CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS

1. INTRODUCCION:

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado. La electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más completa, sentar las bases de lo que se entiende por electrostática.

2. PROCEDIMIENTO

A.- Ubicamos en la mesa de trabajo en la posición más adecuada la máquina de Wimshurst y de Van De Graff.

B.- Experimentamos la interacción entre las barras cargadas y las esferas de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico.

A-1 MAQUINA DE WIMSHURST

03. Identificamos las partes de las maquinas electrostáticas

04. Giramos lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversales deben señalar, por arriba, hacia la izquierda y, por debajo, hacia la derecha, en un ángulo de 45º, en relación con la barra de aislamiento.

05. Mantuvimos el interruptor de aislamiento abierto y anotamos lo observado. Al mantener el interruptor abierto y girar la manivela en sentido horario podemos apreciar que se

produce una descarga de chispas por la palanca de acoplamiento.

06. Ahora cerramos el interruptor y anotamos lo observado De igual manera al mantener el interruptor cerrado se aprecia una descarga de chispas

07. Conectamos las botellas de Leyden y anotamos lo observado. Los pasos observados 5, 6 y 7 se efectúan girando las manecillas del equipo.

08. Determinamos la polaridad del generador electrostático por medio de un electroscopio, este último se carga con un electrodo y se toca luego con una barra de plástico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga.

09. Ahora acercamos una lámpara de fluorescente y anotamos lo observado, identificando la polaridad de las lámparas.

10.- Descarga de punta; colocamos la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, conectando la fuente descarga y transmitimos la carga, anotamos lo observado.

Se observa que las agujas empiezan a girar en sentido anti horario.

11.-Pendulo doble; colocamos un péndulo de bolitas de sauco en soporte con gancho, conectándolo a la fuente de carga y transmitiendo una carga a través de esta, anotando lo observado.

Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre sí, es decir se repelen.

12.- Clavija de conexión en pantalla de seda; colocamos la clavija de conexión en pantalla de seda sobre el soporte, conectándolo a las fuentes de carga y acrecentando lentamente la carga aplicada, anotamos lo observado.

13.- Juego de campanas; colocamos sobre el juego de campanas, conectamos la fuente de carga y aumentamos lentamente la carga suministrada, anotamos lo observado.

Se observa que los péndulos se repelen y durante una fracción de segundo se pegan a las campanas y generan electricidad en contacto.

14.-Tablero de destellos; colocamos el tablero de destellos en el soporte, conectamos las fuentes de carga y aumentamos lentamente el volumen de la carga suministrada, anotando lo observado.

Se observa que el tablero presenta destellos de luz. Estos destellos son bastante pequeños, pero se presentan en todo el tablero.

15.-Danza eléctrica; colocamos el tablero de base sobre el soporte, colocando sobre las bolitas de sauco de 5 a 8 unidades y pusimos encima de la cubierta con electrodos esféricos invertida, conectando la fuente de carga y aumentamos lentamente la cantidad de carga suministrada, anotando lo observado.

16.- Aparato fumívoro; colocamos el tablero de base sobre el soporte, invirtiendo sobre este la cubierta con electrodos de punta y conectamos la fuente de carga. Hacemos penetrar en la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anotamos lo observado.

17.- Carril de rodamiento con bolas; Colocamos sobre el soporte la placa de base, y el carril de rodamiento de bolas. Al hacerlo, nos aseguramos de que la distancia de carril de rodamiento con bolas no caiga hacia un lado. Colocamos la bola, limpia y seca, sobre la placa de base de tal manera que entre en contacto con el canto del electrodo superior. Conectamos la fuente de alimentación y suministrar lentamente la carga, anotamos lo observado.

A-2 MAQUINA DE VAN DER GRAFF

18.- Conectamos la máquina de Van Der Graf, a la fuente de 250V de C.A. tuvimos cuidado.

19.- Una vez encendido, la faja vertical comenzara a girar, identificamos el signo de las cargas de la esfera, con la ayuda de un electroscopio.

20.-Utilizamos los dispositivos efectuados en los procesos del 9 al 17, anotando lo observado. Se observa que las agujas empiezan a girar. Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre sí. Se observa que los péndulos se alejan poco. Se observa que el tablero presenta destellos de luz, pero frágilmente.

21.- Acercamos el electroscopio lentamente a la esfera y anotamos el máximo valor del ángulo que se desvía las hojuelas.

El máximo valor del ángulo observado que se desvía las hojuelas es de 90º

B. PENDULO ELECTRICO

1. Acercamos cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico, muestra la ilustración.

Se observa que las bolitas de tecnoport se repelen con la barra de vinilito.

2. Frotamos la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos a la esfera de tecnoport. Repetimos la operación frotando la barra de vinilito. Anotamos lo observado.

Cuando frotamos la barra de acetato y la acercamos a las esferas de tecnoport, no hubo reacción alguna. Todo lo contrario, sucedió con la barra de vinilito, que género atracción.

3. Pusimos frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los péndulos eléctricos. A continuación, frotamos la barra de vinilito con el paño de lana, luego tocamos la esfera 1 y a la esfera 2. Anotamos lo observado.

