Laboratorio F electrostaticos

Universidad Nacional de Colombia. Colombia. Cano, Suárez, Galvis, Galvis, Avella, Avella, Bautista. Fenóm Fenómenos enos Electrostáticos

FENOMENOS ELECTROSTATICOS Avella Daniel, Bautista Bautista Santiago, Santiago, Cano Cano Daniel, Daniel, Galvis Gioovany Gioovany,, Suarez Suarez Daniela. Daniela.

{ dsavellac, sbautistam, dccanob, eggalvisr, ldsuarezw } @unal.edu.co Universidad acional De Colombia.

Resumen A lo largo de la !resente !ractica e"!erimental titulada #$en%menos &lectrost'ticos(, se estudiaron estudiaron los e)ectos mutuos *ue se !roducen entre dos cuer!os como consecuencia de su carga el+ctrica con el )in de asimilar la e"istencia de dos ti!os de cargas as como los !rocesos de inducci%n y conducci%n- de la misma manera, se com!rendi% el uso de dis!ositivos como el electr%)oro y el electrosco!io, y las di)erencias entre los materiales aislantes y conductores.

Palabras clave: &lectrost'tica, Carga, &lectr%)oro, &lectrosco!io, nducci%n, Conducci%n. Abstract /0roug0out /0roug0out t0is e"!erimental e"!erimental !ractice entitled 1&lectrostatic 20enomena1, 20enomena1, mutual e))ects occurring between two bodies as a result o) electrical c0arge were studied in order to assimilate t0e e"istence o) two ty!es o) electric c0arges as well as t0e !rocess o) induction and and condu conducti ction on-- in t0e t0e same same way, way, t0e use o) devic devices es suc0 suc0 as elect electros rosco! co!e e and and electrometer, and t0e di))erences between t0e isolating materials and conductors materials was understood.

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Universidad Nacional de Colombia. Cano, Suárez, Galvis, Avella, Bautista. Fenómenos Electrostáticos

Key wr!s: &lectrostatic, &lectric C0arge, &lectrometer, &lectrosco!e, nduction, Conduction con

res!ecto

a

los

)en%menos

electrost'ticos, se de)ini% como uno de

"# Intr!ucc$%n

los )ines de esta !r'ctica, la tarea de 3a electrost'tica es la rama de la )sica

evidenciar la e"istencia de la carga

*ue estudia los )en%menos !roducidos

el+ctrica y los )en%menos b'sicos de la

!or distribuciones de cargas el+ctricas,

electroest'tica. De la misma )orma, se

esto es, el cam!o electrost'tico de un

llev% acabo la observaci%n de algunos

Cuer!o *ue est' totalmente cargado.

)en%menos de la electricidad est'tica,

4ist%ricamente, la electrost'tica )ue la

!ara luego deducir la e"istencia de dos

rama del electromagnetismo *ue !rimero

ti!os de carga 92ositiva y egativa:.

se desarroll%. Con la !ostulaci%n de la

Asimismo

3ey de Coulomb )ue descrita y utilizada

m+todos de electrizaci%n con ayuda de

en e"!erimentos de laboratorio a !artir

dis!ositivos tales como el electr%)oro y el

del siglo 56, y ya en la segunda mitad

electrosco!io.

del siglo 55 las leyes de 7a"well concluyeron de)initivamente su estudio y e"!licaci%n,

y

!ermitieron

demostrar

c%mo las leyes de la electrost'tica y las leyes *ue gobiernan los )en%menos magn+ticos !ueden ser estudiadas en el mismo

marco

te%rico

electromagnetismo. )en%menos cuales

&"isten

electrost'ticos,

esta8

denominado varios

entre

&lectrizaci%n,

los

carga

el+ctrica, 2rinci!io de conservaci%n y cubanizaci%n de la carga. /eniendo en cuenta las e"!eriencias !r'cticas

*ue

tuvieron

diversos

investigadores a lo largo de la 0istoria



conocer

los

di)erentes


3os cuer!os !ueden ser cargados el+ctricamente de varias )ormas8

&# MARCO TE'RICO: 9=:

3a materia est' con)ormada !or 'tomos *ue a su vez est'n )ormados de !rotones y neutrones en su n;cleo y electrones orbitando al rededor del n;cleo. 3os !rotones tienen carga el+ctrica !ositiva, los electrones carga el+ctrica negativa y los neutrones carga neutra. &l valor de la carga de los !rotones y electrones es la misma.

