Laboratorio de Fisica

1 ING.QUIMICA /LABORATORIO /LABORATORIO DE FISICA F ISICA III

EXPERIENCIA N°1 ELECTRIZACION DE LOS CUERPOS 1. OBJETIVO GENERAL: Comprobar experimentalmente que ciertos cuerpos al interaccionar con otros, adquieren la propiedad de ceder o captar electrones. 

 

OBJETIVOS ESPECIFICOS: Verif erifca carr exper xperim imen enta talm lmen ente te que que cier cierto toss cuer cuerpo poss tien tienen en la propiedad de ceder o captar electrones cuando son rotados entre sí. Veri erifcar fcar exper xperim imen enta tallment mente e que que cier cierto toss cuer cuerpo poss tien tiene e la propiedad de ceder o captar electrones por contacto ísico. Verif erifca carr exper xperim imen enta talm lmen ente te que que cier cierto toss cuer cuerpo poss tien tienen en la propiedad de ceder o captar electrones por inducción.

2. FUNDAMENTO TEORICO La materia materia presen presenta ta dos propie propiedad dades es undam undament entale ales: s: Masa Masa y cara cara el!ctrica 2.1 Cara E!"#$r%#a

"s una manitud escalar, que determina el estado de electri#ación de un cuerpo. "s una propiedad in$erente que se le atribuye a la materia para explicar las uer#as atracti%as a tracti%as y repulsi%as de los &tomos. 'ambi!n 'ambi!n se dice que cara el!ctrica, es la propiedad que adquieren los cuerpos cuando en ellos existe un exceso o deecto de electrones, llam&ndose cara neati%a al primer caso, y cara positi%a al seundo caso que lo manifestan mediante eectos de atracción o repulsión sobre los dem&s cuerpos. (e dice entonces que un cuerpo posee una cara positi%a cuando tiene un deecto de electrones, y una cara neati%a cuando tiene un exceso de electrones. "xperimentalmente se demuestra que las caras iuales se repelen y las caras desiuales se atraen. )ependiendo las características de los cuerpos estos se pueden electri#ar por:

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2.1.1 C&'$a#$&

(i un cuerpo + no electri#ado estado neutro- se pone en contacto con un cuerpo  electri#ado. (i los cuerpos + y  son aislantes, el cuerpo + se electri#a /nicamente en los puntos que entran en contacto con el cuerpo. (i los cuerpos + 0  son conductores, pero aislados se ponen en contacto los dos cuerpos se electri#an sobre toda superfcie. 2.1.2 Fr&$a(%)'$&

+l rotar dos cuerpos es una orma de $acer que los electrones se aproximen lo sufciente como para que los &tomos de uno puedan interactuar con los del otros, perdiendo electrones del &tomo que eerce menor uer#a o se es la ioni#ación producida por los c$oques de los &tomos de un cuerpo, sobre los &tomos del otro cuerpo. "ste enómeno sucede especialmente con los aislantes como el %idrio, los pl&sticos, etc. 2.1.* I'+,##%-'

Cuando se apro%ec$a la in2uencia de un cuerpo carado sobre otro que es neutro obli&ndolo a que se polarice. "xisten otras ormas de electri#ación de los cuerpos tales como por 3adiación, eecto otoel!ctrico, eecto termoiónico, pie#oelectricidad y cara por electrolisis, que ser&n materia de in%estiación. "l eecto triboelectrico es un tipo de electrifcación usado por el contacto con otro material por eemplo el rotamiento directo-.La polaridad y la uer#a entre las caras producidas se dierencian se/n los materiales, la aspere#a superfcial, la temperatura, la tensión, y otras características. (e denomina triboelectricidad al enómeno de electrifcación por rotamiento. 4or lo indicado en el undamento teórico, podemos plantearnos la siuiente interroante: 2.2 PROBLEMA C-(& ) #ara )!"#$r%#a()'$) a!,'& #,)r0& Lo obtenido en la teoría nos indica que existen %arias ormas de carar el!ctricamente un cuerpo, para la presente experiencia consideremos solo los

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cuerpos que se caran por rotamiento, contacto y por inducción. 4or lo que se proponen las siuientes $ipótesis:

*. IPOTESIS GENERAL: "xperimentalmente se comprueba que ciertos cuerpos al interaccionar con otros, adquiere la propiedad de ceder o captar electrones.  

IPOTISIS ESPEC3FICAS: +l rotar dos cuerpos entre si, $ace que entre ellos se intercambien electrones, $aciendo que uno ceda y el otro capte electrones. 6n cuerpo carado experimentalmente que ciertos cuerpos tiene la propiedad de ceder o captar electrones por inducción.

