informe n° 01 de fisica iii.doc
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7/24/2019 informe n 01 de fisica iii.doc
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UNIVERSIDAD NACIONAL
SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO
FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGIA Y
METALURGIA
LABORATORIO N 01
CURSO : FSICA III
DOCENTE : MORENO RUBIOS
TEMA : KIT PARA EPERIMENTOS
ELECTROST!TICOS
ALUMNO : CAUS"I ROSAS #"ONN
C$DIGO : 111%010&%&'1
"UARAZ (01)
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INTRODUCCI$NEl presente laboratorio se llevo acabo con la fnalidad de observar y
demostrar experimentalmente los enmenos electrostticos
undamentales, teniendo en cuenta los undamentos tericos de
electrizacin, sus tipos, conductores elctricos, aisladores elctricos,
interaccin electrosttica y la ley de Coulomb
Este laboratorio tambin tuvo como ob!etivo la visualizacin de las
l"neas de uerza o campo elctrico, mediante la ayuda de los
plumeros electroestticos #s" como la verifcacin experimental del
blinda!e electrosttico con la $aula de %araday
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PRIMERA PR!CTICA DE LABORATORIO
EPERIEMTO 1: P*+-../ 2 C3*43 E56.7*/.3 8+* C+73.7+
I% OB#ETIVOS:
&& 'erifcar experimentalmente el enmeno de induccin
electrosttica y la transerencia de car(a por rotamiento y por
contacto
&) Estudiar y mostrar los eectos *ue producen los cuerpos
car(ados elctricamente
II% MATERIALES A UTILIZAR:
)& +na varilla de vidrio
)) -os varillas de plstico
). +na tela de seda
)/ +na plataorma con soporte
III% MARCO TE$RICO Y CONCEPTUAL
#ntes de comenzar a describir los experimentos en electrosttica
invito al lector a realizar el si(uiente experimento, tome una
lapicera de plstico0o cual*uier ob!eto de plstico1, rtela con
uerza en su prenda de vestir, *ue debe estar seca, acr*uela a
un pedacito de papel, lo mas c2ico posible y vera como la
lapicera atrae al mismo3 a partir de este simple experimento se
puede dise4ar una serie de experiencias, *ue son claves en el
estudio de la electricidad
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Cuando se rota una barra de de vidrio con un pa4o bien seco, se
observa *ue ambas ad*uieren la propiedad de atraer cuerpos
livianos como ser trozos de papel o de plstico 0nylon15epitiendo
la experiencia con otras sustancias 0ebonita, resinas, lucita, etc1
se observa el mismo enmeno esta propiedad se la llama
electricidad, y los cuerpos *ue la poseen se dicen *ue estn en
estado elctrico.
6ara estudiar este enmeno se emplea una eserilla de medula
de sa7co suspendida de 2ilo de seda 0pndulo elctrico1, como se
muestra en la si(uiente f(ura
8i se acerca a la eserilla una barra de vidrio en estado elctrico,
la atrae y si se pone contacto, a*uella es rec2azada
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#delantndonos un poco diremos *ue la eserilla se cargoelctricamentecon la mismapolaridad*ue la car(a del vidrio, si
acercamos a2ora ebonita en estado elctrico 0rotada1, atraer la
eserilla, esto permite clasifcar a los cuerpos con estado elctrico
en dos (rupos
8i se car(an dos pndulos elctricos con vidrio y si se trata de
acercarlas las eserillas se rec2azaran y si una eserilla se car(a
con vidrio y la otra con ebonita las eserillas se atraen Estasexperiencias ponen de manifesto *ue la clasifcacin resulta
independiente del material utilizado como reerencia 0medula de
sa7co19a eserilla del pndulo elctrico es rec2azada por el
vidrio, lue(o de 2aber 2ec2o contacto con el, por*ue ad*uiri el
estado elctrico de su misma clase 0car(a de la misma
polaridad1
S+5+ 29/72 + .532 /;2*272 2 273+ 256.7*/.+,
.-2*8+ 2 273+ 256.7*/.+ 2 53
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(rupo, por e!emplo el 6'C al ser rotado con un pa4o ad*uiere
estado ne(ativo
El estado elctrico se puede transmitir por .+73.7+, en la
experiencia con el pndulo elctrico se observa *ue la eserilla
ad*uiri estado elctrico de la misma clase *ue el vidrio al 2acer
contacto con este :ambin puede observarse *ue todo cuerpo
metlico puesto en contacto con un cuerpo en estado elctrico,
ad*uiere dic2o estado
D2.*/8./ 2 5+ ;2
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Cuando un electrn sale de un tomo *ueda en el mismo una
car(a del mismo valor *ue la car(a del electrn pero positiva,
como se observa en la si(uiente f(ura, en su parte superior
tenemos un tomo neutro en una posicin f!a en la estructura de
un slido, en la parte inerior del dibu!o un electrn sale de dic2o
tomo, *uedando una car(a positiva f!a en el tomo y una car(a
ne(ativa mvil desplazndose por la estructura del slido
8upon(amos a2ora *ue rotamos un vidrio con una tela, el eecto
mecnico produce una separacin de car(as, en la tela *uedan
electrones en su superfcie, con una limitacin (rande para