2or )ricci%n o )rotamiento8 Al )rotar dos materiales es muy !robable *ue ambos *ueden cargados 9uno con carga !ositiva y otro con carga negativa:- este )en%meno se debe a *ue al )rotar dos cuer!os, los electrones de conducci%n > *ue constantemente est'n en movimiento !or los s%lidos? se trans)ieren a uno de los cuer!os y de esta )orma uno de los dos *ueda con carga negativa !or*ue gana electrones y el otro *ueda con carga !ositiva, !or*ue cedi% los electrones. Un e
3os s%lidos !or lo general tienen carga el+ctrica neutra, debido a *ue tienen igual n;mero de electrones y de !rotones, !ero esto !uede variar si dos ob
2or contacto8 Se !ueden trans)erir electrones de un cuer!o a otro !or sim!le contacto, !ara esto, es necesario *ue uno de los cuer!os est+ cargado el+ctricamente y *ue el otro cuer!o tenga carga neutra, as *ue cuando ambos cuer!os se to*uen, una !arte de las cargas se trans)ieren al ob
3os cuer!os cargados el+ctricamente tambi+n !ueden interactuar, de!endiendo de la carga *ue tengan ambos, +stos se atraer'n o se rec0azar'n- dos cuer!os cargados el+ctricamente con el mismo signo se rec0azar'n y dos cuer!os cargados el+ctricamente con signo o!uesto se atraer'n. Conducci%n el+ctrica8 Se conoce como conducci%n el+ctrica al movimiento de !artculas el+ctricamente cargadas !or un cuer!o, *ue !uede ser causado !or un cam!o el+ctrico o gradiente de concentraci%n de la densidad de carga.

2or inducci%n8 Un cuer!o neutro !uede ser cargado el+ctricamente si estando

!


aislado se le acerca un cuer!o con carga el+ctrica. &sto sucede debido a *ue al acercar el cuer!o, las cargas de signo contrario !resentes en el cuer!o neutro se dirigen 0acia el lado en el *ue est' m's cerca el cuer!o cargado 9!or atracci%n electrost'tica:, y las cargas de igual signo a la carga del ob
el+ctricas se organizar'n de tal manera *ue las de signo contrario a las del !rimer obmientras los dos ob
9: Cone"i%n a tierra8 &s un m+todo !or el cual se conecta un cuer!o conductor a tierra, es decir, a un ob
9:

Sin embargo, +ste m+todo tambi+n se !uede usar !ara cargar un cuer!o el+ctricamente mediante el siguiente !rocedimiento8 Si un ob
"


1.3. Acercamos el electróforo a la lámina y se logra polarizar el electróforo, conectamos el sistema a tierra y luego separamos el electróforo del plexiglás

3. Desarrollo experimental

E

"# Car(a )r *rtac$%n 1.1. Se frota una lámina de plexiglás con un paño

1.4. Acercamos el electróforo al electroscopio

HE E

1.5. Descargamos el electróforo conectándolo a tierra

1.2. Al cargar frotar la lámina con el paño el plexiglás queda cargado positivamente

IE 1.6. argar el electróforo mediante la frotación de una lámina de acetato

FE

#


"1$#

JE

1.7. Acercar electróforo electroscopio para cargarlo

al

+# Frtar !s t$ras !e acetat

=KE 1.!. Acercar el electroscopio cargado con la lámina al electróforo cargado con plexiglás

=E

,# t$em) !e electrsc)$

!escar(a

!e

un

"11#

&# Car(a )r $n!ucc$%n

=E

$.1. Acercar un o%&eto cargado y conecte el electroscopio a tierra

-# Car(a !e electrsc)$ y lue(

acer.ue *ue(

$


b: 3a carga inicial del electrosco!io es neutra, al acercarle el electr%)oro ad*uieren la misma carga, negativa. &sto se observa al ver *ue las l'minas de las *ue est' com!uesta el electrosco!io se se!aran al tener la misma carga. Mueda as com!robado el )en%meno de re!ulsi%n entre cargas iguales.

