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CICLO: 01-2017
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MATERIA: FISICA 3
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CATEDRATICO: ING. VALENTÍN GUTIÉRREZ MENDOZA
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INSTRUCTOR: VICTOR ALEXIS PONCE
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NOMBRE DE LA PRÁCTICA: “ELECTROESTÁTICA”
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PRACTICA No. 1
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INTEGRANTES DEL GRUPO:
NOMBRE Kevin Mauricio Alas Rosales Eduardo Josué Renderos Vásquez Jonathan Daniel Vásquez Platero.
No. De carnet 2015-01996
GRUPO DE CLASE 1-1
2015-00199
1-1
2015-01779
1-1
GRUPO DE LABORATORIO No: 1 FECHA DE ENTREGA: JUEVES 9 DE MARZO DEL 2017
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INDICE
INTRODUCCÍON .............................................................................................. ..... 3 OBJETIVOS .................................................................................. ......................... 4 ASPECTOS TEORICOS ........................................ ¡Error! Marcador no definido. 5 MATERIALES Y EQUIPO… ............................. …10¡Error! Marcador no definido. PROCEDIMIENTO Y MEDICIONES .................................................................... 11 ANALISIS Y RESULTADOS …………………………………………………………….............................................15
CONCLUSIONES ................................................................................................ 17 BIBLIOGRAFIAS………………………………………………………………….……..18
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INTRODUCCIÓN
La electricidad en la actualidad hace parte de nuestro estilo de vida y además con ella podemos mostrar nuestro gran desarrollo tecnológico, ya que con esta pudo prosperar el ingenio del hombre para generar nuevas tecnologías que usamos en la vida diaria ya sea como por ejemplo radios, televisores, computadores, etc. El ser humano como tal, es un ser curioso que al observar los fenómenos físicos que lo rodean siempre intenta buscarle la explicación para poder entenderlos. En principio la investigación que se llevó a cabo acerca de este tema (la electricidad) fue como obtener un cuerpo cargado, lo cual en el experimento que realizamos damos a ver los distintos tipos de carga que puede haber y a su vez como funcionan estos procedimientos.
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OBJETIVOS
Objetivo general
Explicar los diferentes tipos de cargas en los cuerpos, y analizar los distintos tipos de fuerzas eléctricas que existen debido a las cargas generadas por los cuerpos según el material que sean.
Objetivos específicos
Cargar un cuerpo por fricción, contacto e inducción
Conocer y poner en práctica los diferentes métodos de electrización que existen
Comprender la ley de coulomb
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ASPECTOS TEÓRICOS Teniendo en cuenta las propiedades de la carga: cuantización, conservación e invariancia; y las características de esta donde la carga eléctrica es una propiedad intrínseca de algunas partículas elementales, por lo mismo podemos decir que todos los cuerpos de la naturaleza pueden electrizarse y esta existencia de carga eléctrica se manifiesta cuando un cuerpo cargado interactuar con otro en la misma condición, lo que nos lleva a analizarlas y a darnos cuenta que existen dos tipos de carga llamadas convencionalmente positivas y negativas, donde las de mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen.
CARGA ELÉCTRICA Es algo inherente a la materia e inseparable de ella. Dondequiera que exista materia existe carga eléctrica. Sin embargo, no toda la materia manifiesta fenómenos de tipo eléctrico. La materia que nos rodea está formada por átomos que constan, a su vez, de protones, neutrones y electrones. Los protones y electrones tienen una propiedad que se conoce con el nombre de carga eléctrica. Esta carga eléctrica puede ser de dos tipos:
Los protones tienen carga eléctrica positiva.
Los electrones tienen carga eléctrica negativa
Normalmente, los átomos de los cuerpos tienen tantos protones como electrones, por lo que tendrán tantas cargas eléctricas positivas como negativas. Esto hace que sean neutros. Pero los átomos pueden ganar o perder electrones y convertirse CICLO 01-2017
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en iones. De esta forma, los cuerpos neutros pueden adquirir una carga eléctrica. Cuando los átomos ganan electrones, el cuerpo adquiere carga eléctrica negativa. Cuando los átomos pierden electrones, entonces el cuerpo adquiere carga eléctrica positiva.
Un cuerpo electrizado está cargado positiva o negativamente porque ha perdido o ganado electrones. Por consiguiente, la carga eléctrica es una magnitud física medible y cuantificable. La cantidad de electricidad «neta» de un cuerpo será igual a un número entero de veces la carga del electrón.