moverse y en el vidrio las car(as positivas de los tomos al *ue
se le *uitaron los electrones por eecto mecnico0se puede
extraer electrones de las sustancias por calentamiento, por
iluminacin o sometiendo a los mismos a campos elctricos muy
intensos1,to*uemos la parte rotada del vidrio a la esera de
medula de sa7co0ver en la biblio(ra"a la nota &1,
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lo *ue 2a ocurrido es *ue el campo elctrico de las car(as del
vidrio atra!eron a electrones de la medula de sa7co *ue pasaron
al vidrio y neutralizaron a al(unos tomos car(adospositivamente y *uedando las dos superfcies tanto la de la
esera como la del vidrio con car(a positiva ,la cantidad de car(a
en el vidrio disminuyo y una cantidad de car(a positiva apareci
en la esera, al 2aber dos cuerpos con car(as positivas se
rec2azan
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#cer*uemos a2ora un metal electrizado a una esera de metal,
donde los electrones tienen la posibilidad de desplazarse,
aparece un nuevo enmeno como se ve en la si(uiente f(ura,
en realidad este enmeno no tiene nada de esttico y es en
realidad bien dinmico, al estar sometido la esera metlica a un
campo elctrico debido a las car(as del metal electrizado,produce en la estructura de la esera de metal un
desplazamiento de car(as, la misma comienza en la superfcie
del metal cercana al cuerpo electrizado, al(unos electrones se
separan de sus tomos en el metal y se desplazan 2acia la
derec2a de la esera, a su vez estos tomos car(ados
positivamente atraen a otros electrones de una capa o zona mas
a la iz*uierda del metal los cuales neutralizan a estos tomos,
lue(o se orma otra capa o zona de tomos car(ados
positivamente mas a la iz*uierda y desaparece la zona inicial, de
este modo se va desplazando 2acia la iz*uierda la zona de
tomos car(ados positivamente, se desplaza la car(a positiva no
los tomos y se lle(a a un punto *ue este movimiento cesa con
una car(a positiva superfcial a la iz*uierda de la esera y una
car(a ne(ativa en la superfcie derec2a de la esera,
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Como vemos de la f(ura anterior se producen car(as elctricas
en la esera metlica sin *ue el vidrio to*ue a la mismaza este
enmeno lo denominamos /-../ 256.7*/.3, en el caso de
los plsticos como el tel(opor tambin se produce un eecto
similar pero con una separacin de car(as mas restrin(ida
#l poner al metal electrizado en contacto con la esera, los
electrones pasan al metal neutralizando al(unos tomos delmismo
#l *uedar la esera con car(a positivadla misma es rec2azada por
el metal al *ue le altan al(unas car(as positivas, el lector puede
ver en esta pa(ina2ttp;;(raa?>lo
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en la *ue se (enero un potente campo elctrico con un
(enerador de 'an de @raa?, donde la esera metlica primero es
atra"da por el eecto de induccin elctrica, al tocar al (enerador
se produce la transerencia de car(as, lue(o la esera *ueda con
la misma polaridad *ue el (enerador y la esera es rec2azada,
debido a *ue oscila la misma vuelve al (enerador y es rec2azada
nuevamente
A si ale!amos al metal electrizado de la esera de metal, se
produce un nuevo desplazamiento de zonas car(adas en el
metal, al estar las car(as positivas apretadas en la zona iz*uierda
de la esera y no estando ya el campo elctrico del vidrio estas se
rec2azan unas a las otras distribuyndose, el desplazamiento se
produce de i(ual manera al descrito anteriormente, pero en este
caso *ueda en la esera una car(a neta positiva distribuida en la
superfcie de la misma ,como se muestra en la si(uiente f(ura
#plicando estos conceptos intentemos explicar la si(uiente
ma*uina utilizada para (enerar car(as elctricas, la esera de
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vidrio es rotada continuamente por el cuero, en el mismo
*uedan car(as ne(ativas y en el vidrio car(as posit"vaselas
mismas inducen car(as ne(ativas en el extremos derec2o del
con!unto metlico, Este con!unto tiene un electrodo en su
extremo derec2o *ue no toca a la esera de vidrio siendo la
separacin muy pe*ue4a, en el extremo iz*uierdo de dic2o
con!unto metlico, se (eneran car(as positivas de acuerdo a lo
estudiado anteriormente, si durante la operacin de la ma*uina
conectamos y desconectamos momentneamente el extremo
iz*uierdo a tierra, las car(as positivas pasaran a la tierra, las
car(as ne(ativas de la derec2a permanecen en ese lu(ar por el
eecto inductor de la esera *ue (ira, lue(o paramos de 2acer
(irar la esera y tendremos al con!unto metlico car(ado
ne(ativamente
IV% METODOLOGA
A% PRODUCCI$N DE CARGA POSITIVA Y NEGATIVA
a1 9impiar la superfcie de la varilla de vidrio y del
electroscopio
b1 -ispon(a el e*uipo tal como se muestra en la f(ura