=FE

c: 3a )rotaci%n )ue usada tambi+n !ara cargar el electr%)oro con el acetato, es decir )rotando la 0o
,# Resulta!s &l e"!erimento de )en%menos electrost'ticos se bas% en la gua de laboratorio de la Universidad acional de Colombia y el De!artamento de $sica, realizador !or &dgar Bautista y 7arina Lrtiz. A continuaci%n se !resentan los resultados !ara los cinco !rocedimientos !ro!uestos en la gua.

d: Cargar el electr%)oro negativamente con el uso del !le"igl's y ac+rcalo al electrosco!io im!lica un aumento de la carga negativa *ue el electrosco!io tena !or lo *ue las l'minas se logran se!aran unos cuantos 'ngulo m's.

Procedimiento 1.

a: Se genera carga !or medio de la )ricci%n, )rotando con una su!er)icie aislante, el signo de la carga ad*uirido !or el electr%)oro de!ende de la naturaleza de la su!er)icie con la *ue es )rotado. Cuando se )rota con !le"igl's este ad*uiere carga negativa, al acercarlo al electrosco!io se !uede com!robar *ue el instrumento est' cargado.

Prce!$m$ent &# a: &l electrosco!io *ueda cargado mediante el m+todo de inducci%n, la tierra
%


*ue *ueda cargado al observar como las l'minas *uedan se!aradas. Procedimiento 3

a: &l m+todo de )ricci%n !ara dos tiras de acetato cargados con un !aNo nos de
Procedimiento 4

3a descarga del electrosco!io de manera es!ont'nea llevo un intervalo de tiem!o cuantizado entre tres minutos y tres minutos y medio, esto se logr% observar !or*ue al de
Al acercar la llama si el electrosco!io est' descargado no sucede nada, en caso de *ue est+ cargado, las l'minas se unen !ro!iciada !or la descarga del electrosco!io.

&


&ncontrar la cantidad de carga *ue obtiene el electrosco!io sera !osible gracias a la se!araci%n de las l'minas y la 3ey de Coulomb, esto no )ue !osible !ara nuestro caso ya *ue el electrosco!io se encuentra aislado y no )ue !osible medir la distancia ni las masas de cada una de las l'minas

Prce!$m$ent &# Al estar el electrosco!io descargado la l'mina de oro no est' se!arada de la varilla met'lica al acercar la barra )rotada 9sin tocar el electrosco!io: se distribuyen las cargas en el electrosco!io ale<'ndose las cargas negativas la carga negativa se concentra en la !arte in)erior de la varilla met'lica y en la laminilla, y como consecuencia +sta se se!ara.

-# An/l$s$s# Prce!$m$ent "#

3a carga es generada a !artir de una su!er)icie aislante, el com!ortamiento de las l'minas utilizadas es similar aun*ue la carga *ue obtiene el material de!ende de algunas convenciones y de la naturaleza del material, 3as cargas negativas de la l'mina de !l'stico se !ierden y *ueda as cargada !ositivamente.

7anteniendo la barra )rotada cerca del electrosco!io y tocando con #la tierra( la es)era del mismo, las cargas de la varilla met'lica y de la laminilla tienden a ale
Acercamos entonces el electr%)oro al !le"igl's 0asta !onerlo en contacto con ella. &n ese momento las cargas de la su!er)icie de la l'mina reordenan la carga del disco met'lico8 atraen a las cargas negativas y re!elen a las !ositivas, *uedando las !ositivas !or arriba. Al tocar con la tierra el electr%)oro, atra!amos todas las cargas !ositivas y el electr%)oro *ueda cargado negativamente. &l !roceso acetato.

inverso

ocurre

!ara

Prce!$m$ent + 3as l'minas de acetato cargadas con
el

'


!ara el caso de la in)erior est' se carga con el signo contrario debido a *ue la !rimera l'mina de acetato 0ace *ue los electrones se orienten y ayude a mantener una carga electrost'tica *ue tenga e*uilibrio con la !rimera l'mina.

6. Conclusiones &l !roceso de )ricci%n !ermite *ue un material ad*uiera cierta carga electrost'tica. Durante la realizaci%n del laboratorio se utilizaron varios !aNos de distinta tela, ninguno de los cuales !rovoc% el mismo resultado *ue los otros !aNos- !or lo tanto vemos *ue al )rotar una su!er)icie con otra de!ender' de los materiales de estas su!er)icies el ti!o y la intensidad de la carga electrost'tica generada.