4. VARIABLES: Var%a5!) %'+)0)'+%)'$):

7nteracción de alunos cuerpos rotación, contacto, inducciónVar%a5!) +)0)'+%)'$):

+dquieren la propiedad de ceder o captar electrones.

6. DISE7O DEL EXPERIMENTO: (e determinan los materiales a utili#ar. Con el fn de %erifcar experimentalmente que la interacción entre los cuerpos sea por ricción, contacto e inducción8 permitan que adquieran la propiedad de ceder o captar electrones. 6.1 EQUIPO 8 MATERIALES

9 'ubo de 4VC de aproximadamente 5 cm "lectroscopio

9

9arra de %idrio 4!ndulo electrost&tico 9Cubeta de %idrio 4eda#o del piel de coneo 9olitas de tecnopor

9 9

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6.2 PROCEDIMIENTO

1.bser%ación: Las bolitas de tecnopor se ad$irieran el tubo de 4VC. )iscusión: +l rotarle el tubo de 4VC tiene cara neati%a- con la piel de coneo cara positi%a- ocasiona, que el tubo de 4VC se carue de cara el!ctrica neati%a y al acercarlo a la bolita de tecnotor se pea en el tubo de 4VC.

5.< 3epetimos el paso anterior, pero a$ora utili#amos papel por la piel. "xplica lo que sucede: >bser%ación: Las bolitas de tecnopor se ad$ieren al tubo de 4VC se en poca cantidad. )iscusión:

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+l rotar el tubo de 4VC cara neati%a- con el papel no conduce, su cara es neutra-, no cara el tubo de 4VC y al acercarlo a las bolitas se ad$ieren en poca cantidad.

;.< =rote la barrita de %idrio con papel y ac!rquelo a la cubeta, muy aproxima a las bolitas de tecnopor ."xplique lo que sucede: >bser%ación: =rotamos la barrita de %idrio con papel y las bolitas de tecnopor no se ad$ieren . )iscusión:

La barrita de %idrio cara positi%a- al rotarle el papel cara neutra-,la barrita de %idrio no cambia su cara y al acercarlo a las bolitas de tecnopor no se pea por que no las atrae.

?.bser%ación: La bola de tecnopor le siue al tubo de 4VC )iscusión:

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La bolita de tecnopor le siue el tubo de 4VC asi creando el campo electromanitico.

@.< 3epita el paso anterior, pero a$ora el tubo de 4VC , $ace contacto con la esera del p!ndulo. "xplica lo que sucede: >bser%ación: La bolita de tecnopor se pea el tubo de 4VC. )iscusión: "l tubo de 4VC $ace que la bolita de tecnopor se peue y no se mue%a. La causa de este enómeno es que la caras positi%as tienen una cierta uer#a que las atrae $acia las caras neati%as, $asta que se untan.

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A.bser%amos y explicamos lo que sucede: >bser%ación: +l colocarle el tubo de 4VC cara neati%a-, %i que el papel de aluminio se separa. )iscusión: Cuando un cuerpo posee al/n tipo de cara el!ctrica y se pone en contacto con la esera de cobre del electroscopio, la cara corre por el alambre de cobre $asta las laminillas, las cuales adquieren caras iuales y se rec$a#an entre si. La electri#ación que $an recibido las laminillas es una electri#ación por contacto.

B.<+ partir del paso anterior, carue el electroscopio y dia con que tipo de cara quedo. "l electroscopio queda con una cara el!ctricamente neati%a.

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6.* DATOS/CALCULOS /GRAFICOS

"n esta experiencia no $ay cuantitati%os, la inormación obtenida es el tipo cualitati%a.

9. OBSERVACIONES: 7ndique el tipo de cara que adquiere cada uno de los cuerpos que participan en la experiencia cuando interact/an entre si ya sea por rotamiento, contacto o por inducción. 6tilice para la serie triboelectrica.

. CONCLUSIONES: "xplique si se lleó a contrastar las ipótesis ormuladas.