c1 Co(er la varilla de vidrio por un extremo y aproximarlo
2asta el
Electrodo central del electroscopio
d1 Con la fnalidad de obtener car(as positivas sobre lavarilla de
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'idrio rtela con la tela de seda suave, para lue(o
aproximarlo al electrodo central del electroscopio
e1 :ocar el electrodo del electroscopio con la varilla de vidrio
Car(ado, para transerir electrones
1 6ara obtener ms car(as sobre el electroscopio 2abr *ue
repetir
varias veces el proceso de rotacin y transerencia
5e(istre sus observaciones 6ara descar(ar el
electroscopio to*ue con un dedo el electrodo central
(1 5epita los pasos anteriores para los casos en *ue la varilla
es de plstico 0ne(ro1 y se rota con seda
21 5epita el proceso para el caso en *ue la varilla es de
acr"lico y se rota con seda
B% DETERMINACI$N DEL TIPO DE CARGA%
a1 8e toma como car(a positiva a*uella *ue aparece en elvidrio cuando esta es rotada con seda -ic2a car(a a
sido transerida al electroscopio *uedando car(ado como
se muestra en la f(ura
b1 8e rota vi(orosamente la varilla de plstico con la tela de
seda (ruesa y se le acerca sin tocar la esera del
electrodo del electroscopio En caso de *ue las laminillas
del electroscopio de abriesen ms, la avarilla de plstico
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tendr car(a del mismo si(no *ue la del electroscopio En
caso contrario la varilla tendr si(no opuesto
c1 5epita el paso anterior para el caso en la varilla *ue se
rota es la varilla de acr"lico con lanilla
C% ATRACCI$N YO REPULSI$N ELCTRICA%
a1 %riccionar uertemente la varilla de plstico de color ne(ro
# con la tela de seda y lue(o colocarlo en la plataorma
(iratoria con soporte, como se muestra en la f(ura+bicar su centro su centro de (ravedad y permitir *ue
(ire libremente
b1 %riccionar la varilla de plstico ne(ro B con la tela de seda
y lue(o acercarlo a la varilla de plstico colocada en la
plataorma (iratoria acer (irar la varilla # e varias
vueltas
c1 %riccionar la varilla de vidrio C con la tela de seda y lue(oacercarlo a la varilla # 2aciendo (irar varias vueltas Evite
tocar la varilla de vidrio con la de plstico mientras (ira3
esta debe ser (uiada por la varilla de vidrio
d1 %riccionar la varilla de acr"lico con la tela de seda y lue(o
acr*uelo a la varilla # 2aciendo (irar varias vueltas,
evitando tocarla 5e(istre sus observaciones
e1 5epita el experimento para varias combinaciones de lasvarillas
V%
C!LCULOS Y RESULTADOS
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A% P*+-../ 2 .3*43%
D& #l acercar la varilla de vidrio sin rotar al electroscopio
Fu ocurre con las laminillas del electroscopioG Fu
implica estoG
Ho ocurre nada
9a 2o!uela del electroscopio no se 2a desplazado a nin(7n
lu(ar por*ue la varilla de vidrio ni el electrodo no tienen
car(a
D) #l acercar la varilla de vidrio previamente rotada con la
seda al electroscopio Fu ocurre con las laminillas del
electroscopioG a ad*uirido al(una propiedad la varilla
de vidrioG
#l acercar la varilla de vidrio car(ada positivamente al
electrodo, la 2o!uela del electroscopio se desplaza en
sentido 2orario
#l retirar la varilla de vidrio las 2o!uelas vuelven a su
estado normal
El desplazamiento de la 2o!uela del electroscopio se
produce por la polarizacin de car(as, es decir, las car(as
positivas atraen a las car(as ne(ativas del electroscopio,
*uedando en la parte superior del electroscopio las car(as
ne(ativas y en las 2o!uelas del electroscopio car(as
positivas3 esto se debe por*ue existe una repulsin entre
las car(as positivas o de i(ual si(no
#l retirar la varilla de vidrio se !untan car(as ne(ativas y
positivas es por eso *ue la 2o!uela del electroscopio
re(resan a su estado normal
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D. Fu ocurre con las laminillas del electroscopio cuando
+d :oca la esera centralG
#l acercar la varilla de vidrio, car(ada positivamente, al
electrodo del electroscopio, la 2o!uela del electroscopio se
desplaza en sentido 2orario
#l retirar la varilla de vidrio el electrodo del electroscopio
*ueda car(ado positivamente
Es enmeno sucede por*ue la varilla (ana electrones y el
electroscopio *ueda car(ado positivamente, dando lu(ar
a la separacin de las 2o!uelas del electroscopio por la
uerza de repulsin entre las car(as positivas
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D/ 8i +d 5eemplazo la varilla de vidrio por una de plstico o
una de acr"lico previamente rotada Cules ueron sus
observacionesG
#l acercar la varilla de plstico, se observa *ue las
laminillas del electroscopio se atraen
B% TIPO DE CARGA UE TIENE UN CUERPO%
D& :omando como reerencia la car(a del vidrio cuando se
rota con seda Fu tipo de car(a ad*uiere la varilla de
vidrio cuando se rota con sedaG