FUERZA ELÉCTRICA Es aquella que se presenta entre dos o más cargas, cuyo módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen. La fuerza entre dos cargas se calcula como
=
Donde: K= 9x109 Nm2/c q1 q2 = Valores respectivos de la carga 1 y 2 d= Distancia que se tiene entre las dos cargas Fe= Fuerza eléctrica
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Se debe tener en cuenta que la fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido. Cuando se habla de la dirección de la fuerza eléctrica se debe tener en cuenta si son únicamente dos cargas, la dirección de la fuerza es colonial a la recta que une ambas cargas. Ahora bien cuando se está evaluando el sentido de la fuerza eléctrica actuante entre dos cargas es de repulsión si ambas cargas son del mismo signo y de atracción si las cargas son de signo contrario
MÉTODOS DE ELECTRIZACIÓN La electrización es el proceso mediante el cual un cuerpo adquiere una carga, esta electrización puede ser por:
Electrización por Contacto
Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.
Electrización por Frotamiento
Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
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Electrización 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. Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: Las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente. aparecen
Decimos
cargas
entonces
eléctricas
que
inducidas.
Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
CAMPO ELÉCTRICO
Es aquel donde existe una fuerza que actúa a distancia, lo que no fue fácil de aceptar para los pensadores antiguos. La idea de campo se extiende de toda carga hacia fuera e invade todo el espacio. Cuando se coloca una segunda carga cerca de la primera, "siente" una fuerza debido a CICLO 01-2017
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que el campo eléctrico está allí. Se considera que el campo eléctrico en el lugar de la segunda carga interactúa directamente con esa carga para producir la fuerza Se puede medir y cuantificar el campo eléctrico que rodea una carga, un grupo de cargas o una distribución continua de cargas midiendo la fuerza sobre una carga de prueba positiva y pequeña. Por carga de prueba debe entenderse una carga positiva tan pequeña que no altere la distribución de las demás cargas, que son las que provocan el campo que se está midiendo. El campo eléctrico E, en cualquier punto del espacio se define como la fuerza F que se ejerce sobre una carga de prueba en ese punto, dividida entre la magnitud q de la carga de prueba:
=
Con esta definición vemos que la dirección del campo eléctrico en cualquier punto en el espacio se define como la dirección de la fuerza sobre una carga psitiva de prueba en ese punto. La magnitud del campo eléctrico la fuerza pr unidad de carga, de modo que E se mide en Newton/Coulomb (N/C)
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MATERIALES Y EQUIPO
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1. Varillas de polipropileno/acrílico
2. Lámpara de efluvios
3. Aguja
4. Electroscopio
OTROS MATERIALES 1. Hoja de papel
2. Hoja de acetato
3. Placa de policarbonato
PROCEDIMIENTOS Y MEDICIONES
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Electrización por contacto Ejercicio 1 1. Sujeta fuertemente la varilla gris (polipropileno) por un extremo, frota enérgicamente el otro extremo con el papel. 2. Coge la lámpara de efluvios por uno de los casquillos metálicos, y toca con el otro casquillo el extremo de la varilla que has frotando (Figura 1). Observe los electrodos de la lámpara. 3. Realiza el mismo experimento con la varilla acrílica.
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Ejercicio 2 1. Colocar la hoja de acetato sobre la placa de policarbonato, y frota enérgicamente con el papel. Coge las dos juntas y separa la hoja. Tócala con uno de los extremos metálicos de la lámpara de efluvios (figura 2). Observa los electrodos de la lámpara. Repite el experimento pero con la placa de policarbonato. 2. Realiza el experimento igual que1, pero utiliza la ¨balanza eléctrica¨ para demostrar la carga. Aproxima la hoja y la placa al extremo frotado de la varilla que está colgada y observa. Descarga la hoja de acetato y la placa por separado, cogiéndola entre las palmas de las manos y apretándolas fuerte. Colo 3. la hoja sobre papel, y frota con el otro papel. Comprueba con la balanza y con la lámpara de efluvios la clase de carga que tiene. Realiza el mismo proceso con la placa.
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Fuerzas eléctricas
Ejercicio 3 1. Frota también una mitad de la otra varilla de polipropileno enérgicamente con el papel. Aproxima el extremo frotado de esta varilla al extremo frotado de la que está colgada (Figura 2). Observe esta última. 2. Repite el experimento, pero la segunda varilla es ahora la acrílica. 3. Pon la placa de policarbonato sobre la mesa, y la hoja de acetato encima de ella. Frota la hija de acetato con el papel. Levanta las dos juntas y después separa la hoja de acetato (Figura 3) ¿Qué observa? 4. Aproxima el extremo frotado de la varilla que está colgada primero la placa de policarbonato 5. Y después con la hoja de acetato. Observa la varilla (Figura 4)
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Ejercicio 4
1. Frota enérgicamente la varilla de polipropileno con el papel, y pasa el extremo cargado por encima del electroscopio, girando la varilla longitudinalmente (Figura 2). Observa la aguja.
2. Pon la mano en el electroscopio, observando otra v ez la aguja. 3. Frota con papel la varilla acrílica y procede como en 1. 4. Pon otra vez la mano en el electroscopio. Frota la varilla de polipropileno y pásala por encima del electroscopio. Frota después la varilla acrílica y pásala igualmente por encima del electroscopio, repite el proceso otra vez con la varilla acrílica.