;. BIBLIOGRAFIA: 37V"3>(, !ctor y 3>(+(, Lucia *1- "l m!todo Científco aplicado a las Ciencias "xperimentales 5ra ed.-.Mexico:'rillas M+6C7, eatri# y otros *D- "laboración de un inorme. 4artes recomendaciones y anexos. 4ontifcia 6ni%ersitaria Católica del 4er/. )epartamento de umanidades .Lima .4er/ ("3E+0, 3aymond, y otros *1- =undamentos de =ísica. Vol. 77. B%a ed.-. M!xico: Cenae Learnin "ditores, (.+. EiFipedia +osto *11- "ecto 'riboelectrico "nciclopedia libre 3ecuperado *B, B,*11, de $ttp:GGes ,EiFipedia.orGHiFiG"ecto
<. APENDICE:

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<.1 A')=& S)r%) Tr%5&)!"#$r%#a

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J Mayor cara positi%a +ire 4iel $umana  Cuero  4iel de coneo  Vidrio  Cuar#o  Mica  4elo $umano  Kylon  Lana 4lomo  4iel de ato  (eda +luminio  4apel pequea cara positi%a +lodón sin cara  +cero sin caraMadera pequea cara neati%a- 4olimetilmetacrilato mbar  Lacre  +crílico 4oliestireno Nlobo de oma 3esinas Noma dura  Kíquel, Cobre +#ure  ronce, 4lata  >ro, 4latino  +cetato, 3ayón Noma sint!tica 4oli!ster  "spuma de poliestireno  >rlón 4apel flm para embalar  4oliuretano 4olietileno cinta (cotc$- 4olipropileno  Vinilo 4VC(ilicio  'e2ón

La secuencia triboel!ctrica es una tabla in%entada por el científco Oo$an (.N. en el ao *15 que est& ormada por una lista de materiales dispuestos en un orden determinado. =rotando dos materiales de la secuencia, el que est! en la posición m&s alta se carar& positi%amente, mientras que el que se sit/e m&s abao se cara neati%amente. +dem&s cuanto m&s separados est!n los materiales en la tabla, m&s intensa es su electri#ación. Los materiales se enumeran a menudo en el orden de la polaridad de la separación de la cara cuando se tocan con otro obeto. 6n material $acia el ondo de la serie, cuando est& tocando a un material cercano al tope de la serie, lorar& una cara m&s neati%a, y %ice%ersa. Cuanto m&s leos est&n los dos materiales en la serie, mayor es la cara transerida. "stas tablas, aunque orientati%as, no siempre son ciertas, puesto que dependen del estado de las superfcies que se ponen en contacto, de la $umedad, del rotamiento, y de otros actores. Los materiales cerca en la serie pueden no intercambiar el uno con el otro ninuna cara, o pueden intercambiar lo contrario de lo qu! es implicada por la lista. "sto depende m&s de la presencia del rotamiento, la presencia de contaminantes o de óxidos, o sobre características con excepción en del tipo de material. La cara tambi!n %aría para los materiales próximos.

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 Noma de (ilicona "bonita P Mayor cara neati%a

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<.2

Pr),'$a:

1. D)#r%5a &$ra >&r(a +) )!)#$r%?a#%-' +) !& #,)r0&. @Ra+%a#%&')>)#$& >&$&)!"#$r%#& )>)#$& $)r(&%-'%#& 0%)?&)!)#$r%#%+a+  #ara 0&r )!)#$r&!%% Ra+%a#%-': Consiste en iluminar un cuerpo met&lico con lu# de alta recuencia causando el desprendimiento de electrones eecto otoel!ctrico-. P&r )>)#$& >&$&)!"#$r%#&: "s la ioni#ación producida por la lu#. 6na lu# intensa al olpear la superfcie de un material puede $acer que escapen electrones del material, quedando !ste carado positi%amente. P&r )>)#$& $)r(&%-'%#&: "s la ioni#ación producida por el calor. + altas temperaturas, los electrones %ibran cada %e# m&s intensamente y pueden escapar del material, quedando !ste cara do positi%amente. E>)#$& 0%)?&)!"#$r%#&: "s un enómeno que ocurre en determinados cristales que, al ser sometidos a tensiones mec&nicas, en su masa adquiere una polari#ación el!ctrica y aparece una dierencia de potencial y caras el!ctricas en su superfcie.

"ste enómeno tambi!n ocurre a la in%ersa: se deorman bao la acción de uer#as internas al ser sometidos a un campo el!ctrico. "l eecto pie#oel!ctrico es normalmente re%ersible: al dear de someter los cristales a un %oltae exterior o campo el!ctrico, recuperan su orma. Los materiales pie#oel!ctricos son cristales naturales o sint!ticos que carecen de centro de simetría. 6na compresión o un ci#allamiento pro%ocan disociación de los centros de ra%edad de las caras el!ctricas, tanto positi%as como neati%as. Como consecuencia, en la masa aparecen dipolos elementales y, por in2uencia, en las superfcies enrentadas suren caras de sino opuesto. )ada su capacidad de con%ertir la deormación mec&nica en %oltae el!ctrico, y el %oltae el!ctrico aplicado en deormación mec&nica, los cristales pie#oel!ctricos encuentran un basto campo de aplicaciones en: • • • •

• •

 'ransductores de presión. +uas para los reproductores de discos de %inilo. Micróonos. Cristales resonadores para los reloes y en osciladores electrónicos de alta recuencia. Neneradores de c$ispas en encendedores. >tros.