#d*uiere car(a positiva
D) Fu tipo de car(a tiene la varilla de acr"licoG
#d*uiere car(a ne(ativa
C% ATRACCI$N Y REPULSI$N DE CARGAS%
D& #l acercar la varilla B a la varilla #, existe atraccin o
repulsinG 6or *u (ira la varilla #G
Existe atraccin, por *ue la varilla # esta car(ada
ne(ativamente y la varilla B positivamente
D) @irar la varilla # descar(ada al acercrsele la varilla B
car(adaG 6or *uG
8i, por *ue la varilla # esta en estado neutro
D. Fu sucede si se toca la varilla # car(ada con la varilla B
tambin car(adaG Expli*ue el enmenoG
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8i(nifca *ue las car(as de las varillas se 2an neutralizado
por lo *ue no se repelen ni se atraen
D/ 5esponda a las pre(untas anteriores si se usa las varillas
#3 C y -
Ho ocurre atraccin ni repulsin por *ue las varilla se
encuentran en estado neutro
DD Fu sucede cuando toca con la mano la re(in car(ada
de la varillaG Expli*ue
ay liberacin de ener("a en orma de calor debido a *ue
al ser rotada las varillas, sus electrones y protones 2an
sido excitados
VI% CONCLUSIONES
o 8e verifco experimentalmente el enmeno de induccin
electrosttica y la transerencia de car(a por rotamiento y por
contacto
VII% SUGERENCIAS
o El proceso de producir car(a resulta eectivo si es *ue se
traba!a en un lu(ar seco y evitar las inuencias de la 2umedad
o Es imprescindible se(uir el procedimiento de la (u"a como se
indica puesto *ue traba!ar con car(as elctricas puede resultar
peli(roso si no se toma las precauciones debida
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EPERIMENTO (: INDUCCI$N ELECTROST!TICA
I% OB#ETIVOSS
&& 'erifcar el enmeno de induccin electrosttica
&) Estudiar el enmeno de induccin electrosttica
mediante la conexin a tierra
II% MARCO TE$RICO Y CONCEPTUAL%
C3*43 8+* I-../
9a induccin es un proceso de car(a de un ob!eto sin contacto directo
+n cuerpo car(ado elctricamente puede atraer a otro cuerpo *ue
est neutro Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo
neutro, se establece una interaccin elctrica entre las car(as del
primero y las del cuerpo neutro
Como resultado de esta interaccin, la distribucin inicial se altera el
cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres
del cuerpo neutro
En este proceso de redistribucin de car(as, la car(a neta inicial no
2a variado en el cuerpo neutro, pero en al(unas zonas se car(a
positivamente y en otras ne(ativamente
8e dice *ue aparecen car(as elctricas inducidas Entonces el cuerpo
electrizado, denominado inductor, induce una car(a con si(no
contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae
El dia(rama de aba!o muestra el procedimiento para electrifcar un
cuerpo por induccin Es importante tener en cuenta *ue la car(aobtenida por este mtodo es de si(no opuesto a la car(a del inductor
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En este experimento se usan dos eseras conductoras con man(o
aislante y el (enerador de 'an de @raa? 8e pueden obtener distintascombinaciones de car(a elctrica de las eseras conductoras en
dependencia del procedimiento se(uido
9as dos eseras conductoras se car(an elctricamente, cada una de
ellas con distinto si(no #mbas eseras se car(an elctricamente con
el mismo si(no
III% MATERIALES Y EUIPOS
)& +na placa cuadrada de vidrio or(nico
)) +n tubo pe*ue4o de nen
). +na placa de aluminio redonda con tornillo
)/ +na barra cil"ndrica de plstico ne(ro con tuerca
)D +na tela de seda
IV% METODOLOGA
a. Entornillar el manubrio plstico a la placa circular de
aluminio
b. %rotar uertemente con seda la placa del de acr"lico 2asta
*ue se car(ue 0evite el contacto "sico de la parte rotada1
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c. 8ostener con la mano el manubrio de la placa de aluminio
y acelerarla lo ms cerca posible a la placa de vidrio 0se
recomienda 2acer contacto para *ue la electrizacin en la
placa circular por induccin sea ms eectiva1
d. 8ostener con la otra mano el tubo de nen y ponerlo en
contacto con la placa de aluminio 8e notar *ue el tubo
de nen relampa(uea instantneamente debido al u!o
de car(a elctrica
e. 8epara el tubo de nen y posteriormente la placa de
aluminio, *uedando esta ca(ada ne(ativamente como se
muestra en la f(ura
f. +na vez separada la placa de aluminio, conecte con el
tubo de nen, a2ora nuevamente el tubo de nen
relampa(uear, indicando *ue existe nuevamente u!o de
car(a tal como se muestra en la f(ura
g. 5epetir el experimento 0cuantas veces sea necesaria1
para verifcar el proceso de induccin
V% C!LCULOS Y RESULTADOS
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D& Expli*ue el proceso "sico por el cual se car(a la placa
metlica circular de aluminio
8e car(a por el proceso de induccin
D) Indi*ue el tipo de car(a *ue se induce en la placa