5. Descarga el electroscopio tocando con la mano. Pon la hoja de acetato sobre la placa de policarbonato y frótala enérgicamente con el papel. Coge la hoja y la placa, sin separarlas, entre las palmas de las manos y aprieta fuerte. Coloca la placa y la hoja, todavía sin separarlas, encima del electroscopio, con la hoja hacia arriba. Separa la hija de la paca y observa la aguja. (Figura 3). Vuelve a colocar lentamente la hoja y observa la aguja. Repite el experimento poniendo la hoja debajo y la placa arriba.
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ANÁLISIS DE RESULTADOS
Ejercicio 1: Electrización por contacto Por este ejercicio se pudo determinar que la varilla de polipropileno que al frotarla, se carga negativamente, provocando que cuando se coloca el casquillo de la lámpara de efluvios, esta genere un chispazo y se enciende momentáneamente. En cambio la varilla de acrílico al frotarla, se pudo comprobar que está cargada positivamente, ya que al colocar la lámpara, no se encendió a pesar de varios intentos.
Ejercicio 2 Al cargar la placa de policarbonato y la hoja de acetato, se puede comprobar que ambas están cargadas de manera contraria ya que ambas tienen una fuerza de atracción, sin embargo al colocar el casquillo de la lámpara de efluvios en la placa, se enciende por electrización por inducción.
Ejercicio 3: Fuerzas eléctricas
En la primera parte, al cargar la varilla de polipropileno en una mitad y al ponerla en contacto con la otra cargada por la mitad igualmente, genera una fuerza de repulsión (la varilla colgada se aleja de aleja de la mitad de la varilla que se coloca cerca), ya que ambas tienen una misma carga.
Ahora, repitiendo el proceso anterior, siempre la varilla de polipropileno cargada en una mitad, colgada y ahora se carga la varilla acrílica en una mitad de igual manera. Ahora, al ponerlas en contacto, la varilla de polipropileno se acerca, ya que ambas tienen cargas contrarias generan una fuerza de atracción.
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Por último, la varilla de polipropileno cargada a la mitad colgada, y se le acerca una placa de policarbonato frotada con una hoja de acetato, la varilla se acerca a la placa, debido a que ambas tienen una carga contraria a la otra generando una fuerza de atracción
Ejercicio 4
Al cargar la mitad de la varilla de polipropileno y colocarla encima del electroscopio, la aguja genera una fuerza de repulsión, esto debido a que como el electroscopio se carga negativamente (por conducción) por la varilla de polipropileno, la aguja tiene una carga similar, y por eso genera dicha fuerza.
Luego al colocar la mano sobre el estetoscopio, la aguja regresa a su posición neutra, ya que la mano al tener una carga contraria, el estetoscopio pierde la carga.
Repitiendo el proceso anterior, ahora con la varilla de acrílico, se puede comprobar que la aguja se acerca al estetoscopio, debido a que el estetoscopio quedo cargada con la carga contraria a la de la aguja.
Ahora, realizando el experimento, colocando la placa de policarbonato y la hoja de acetato, cargadas las dos por medio de papel, arriba del estetoscopio, la aguja se aleja del estetoscopio, determinando que se repela por una electrización por inducción.
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CONCLUSIONES
A continuación se detallan las siguientes conclusiones obtenidas por medio de la práctica:
Se pudo concluir que sí dos cuerpos tienen una carga contraria a la otra,
generan una fuerza de repulsión en cambio, si tienen cargas similares generan una fuerza de atracción. Esto independientemente del método de electrización por el cual se vean involucrado los cuerpos.
Se pudo determinar que los materiales como el polipropileno y el policarbonato, tienen una carga negativa, ya que estas se repelan entre ellas, y permiten que se pudieran encender la lámpara de efluvios debido a que tienen una carga contrario una de la otra.
Se determinó que un objeto puede quedar cargado debido a estar en contacto por un cuerpo con una carga, por ejemplo el electroscopio al estar en contacto con una varilla cargada negativamente, todo el electroscopio se cargó negativamente, generando una fuerza de repulsión con la aguja colocada dentro de dicho instrumento.
De manera práctica y teórica , se puede comprobar que cuando un objeto tenga un campo neutro (cuando se frota la placa de policarbonato y la hoja de acetato; carga positiva y negativa respectivamente), puede generar una electrización por inducción, por lo cual permite generar una carga negativa que genera fuerza de atracción hacia los cuerpos, como se pudo comprobar con la lámpara de efluvios y el electroscopio
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BIBLIOGRAFÍA
Cargas eléctricas, documento en línea disponible en: http://proyectoelectricidadzb.blogspot.com/2015/05/cargaselectricas.html Cargas eléctricas, documento en línea disponible :http://isaias7.blogspot.com/2013/01/ficica.html
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