Se observa que las bolitas de tecnoport se atraen con la barra. Pero entre ellas se repelieron, después de sacar la barra.

4. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilito con el paño de lana y tocamos la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con la barra de vinilito. Anotamos lo observado.

Con respecto a la esfera 1, no se obtuvo ninguna reacción. Y en la esfera 2 se observó una fuerza de atracción.

5. Asignamos el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los pasos 3 y 4. Cuando las esferas se repelen, tienen carga positiva, es decir la misma carga. Cuando se atraen tienen carga negativa, es decir diferentes cargas.

6. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos a la esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

7. Frotamos nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego la acercamos a la esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que se atraen.

8. Acercamos sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acercamos sin tocar, la barra de vinilito a la esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que las esferas se juntas a la barra.

9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo esta electrizado o no lo está. Acercamos la barra de acetato previamente frotada Con el paño de seda a la esfera metálica del electroscopio. Anotamos las observaciones.

10. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, colocamos un dedo de su mano sobre la esfera. Anotamos lo observado.

11. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, retiramos el dedo que se había colocado sobre ella. Anotamos lo observado.

12. Retiramos la barra de acetato de la vecindad de la esfera metálica. Anotamos lo observado.

13. Repetimos los pasos 7, 8,9 y 10 con la barra de vinilito que ha sido previamente frotada con el paño de lana.

3. CUESTIONARIO:

1) ¿Cómo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport?

Por medio de la inducción magnética cargamos con carga positiva (σ+) o negativa (σ-) a la de la esfera de tecnoport. Lo acercamos lentamente a la máquina de van de Graf cargada negativamente y observamos si se atrae o repele. Si se atrae el tecnopor, este tiene carga positiva (σ+); mientras si se repele, tiene carga negativa (σ-).

2) En las experiencias efectuadas ¿Cómo podría aplicar el principio de superposición? Explique.Se podría aplicar en el momento que intentamos saber la polaridad de la barra de electrodos ya que hay 3 cuerpos cargados eléctricamente y están interactuando, dos con carga negativa y uno con carga positiva. Entonces podríamos establecer para la esfera del electroscopio (negativo) que hay dos fuerzas sobre él, una de atracción (electrodo positivo) y otra de repulsión (electrodo negativo).

3) ¿del experimento realizado, se puede deducir que tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?Sí. Porque los cuerpos los podemos cargar por frotamiento, adquiriendo ambas diferentes cargas que luego se pueden verificar de qué tipo son con el electroscopio; también se pueden cargar por contacto, adquiriendo ambos la misma carga (ya conocida) y si no se conoce se puede usar el electroscopio.

4) Enuncie los tipos de electrización, explique cada caso.Tipos de electrización

POR CONTACTO: Uniendo un disco de cobre y otro de cinc, separados por una placa de mica, se produce electricidad estática,

de signo positivo sobre el cobre y negativo sobre el cinc. Las mismas placas, separadas por paños mojados en agua acidulada, desarrollan electricidad dinámica, del

mismo signo que en el ejemplo.

POR FRICCIÓN: Frotando una varilla de vidrio con un paño de lana, se produce electricidad negativa sobre el paño y positiva

sobre el vidrio. Frotando una barra de azufre con un año de lana, se desarrolla electricidad negativa sobre el azufre y

positiva sobre el paño.

POR INDUCCIÓN: Metiendo un imán dentro de un arrollamiento de alambre (bobina), se produce sobre el alambre una

corriente eléctrica. Moviendo transversalmente un extremo del imán cerca de la bobina, también se produce una corriente

eléctrica.

EFECTO FOTOELÉCTRICO: Una célula fotoeléctrica colocada delante de un foco luminoso, transforma directamente la luz en

electricidad. Las hojas de las plantas y árboles, producen una débil corriente eléctrica mientras el sol las ilumina, durante

el proceso llamado "fotosíntesis".

POR ELECTRÓLISIS: Sumergiendo una placa de carbón mineral o de retorta junto a una placa de cinc, sumergida en agua

acidulada, se desarrolla electricidad, de signo positivo sobre el carbón y negativo sobre el cinc.

Metiendo limaduras de hierra en un frasco con agua acidulada y colocando dos cables de cobre cerca de las limaduras y sumergido, también se desarrolla electricidad. (Estos dos ejemplos, mejor que generación eléctrica por electrólisis, es más correcto decir, por medios químicos).

EFECTO TERMOELÉCTRICO: La pila termoeléctrica de Seebeck, transforma el calor aplacado a varias soldaduras de dos metales

diferentes, directamente en electricidad. La evaporación de las aguas de mares y ríos se demostró que generara electricidad, la cual se deposita en las

nubes.

5) ¿Por qué el cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad? Explique detalladamente.Porqué casi el 70% del organismo consta de agua ionizada, un buen conductor de electricidad. De acuerdo con la electrofisiología, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente eléctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biológicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que las partes más sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estímulo eléctrico producen una sensación luminosa. Le sigue la lengua, la cual manifiesta un sabor alcalino.