metlica en ambas caras y donde se ubica dic2a car(a
Fu suceder si toca ud 9a placa con su manoG Expli*ue
El tipo de car(a es ne(ativa, se ubica entre el plstico y
las placas circulares
9os electrones *ue se encuentran en la placa, se trasladan
mediante el cuerpo 2umano y se depositan en la tierra
D. Expli*ue por *u relampa(uea el tubo de nen al ponerlo
en contacto con la superfcie de la placa metlica
D/ Cmo de ser la distribucin de car(a en un conductor
aislado puntia(udoG
8e distribuyen las car(as con mayor intensidad en las
zonas puntia(udas
VI% CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
%1% CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
1% El estudio del enmeno de la electrosttica no slo
tiene inters acadmico, tambin lo tiene prctico,
por e!emplo El pararrayo instrumento *ue sirve
para conducir los rayos de manera *ue no aecten
las estructuras de los edifcios
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(% 8e comprob *ue para car(ar un conductor por
induccin no se re*uiere contacto con el cuerpo
inductor de la car(a solo se re*uiere contacto entre
los dos cuerpos
%(% SUGERENCIAS
& El proceso de producir car(a resulta eectivo si es *ue
se traba!a en un lu(ar seco y evitar las inuencias
de la 2umedad
) Es imprescindible se(uir el procedimiento de la (u"acomo se indica puesto *ue traba!ar con car(as
elctricas puede resultar peli(roso si no se toma las
precauciones debida
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EPERIMENTO &: LNEAS DE CAMPO ELCTRICO
I% OB#ETIVOS
J Kostrar experimentalmente las l"neas de campo elctrico
J -escribir cualitativamente las l"neas de campo elctrico
II MATERIALES
& -os varillas de vidrio y um trozo de seda
) +na m*uina de Linns2urst
. Cables de conexin
/ -os plumeros electroestticos
D +n acelerador de 'an de @raa?
III FUNDAMENTO TEORICO
Experimentalmente se 2a demostrado *ue existen dos tipos de
car(a elctrica, una llamada car(a positiva y la otra llamada
car(a ne(ativa #simismo se 2a comprobado *ue car(as de
i(ual si(no se repelen y car(as de distinto si(o se atraen
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El espacio *ue le rodea a una car(a elctrica se llama campo
elctrico y ste nos permite medir los eectos *ue e!erce dic2a
car(a sobre sus alrededores +n concepto muy 7til introducido
por Kic2ael %araday para visualizar la conf(uracin de un
campo elctrico es el de l"neas de campo elctrico o l"neas de
uerza
9as l"neas de uerza permiten visualizar la distribucin del
campo elctrico alrededor de una car(a o de una distribucin de
car(a
9as l"neas de uerza del campo elctrico se dibu!an teniendo en
cuenta los si(uientes criterios
& 9as l"neas de uerza salen de las car(as positivas y entran a
las car(as ne(ativas
) El vector campo elctrico es siempre est diri(ido a lo lar(o
de la tan(ente a cual*uier punto de la l"nea de uerza
. -onde las l"neas de uerza estn ms !untas, la intensidad
del campo elctrico es ms intenso
/ 9as l"neas de uerza del campo elctrico nunca se cruzan
6ara el caso de car(as puntuales, las l"neas de uerza son
radiales 6ara un radio r constante medido desde la car(a a un
punto p, el campo elctrico ser constante 6ara el caso de undipolo elctrico, sistema ormado por dos car(as de i(ual
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ma(nitud pero de si(no contrario, las l"neas de uerza salen de la
car(a positiva y van a la car(a ne(ativa El mismo n7mero de
l"neas de uerza *ue emer(e de la car(a positiva lle(a a la
ne(ativa
IV METODOLOGA%
a Car(ar la varilla de vidrio rotando con el pa4o de seda y lue(o
tocar la barra metlica de plumero electrosttico, realizar este
procedimiento varias veces 2asta *ue los 2ilos se abran como
se muestra en la f(ura, re(istre sus observaciones
b -escar(ue el plumero tocando el plumero con las manos
c Car(ar dos varillas, una de vidrio y dos de plstico, y lue(o
car(ar a los plumeros con distintas car(as, acercarlos
posteriormente 2asta obtener la conf(uracin mostrada
d 5epetir el proceso anterior car(ando a los plumeros con car(as
del mismo si(no 2asta obtener la conf(uracin mostrada
e 6ara car(ar el plumero utilice un cable para conectar un
electrodo de la m*uina de Lins2urst con el soporte metlico
del plumero #note su observacin con relacin a los 2ilos de
seda del plumero
#l conectar el cable al plumero se le *uita car(as ne(ativas,
entonces los 2ilos del plumero *uedan car(ados positivamente
producindose una separacin entre ellos y adems con la
base vertical del plumero
6ara car(ar los dos plumeros con car(as de dierente si(no
utilice el cable para conectar los dos electrodos de Lins2urst
con los soportes metlicos de los plumeros #note su
observacin con relacin a los 2ilos de seda de los plumeros
( 5epite el paso anterior conectando los dos plumeros con
alambres a un solo electrodo de la m*uina de