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Cara 0&r )!)#$r-!%%: La mayoría de los compuestos inor&nicos y alunos de los or&nicos se ioni#an al undirse o cuando se disuel%en en aua u otros líquidos8 es decir, sus mol!culas se disocian en especies químicas caradas positi%a y neati%amente. (i se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrólito compuesto ioni#able- y se conecta una uente de corriente continua entre ellos, los iones positi%os de la disolución se mue%en $acia el electrodo neati%o y los iones neati%os $acia el positi%o. +l llear a los electrodos, los iones pueden anar o perder electrones y transormarse en &tomos neutros o mol!culas8 la naturale#a de las reacciones del electrodo depende de la dierencia de potencial o %oltae aplicado. 2. U$%!%?a'+& !a $a5!a $r%5&)!)#$r%#a +%a U+. E' )! 0r&#)+%(%)'$& 2 a! >r%##%&'ar )! $,5& +) PVC #&' 0%)! +) #&r+)r& ,%)' #)+%#ara  ,%)' a'& #ara.

"l tubo de 4VC ana cara La piel de cordero pierde cara *. Q," %'& $%)') !a #ara +)! 0"'+,!& )!)#$r&$$%#& +)0," +) )r $&#a+a #&' )! $,5& +) PVC ,) 0r)%a()'$) >,) 0r&$a+a 0&r 0a0)!

"l sino del p!ndulo ser& positi%o ya que el tubo al ser rotado. 4. 9 9 9 9

D)#r%5a +)$a!!a+a()'$) !a 0ar$) +) ,' )!)#$r&#&0%&. Cable de cobre Corc$o Lamina de aluminio otella pl&stica

6. E! )!)#$r&#&0%& 0,)+) %'+%#ar'& )! %'& +) !a #ara )!"#$r%#a. E=0!%,).

Cuando acercamos un obeto carado al aparato reci!n creado, las caras neati%as se orientan a la parte superior, mientras que las positi%as %an $acia la parte inerior del aparato. +l ser iuales las caras, las l&minas de aluminio se repelen separ&ndose una de la otra, indicando que dic$o elemento cuenta con cara electrost&tica. )e esta manera, unciona. 9. U' &5H)$& +) %+r%& ) #ara a * 'C a! >r&$ar!& #&' ,' $r&?& +) )+a. E' )! 0r&#)& +) >r&$a+& ) ar)ar&' 0r&$&') a! &5H)$& & ) r)(&%)r&' )!)#$r&') +) )!

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 "n el proceso se transferen electrones del %idrio a la seda. )ebido a la conser%ación de la cara, cada electrón aade cara neati%a a la seda, y una cantidad iual de cara positi%a queda atr&s en la %arilla. 'ambi!n, ya que las caras se transferen en paquetes discretos, las caras en ambos obetos son iuales a Q5e,y así en orma sucesi%a. . E=0!%,) +)+) ,' 0,'$& +) %$a a$-(%#& 0&r ,) !a #ara 0&r !& )')ra! ) $ra')r) ()+%a'$) )!)#$r&').

"l &tomo es la unidad mínima de la materia, que a su %e# est& ormada por conuntos de &tomos que se encuentran unidos entre sí. La orma en la que estos est&n entrela#ados es por medio de uniones de di%ersos tipos co%alente, polar, etc.- )ic$as uniones se dan debido a que los &tomos tienden a completar espacios %acíos de sus capas de enería y la /nica orma de $acerlo es RdonandoR o RaceptandoR electrones. 6n &tomo neutro o estable, es aquel que tiene la misma cantidad de protones partículas con cara J- y electrones partículas con cara 9 ;. S% ,' &5H)$%& ,0)'+%+& A ) a$raK+& a#%a ,' &5H)$%& #ara+& B) 0,)+) #&'#!,%r ,) A )$a #ara+& E=0!%,).

(i, est& carado con una cara dierente a la del obeto  ya que al ser dierentes se atraen-. (i el obeto + no $ubiera sido atraído, sinifcaría que el obeto + no tiene cara, es decir es neutro. (i el obeto + uera empuado $acia otro lado por el obeto , sinifcaría que el obeto + tiene la misma cara que el obeto .

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