PRÁCTICA N°1 ELECTROSTÁTICA A.OBJETIVOS: -Reconocer los diferentes tipos de carga. -Establecer las características de la interacción eléctrica.
B.INTRODUCCION: La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos. Históricamente los fenómenos eléctricos y magnéticos se descubrieron y estudiaron de forma independiente, hasta que en 1861 James Clerk Maxwell unificó todos ellos en las cuatro ecuaciones que llevan su nombre. Por simplicidad, en estas páginas trataremos por separado los fenómenos eléctricos y magnéticos. En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el Culombio (C). Un Culombio es la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio. La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los átomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones. La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del electrón es:
C.CUESTIONARIO PREVIO: 1. ¿Qué es la carga eléctrica y cuáles son sus propiedades? La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. A.-Principio de conservación de la carga B.-Invariante relativista
2. Enuncie la ley de Coulomb. La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
3. ¿Por qué se dice que la carga está cuantizada? Explique. Porque la magnitud de carga de cualquier cuerpo se presenta de manera discreta, es decir, en múltiplos enteros de la carga fundamental que es la del electrón, por ejemplo; -2e, -1e, 1e, 2e, 3e, 4e, etc.,(e=1.6x10-19 coulomb), no puede haber una carga de 2 y medio electrones.
4. ¿Qué es un conductor y no-conductor? Explique y mencione 5 ejemplos. Conductor: Son las que dejan pasar electricidad Ejemplos: plata pura, cobre, latón, níquel, alambre de acero, etc. No Conductor: Son los que no permiten el paso de la corriente Ejemplos: goma, fibra de vidrio, plástico, madera, poli estireno, etc.
5. Explique las formas para cargar un cuerpo. Por inducción, por frotamiento, por contacto, por efecto termoiónico, por efecto fotoeléctrico, efecto piezoeléctrico.
D.EQUIPO Y MATERIAL: -Barras de vidrio
-Barras de plástico (PVC)
-Trozos de seda
-Trozos de plástico
-Soporte universal
-Tecknopor, etc.
E.ESQUEMA:
F.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: F.1 Utilizando la varilla de PVC.1.-Cuando se acerca la varilla de PVC con la otra varilla de PVC del péndulo no hay nada ya que ambos se encuentran sin carga. 2.-Cuando se frota la varilla de vidrio con la otra varilla de PVC del péndulo no hay nada ya que ambos se encuentran sin carga. 3.-Cuando se frota con la piel de gato la varilla de PVC hay un ligero movimiento con el PVC del péndulo. 4.-Cuando se frota con el paño el PVC hay un ligero movimiento con el PVC del péndulo. 5.-Cuando se frota con el paño la varilla de vidrio y el PVC del péndulo con la piel de gato se atraen ya que la varilla de vidrio se carga positivamente y el PVC del péndulo se carga negativamente. 6.-Cuando se frota la varilla de PVC con la piel de gato y también la varilla de PVC del péndulo se repelen ya que ambos se cargan negativamente.
F.2 Utilizando la bolita de tecknopor.1.-Cuando se frota la varilla de PVC con la piel de gato y se acerca a la bolita, produce una pequeña atracción ya que la bolita es neutra.
2.-Y si la varilla se toca con la bola de tecknopor se pegan por un breve momento. 3.-Cuando se frota la varilla de vidrio con el paño de seda y se acerca a la bolita de tecknopor, produce una pequeña atracción ya que la bolita es neutra. 4.-Y si la varilla se toca con la bola de tecknopor se pegan por un breve momento.
G.CONCLUSIONES 1.-La electrostática trata de los fenómenos producidos por las cargas eléctricas, cuya posición relativa permanece constante a lo largo del tiempo. 2.-La electrostática es una de las partes de la física que se ocupa de los campos eléctricos y en general de los fenómenos eléctricos sin movimiento de cargas. Además estudia las acciones entre cargas eléctricas fijas en puntos determinados del espacio y las que ejercen éstas en el espacio circundante.