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V% C!LCULOS Y RESULTADOS
%%1% Expli*ue lo *ue sucede cuando la varilla de vidrio es
puesta en contacto con la barra metlica del plumero
9os 2ilos del plumero son atra"dos, estos se abren, existe
el proceso de polarizacin de las car(as del vidrio
%%(% 6or *u toman la orma *ue ud 'e las plumas al ser
tocada la varilla metlica del plumero con la varilla
car(adaG Expli*ue
:oma la orma de expansin, *ue al momento de car(ar el
vidrio, se encuentra positivo, mientras *ue el plumero se
encuentra en car(a ne(ativa, por ello el vidrio los
electrones del plumero
%%&% Fue relacin cree ud Fue (uarda el n(ulo de abertura
de los 2ilos de seda de la pluma con la cantidad de
electricidadG
Kientras ms car(ado, ms repulsin, mayor n(ulo
%%)% -etalle lo *ue observ cuando en el experimento utiliz la
m*uina de Lins2urt, sustentado correctamente el
anlisis
#l conectar el cable al plumero se le *uita car(as
ne(ativas, entonces los 2ilos del plumero *uedan
car(ados positivamente producindose una
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separacin entre ellos y adems con la base vertical
del plumero
6ara car(ar los dos plumeros con car(as de dierente
si(no se utiliz el cable para conectar los dos
electrodos de Lins2urst con los soportes metlicos
de los plumeros+nas ves car(adas los dos plumeros, se observan *ue
los 2ilos de estos tienden a !untarse, por la uerza
elctrica de atraccin *ue existe entre car(as
dierentes.
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6ara car(ar los plumeros con car(as del mismo si(no
se utiliz dos cables para conectar un polo de la
m*uina de Lins2urst con los soportes metlicos de
los plumeros
#l car(ar los plumeros con car(as i(uales se observ
*ue los 2ilos de un plumero se repel"an con los 2ilos
del otro plumero
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%%% -escriba sus observaciones experimentales al 2acer uso
del acelerador de 'an de @raa?
8e dispuso de los si(uientes materiales dos plumeros
electrostticos un (enerador de 'an de @ra?, cables de
conexin
8e car(o un plumero utilizando un cable conductor
8e puede visualizar *ue al car(ar el (enerador de 'an de
@ra? y conectarlo con el plumero las puntas se levantan
Este enmeno sucede por la uerza *ue existe dentro de
los campos elctricos
VI% CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
o El proceso de producir car(a resulta eectivo si es *ue se
traba!a en un lu(ar seco y evitar las inuencias de la 2umedad
o -el acto de rotar dos ob!etos resulta la produccin de car(a
o 9as l"neas de uerza no se cruzan ni se cortan
o 9as l"neas de uerza *ue abandonan la car(a positiva terminan
en la car(a ne(ativa
VII%% SUGERENCIAS
o El proceso de producir car(a resulta eectivo si es *ue se
traba!a en un lu(ar seco y evitar las inuencias de la 2umedad
o Es imprescindible se(uir el procedimiento de la (u"a como se
indica puesto *ue traba!ar con car(as elctricas puede resultar
peli(roso si no se toma las precauciones debida
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EPERIMENTO ): EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF
I% OB#ETIVOS
&& +tilizar el acelerador de van de (raa? para producir
car(as elctricas
&) Conocer las partes y uncionamiento de este (enerador de
car(as elctricas
II% MARCO TE$RICO CONCEPTUAL%
Cuando un conductor car(ado se coloca en contacto con el
interior de un conductor 2ueco, toda la car(a del primero
conductor se transfere al conducto 2ueco En principio, es
posible incrementar la car(a en el conductor 2ueco y su
potencial, sin l"mite, repitiendo el proceso
E5 422*3+* 2 V3 2 G*33H
'an de @raa? invent el (enerador *ue lleva su nombre en
&M.&, con el propsito de producir una dierencia de potencial
muy alta 0del orden de )N millones de volts1 para acelerar
part"culas car(adas*ue se 2ac"an c2ocar contra blancos f!os
9os resultados de las colisiones nos inorman de las
caracter"sticas de los n7cleos del material *ue constituye el
blanco
El (enerador de 'an de @raa? es un (enerador de corriente
constante, mientas *ue la bater"a es un (enerador de volta!e
constante, lo *ue cambia es la intensidad dependiendo *ue los
aparatos *ue se conectan
El (enerador de 'an de @raa? es muy simple, consta de un
motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctricohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctricohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctricohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/mov_campo/mov_campo.html#Movimiento%20en%20un%20campo%20el%C3%A9ctrico -
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2ec2os de fnos 2ilos de cobre y una esera 2ueca donde se
acumula la car(a transportada por la cinta
III% MATERIALES Y EUIPOS
+n (enerador de 'an de @raa?