Prce!$m$ent ,

&l electrosco!io en !rinci!io no debera descargarse, ya *ue la ley de la conservaci%n de la carga establece *ue las cargas en un sistema aislado !ermanecen constantes.

3a conductividad es una !ro!iedad de ciertos materiales 9entre ellos, todos los metales: *ue le !ermite al material distribuir y e*uilibrar la9s: carga9s: electrost'tica9s: a lo largo de todo el material.

2ero al contrario de la anunciado en esta ley, las l'minas del electrosco!io logran acercarse un !oco entre ellas, acudimos a la de)inici%n de variables e"ternas al e"!erimento !ara e"!licar lo sucedido !ara este caso, ya *ue a !esar de estar com!letamente cerrado el sistema del electrosco!io !uede considerarse un sistema cerrado !ero no asilado, lo cual !uede ser una de las razones !or las *ue al cabo de tres minutos se logra ver como lentamente se descarga el electrosco!io, aun*ue esta descarga sea !arcial y no com!leta.

Debido al alto grado de conductividad de los metales )ue !osible cargar una !ieza met'lica !or inducci%n al acercarse a otra ya cargada y !osteriormente conectar el lado o!uesto de la !ieza a tierra- de esta manera la !ieza de metal se !olariza a!untando 0acia la !ieza ya cargada la carga o!uesta a esta y, al conectar a tierra el lado o!uesto, toda la !ieza *ueda con el mismo ti!o de carga, *ue es la o!uesta a a*uella de la !ieza *ue se utiliz% !ara cargarla. &s decir, si una !ieza de metal es cargada con otra cargada !ositivamente, la !rimera !ieza *uedar' cargada negativamente y viceversa. &ste )en%meno de !olarizaci%n de cargas es el mismo *ue ocurre en el caso de las dos l'minas de acetato, *ue al estar en contacto una con otra, se !olarizan como si 0icieran !arte de un mismo cuer!o.

Prce!$m$ent Al acercar la llama al electrosco!io este su)re una descarga, ya *ue en un ambiente seco los electrones tienen m's )acilidad !ara moverse. 3a mayora de los cuer!os en la naturaleza son conductores y la llama no es la e"ce!ci%n, la descarga del electrosco!io !or e)ecto del )uego )ue bastante r'!ida y e)iciente.

Al cargar !or inducci%n se !udo observar *ue sin im!ortar el ti!o de carga *ue se est+ traba
1(


estudiar como un )lu
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JE Guerra. C. &"!erimento = &n lneaE. =KE 3ista de )iguras. 9=:. Castilla. A. &3&C/OCDAD  &n lneaE. I de se!tiembre de K= /omado el = de )ebrero de K=E. Dis!onible en8 0tt!8la)isicacolsam.blogs!ot.com.coK= KJcargas?!orcontacto?y?cargas? !or.0tml 9:. An%nimo. . $ormas de electrizar un cuer!o &n lneaE. /omado el = de )ebrero de K=. Dis!onible en8 0tt!8www.!!s.Q=.or.usdistrictde!tsed mediavideotecacurso0tmlbS&CF.4 /7 9:. Guerra. C. &"!erimento = &n lneaE. /omado el = de )ebrero de K=. Dis!onible en8 0tt!8www=.u!r0.educlguvelab)ise"!e rimento=.0tm

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=E Blinn, P. $ 9=JIF:. #&lectricidad est'tica( en8 &l universo mec'nico online, videoE. Cali)ormia nstitute o) /ec0nology, ntelecom nc. Ca!. I. E0tt!s8es.wiQi!edia.orgwiQi&lectrost RCRA=tica

9F:.0tt!s8www.google.com.cosearc0T *electr RCRB)oroWsourcelnmsWtbmisc0Ws a5WvedKa0UX&w
E0tt!8es.slides0are.netnac0avodQac0 ai)enmenos?electrostaticos?F=HJ=K E0tt!8www.cab.cnea.gov.ariedsimage se"tras0o
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E $sica 6olumen ? /i!ler.

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9=:.0tt!8www.monogra)ias.comtraba
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Laboratorio F electrostaticos

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