H.BIBLIOGRAFÍA 1.https://www.google.com.pe/search?hl=es&site=imghp&tbm=isch&source=hp&biw= 1366&bih=664&q=barra+de+vidrio&oq=barra+de+vidrio&gs_l=img.3..0l2j0i24l3.36 5.2040.0.2366.10.9.0.1.1.1.180.1108.4j5.9.0....0...1ac.1.26.img..5.5.376.ati2dWGG _ak#facrc=_&imgdii=_&imgrc=Gy9MiPb9y5prwM%3A%3B09tFHYpHnwSChM%3B http%253A%252F%252Fwww.kalipedia.com%252Fkalipediamedia%252Fciencias naturales%252Fmedia%252F200709%252F24%252Ffisicayquimica%252F200709 24klpcnafyq_211.Ges.SCO.png%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.kalipedia.com %252Fecologia%252Ftema%252Fadquieren-carga-electricacuerpos.html%253Fx%253D20070924klpcnafyq_303.Kes%2526ap%253D1%3B5 55%3B311 2.-http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica 3.-http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb 4.-http://es.scribd.com/doc/4725724/FORMAS-DE-CARGAR-ELECTRICAMENTEUN-CUERPO 5.http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/intro_electr o.html 6.-http://html.rincondelvago.com/experimentacion-electrostatica.html
I.CUESTIONARIO FINAL 1.- Si tenemos un cuerpo cargado y se acerca a un conductor aislado. ¿Qué ocurre en el conductor? Explique. El conductor es atraído por el cuerpo cargado, ya que cualquier cuerpo cargada atrae a uno neutroasí sea aislante o conductor.
2.-Si un cuerpo cargado positivamente tiene una masa determinada, al cambiar el signo de la carga del conductor ¿Cambia su masa? Explique. No, la masa es independiente de la carga (al menos en la práctica). La carga eléctrica dependede los electrones que dicho cuerpo contenga, y la masa de un electrón es insignificante a la de sunúcleo (un protón es aproximadamente 1820 veces más pesado que un electrón), por lo queindependientemente de la carga que contenga un cuerpo, la masa será, a los fines prácticos, lamisma (recordar que la carga eléctrica de un protón es la misma que la de un electrón).
3.-En la práctica realizada ¿Se puede cargar un cuerpo por inducción? Explique. La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.Cuando permitimos que las cargas salgan de un conductor por contacto, decimos que loestamos poniendo a tierra.Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga por inducción. La parteinferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga positiva en la superficie terrestre.Benjamín Franklin fue el primero en demostrar este hecho a través de su famoso experimento dela cometa, que le permitió comprobar que los rayos son un efecto eléctrico. Franklin descubriótambién que la carga fluye con facilidad hacia o desde objetos puntiagudos y así se construyó elprimer pararrayos.
4.- ¿A qué se llama “Aterrizar” la carga de un cuerpo? Explique mediante un ejemplo y diga ¿Por qué es importante? Los carros que transportan gasolina se van cargando con la fricción del viento, y va distribuyendotoda la carga alrededor de la lámina que contiene la gasolina, esta carga puede producir chispas yestas pueden encender la gasolina, por esta razón llevan una cadena en la parte trasera paradescargar o aterrizar la carga.
5.-Una carga fija A ejerce determinada fuerza coulombica sobre la carga B. Indique si se altera la fuerza que A ejerce sobre B al acercarse a B otras cargas. La carga A realizara la misma fuerza sobre la carga B. Lo que cambiará con la aplicación de otras cargas es la fuerza resultante sobre la carga B.
6.-Cuando camina sobre una alfombra de nylon y luego toca un objeto metálico grande, como la perilla de una puerta, Ud. Recibe una descarga eléctrica y tal vez se forme una chispa. ¿Por qué tiende a ocurrir esto más en días secos que en días húmedos? Porque en los días húmedos la carga que "generamos" u "obtenemos" al caminar sobre el nylon la descargamos fácilmente con la atmosfera, dado que un día con alta humedad es más "conductora" que una con baja humedad (al igual que nuestros zapatos pantalones, etc.). O sea. ¡Llegamos descargados a la perilla de la puerta!
7.-Un rayo ocurre cuando hay flujo de carga eléctrica (principalmente electrones) entre el suelo y una nube de tormenta. La razón máxima de flujo de carga en un rayo es aproximadamente de 20000 C/s; esto dura 100 us o menos. ¿Cuánta carga fluye entre el suelo y la nube en este tiempo? ¿Cuántos electrones fluyen durante este tiempo?