J +na esera de descar(a
J un plumero electrosttico
J +n electroscopio
J Cables de conexin
IV% METODOLOGA
a #ntes de la operacin, 2ay *ue limpiar, con tela suave y
limpia, las dos eseras, las puedas, la correa y el tubo de
poli(ls
b 8e abre la mitad del casco superior del casco y se a!usta
el tornillo para *ue la correa *uede adecuada y las rudas
superior e inerior paralelas
c 8e a!usta el colector superior para *ue se acer*ue al
mximo para la correa, sin tocarla
d 8e conecta el colector con la bola de la descar(a
elctrica 8e conecta el interruptor de colector con el
colector deba!o, al mismo tiempo, al mismo tiempo,
colo*ue la tabla de alambre de tierra en el suelo
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e 8e conecta el interruptor de uente elctrica del motor
para arrancarlo 8i la 2umedad del ambiente es alta, se
enciende la lmpara secadora, cuando el aire 2umedoso
es expedido del aparato, se apa(a el motor y se cierra la
mitad superior de casco #2ora el (enerador esta listo
para la demostracin
8e conecta el circuito de tierra del motor para arrancarlo
y prote(er contra la u(a de car(a
( En a*uellos lu(ares donde no existe corriente elctrica y
la 2umedad relativa es menor al ONP, se puede recurrir a
la operacin manual, es decir 2acer (irar la manivela en
el sentido del relo!
2 Cuando comienza a uncionar el (enerador, no debe tocar
con las manos las bolas ni las partes metlicas expuestas
Cuando de!e de usar el (enerador, debe 2acer contacto
las dos bolas para *ue se descar(uen la electricidad
remante, con la fnalidad de *ue pase corriente a travs
del cuerpo 2umano 0no 2ay peli(ro para la vida, por la
corriente es muy pe*ue4a1
i 6roceda a realizar las si(uientes operaciones
)%1 E52.7*/>3./ 8+* C+73.7+
#cer*ue la bola de descar(a al casco del acelerador
de 'an de @raa?
#l tocar la esera de descar(a al acelerador 2abr
sacado un poco de car(a
#cer*ue a2ora la esera de descar(a 2acia el
electroscopio
:o*ue la cabeza del electroscopio con la esera de
descar(a tal como se muestra en la f(
5e(istre sus observaciones
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)%1 C3
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#cer*ue la lmpara de len al cuerpo del alumno sin
tocarlo
-e!e pasar cierto tiempo 2asta *ue el cabello ba!e
indicando *ue ya se 2a descar(ado, entonces recin
2(alo ba!ar de la tabla 6roceda con cuidado y con
calma
V% C!LCULOS Y RESULTADOS%
%%1% Expli*ue *ue es lo *ue sucede cuando la esera de
descar(a es puesta en contacto con el electrodo central
del electroscopio
8e produce la car(a por induccin, suponiendo *ue el
(enerador esta car(ado positivamente 6ara la esera sus
electrones se pasan a la parte adelante y los protones a
la parte de atrs
%%(% #l acercar el plumero electrosttico al (enerador de 'an
de @raa? Fu sucede con los 2ilos de sedaG Expli*ue
8e observ *ue se levantan, es decir los 2ilos de seda son
atra"dos por el (enerador de 'an de @raa?
