo realizar en el laboratorio.
19. Que ocurre con el humo, en el aparato fumívoro cuando se conecta con la fuente de carga. Explique Proceso experimental 13. Este proceso experimental no se pudo realizar en el laboratorio.
20. Mencione al menos 3 aplicaciones del equipo de Van de Graaff 1) Producción de rayos X. 2) Esterilización de alimentos. 3) Experimentos de física de partículas y física nuclear.
III. CONCLUSIONES 1. El electroscopio no se podía cargar con la varilla de vidrio debido a que necesita generar mucha carga, ya que se disipa muy rápido en el medio y el electroscopio no puede cargarse como sí lo haría con la máquina de Van de Graaff. 2. La descarga eléctrica tiene una coloración azul debido a la frecuencia y longitud de onda que se manifiesta en el aire.
IV. REFERENCIAS https://www.youtube.com/watch?v=-JqWyU9qU1Q https://www.youtube.com/watch?v=rvuQ8YBjn5g http://www.yoquieroaprobar.es/_pdf/35062.pdf https://www.youtube.com/watch?v=ltNnSTjEmpw https://prezi.com/j2ay9xvcds5x/tipos-de-electrizacion/ https://curiosidades3c.wordpress.com/2016/02/03/conduce-el-cuerpo-humano-electricidad/ http://www.maquinascientificas.es/06botella_leyden.htm https://www.i-ciencias.com/pregunta/859/por-que-las-chispas-electricas-aparecen-enazulmorado http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/sacaleE_M2/Triboe lecetricidad/EfectoPuntas/EfectoPuntas.htm