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%%&% Fu tipo de simetr"a tiene el campo elctrico producido
por el casco del (eneradorG Expli*ue
9a simetr"a *ue presenta es de acuerdo a su orma
(eomtrica, en este sentido3 al ser este casco (enerador
esrico, el campo elctrico es esrico tambin
%%)% 6or *u los cabellos del alumno se levantaG
8i una persona *ue est elctricamente aislada 0encima
de un ca!a de plstico, por e!emplo de bebidas1 toca con
su mano el (enerador, se car(a elctricamente 8i su pelo
es liso y est limpio, se pone de punta 8ale muy bien con
ni4os pe*ue4os con el pelo lar(o 0su pelo es ms fno1
%%% Cuando +d #cerca el tubo de nen al alumno Fu
observG Expli*ue su respuesta
%%% El radio del casco esrico es de )Ncm -etermine
Cunta car(a puede producir sin provocar la ruptura
elctrica en el aireG
%%J% El electrodo conductor esrico de un (enerador de 'an
de @raa? esta car(ado 2asta un potencial de N,&O&NQ'
alle el radio m"nimo *ue debe tener el cascarn esrico
para *ue no ocurra la ruptura dielctrica del aire
VI% CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
Con la realizacin de este experimento el alumno
aprender de una manera prctica y sencilla por medio
de la observacin y mane!o de este experimento realizado
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con ese mismo ob!etivo :ratamos de explicar con este
experimento los principios de la electrosttica y el volta!e
VII% SUGERENCIAS
8iempre *ue se traba!a con un (enerador de 'an de
@raa? 2ay *ue extremar las precauciones al mximo para
evitar recibir descar(as.
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EPERIMENTO : LA #AULA DE FARADAY
I% OB#ETIVOS
1%1% Kostrar el blinda!e electrosttico
&) -eterminar en donde reside la car(a elctrica en un
conductor
II% MARCO TE$RICO Y CONCEPTUAL
+na !aula de %araday es cual*uier recubrimiento metlico, bien
conectado, con la caracter"stica de aislar el campo elctrico -e tal
modo las descar(as *ue se producen en el exterior de la !aula no
aectan el interior
El eecto 3-53 2 F3*33 provoca *ue el campo
electroma(nticoen el interior de un conductor en e*uilibrio
sea nulo, anulando el eecto de los campos externos Esto se
debe a *ue, cuando el conductor su!eto a un campo
electroma(ntico externo, se polariza de manera *ue *ueda
car(ado positivamente en la direccin en *ue va el campoelectroma(ntico, y car(ado ne(ativamente en el sentido
contrario 6uesto *ue el conductor se 2a polarizado, este (enera
un campo elctricoi(ual en ma(nitud pero opuesto en sentido
al campo electroma(ntico, lue(o la suma de ambos campos
dentro del conductor ser i(ual a N
III% MATERIALES Y EUIPOS
.& -os plumeros electroestticos
.) +na $aula de %araday
.. +na base con soporte para colocar la !aula de araday
./ +na m*uina de Lims2urt o un (enerador de 'an de
@raa?
.D +n electroscopio.Q Cables de conexin
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_electromagn%C3%A9tico -
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IV% METODOLOGA
3% Instale el e*uipo como se muestra en la f(ura
% Con un alambre de conexin de cobre conecte la !aula de
araday con un electrodo de la m*uina de Lims2urt
.% a(a (irar la manivela para producir car(a elctrica en la
!aula de araday
% Rbserve lo *ue le sucede a los plumeros exterior e interior
a l !aula #note sus observaciones
2% 5eemplace la m*uina de
-
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V% C!LCULOS Y RESULTADOS
%%1% Expli*ue lo *ue le sucede a los plumeros cundo la !aula
de %araday esta conectada con la m*uina de Lims2urt
en uncionamiento
9os 2ilos del plumero exterior son atra"dos por la !aula de
%araday
%%(% Expli*ue lo *ue le sucede a los plumeros cuando la !aula
de %araday esta conectado con el (enerador de 'an de
@raa?
8uceden los mismos enmenos
%%&% 8e(7n sus observaciones existe campo elctrico en el
interior de la !aula de %aradayG $ustif*ue sus respuestas
Ho, se anulan las ca(as en la parte interior, si existe
campo elctrico en el exterior, por *ue solo se almacenan
en la parte exterior
%%)% En donde reside la car(a en la !aula de %aradayG
9a car(a reside en la parte exterior de la !aula de %araday
%%% 8i reemplaza el plumero interior por un electrmetro Fuobservaciones obtieneG
8uceden los mismos enmenos por *ue en el interior no
2ay car(a
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VI% CONCLUSIONES
8e concluye *ue !aula de %araday es una ca!a cuyas
paredes son de material conductor -entro de una ca!a
con paredes conductoras el campo elctrico es cero, y
esto impide la propa(acin de cual*uier onda
electroma(ntica en su interior
VII% SUGERENCIAS
:ener muc2a precaucin al momento de manipular los
e*uipos y materiales
'erifcar antes de iniciar el ensayo *ue los materiales y
e*uipos estn en buen estado
8e(uir de manera correcta los procedimientos *ue nos
indica la (u"a