UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

EXPERIENCIA 1 FÍSICA 3

HORARIO:

MARTES DE 12-2

ALUMNA:

Cordova Laither Hannamille del Rosario

CODIGO:

13190252

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

CUESTIONARIO1. ¿Cómo puedo determinar el signo de las cargas de las esferas

de tecnopor? Explique

Para poder determinar el signo de las cargas de la esfera tenemos que hacer uso del electroscopio y de un material de signo conocido. Primero debemos cargar el electroscopio con el material de signo conocido y a continuación acercamos la esfera, si estas se atraen entonces la esfera posee el mismo signo que el material conocido; si se repelen entonces la esfera posee el signo contrario al material conocido.

2. En las experiencias efectuadas, ¿Cómo podría aplicar el principio de superposición?

En el presente experimento podemos acercar a la esfera de un electroscopio, muchas barras cargadas por distintos procedimientos y de cargas opuestas, entonces podemos observar que las laminillas del electroscopio se abren y cierran indeterminadamente debido a la diversidad de cargas que se están superponiendo sobre un punto, en ese caso: la esfera del electroscopio.

Supongamos la carga q positiva sobre la que ejercen fuerzas (de atracción) las cargas q' (negativas) que se encuentran en sus proximidades. También en este caso se aplica el principio de superposición para las fuerzas en campos vectoriales.

En este caso se puede expresar en la forma siguiente: "Las fuerzas electrostáticas entre dos partículas cargadas son independientes de la presencia de otras partículas cargadas".

Es decir que la fuerza total que actúa sobre la carga q' es la suma vectorial de las fuerzas que ejercen cada una de las otras partículas sobre ella.

De ahí se deduce que el vector intensidad de campo eléctrico (E) en el punto ocupado por q' será igual a la suma vectorial de cada una de las intensidades de campo debidas a cada una de las partículas que en conjunto crean el campo eléctrico.

3. Del experimento realizado, ¿se puede deducir que tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?

La carga que se traslada es de tipo negativa; pero las cargas positivas también pueden trasladarse todo depende del tipo De material del que estas compuesto.

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

UNMSM Página 1

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

Electrización por frotamiento

La electrización por frotamiento se explica del siguiente modo. Por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos del paño de lana son liberados y cedidos a la barra de ámbar, con lo cual ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual al número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no hay producción ni destrucción de carga eléctrica. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la base de observaciones sencillas.

Electrización por contacto

La electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto, El resultado final es que el cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente, todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.

Electrización por inducción

La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a las cargas negativas, con lo que la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos convertirá esa zona en positiva. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.

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.

UNMSM Página 2

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

6. En la figura 6 considere que la bola 1 tiene una carga Q y la bola 2 esta descargada. Considere además que las bolas tienen igual radio r. ¿Qué sucederá?

- De acuerdo a la ley de Coulomb:

F12= KQq1 ; donde q1=0 F12 = 0

- No habrá nunguna fuerza interactuando entre ellos ya que q1=0, y según la ley de Coulomb la interacción de las dos esferas es igual a cero.

7. Considerando los casos de las preguntas uno y dos, responda a lo siguiente: suponiendo que mediante algún deslizamiento del hilo ambas esferas se ponen en contacto, después del contacto ¿qué es lo que se observará ? ¿ Cuál será la carga de la esfera blanca ? (Inicialmente: Q carga de la bola negra y la bola blanca descargada )

-Después de contacto se observará que las esferas regresarán a su posición original. La carga de la esfera blanca será de l mismo tipo que la esfera negra.

8. Si la bola blanca tuviera el doble del radio de la bola negra ¿ qué sucederá ? ¿ Cómo será el desplazamiento angular respecto al caso de la pregunta anterior?

- Suponiendo un caso en el que Q sea carga positiva y q1 sea carga negativa; la esfera de radio 2r atraerá hacia si misma a la esfera más pequeña de radio r, ya que dentro de esta

UNMSM Página 3

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

esfera se puede almacenar mayor cantidad de carga por ser más grande, la figura representativa de esta interacción sería esta:

10. Un objeto cargado positivamente se acerca a la esfera de un electroscopio y se observa que las laminillas se cierran; y cuando se sigue acercando, sin tocar la esfera, de pronto las hojuelas se abren. ¿ Qué tipo de carga tiene el electroscopio ?

Al acercar el objeto las laminillas se cierran. Al acercar dicho objeto a la esfera metálica del electroscopio sin llegar a tocarla, estas laminillas se abren; por lo tanto se deduce que la carga del electroscopio sería positiva, ya que sólo mediante un rechazo en las cargas las laminillas se pueden abrir.

11. ¿Qué función cumplen las botellas de Leyden en la maquina de Wimshurt, explique detalladamente

Máquina de Winshurst

Se trata de una máquina electrostática, constituida por dos discos de ebonita, paralelos, muy próximos entre si y dispuestos sobre el mismo eje, de tal modo que pueden girar con rapidez en sentido inverso.

Su rotación se efectúa con auxilio de un manubrio que actúa sobre dos pares de poleas unidas por una cuerda sin fin, una de ellas cruzada. La ca ra exterior de cada disco lleva pegados cerca de sus bordes varios sectores de papel de estaño, que durante la rotación frotan con dos pinceles flexibles de hilo metálico, sostenidos en los extremos de un arco metálico. Este arco y su igual de la cara opuesta son movibles y pueden formar un ángulo de 90º, comunican con el suelo y entre si por el eje.

En los extremos del diámetro horizontal, rodean a los platillos dos peines metálicos curvos, unidos a conductores independientes, aislados por columnas

UNMSM Página 4

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

aislantes. Con los conductores se articulan dos excitadores provistos de mangos de ebonita, para poder variar sin riesgo la distancia entre las esferas terminales, que son los polos de la máquina. En comunicación con los dos conductores hay dos condensadores de forma de probetas sirven para aumentar la intensidad y el tamaño de la chispa. La corriente estática se almacena en botellas de Leyden.

Visto ya el funcionamiento de la máquina Winshurst podemos explicar la función que las botellas de Leyden realizan en dicha máquina.

Botellas de Leyden

La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas eléctricas comportándose como un condensador o capacitor. La varilla metálica y las hojas de estaño conforman la armadura interna. La armadura externa está constituida por la capa que cubre la botella. La misma botella actúa como un material dieléctrico (aislante) entre las dos capas del condensador. El nombre de condensador proviene de las ideas del siglo XIX sobre la naturaleza de la carga eléctrica que asimilaban ésta a un fluido que podía almacenarse tras su condensación en un dispositivo adecuado como la botella de Leyden.Este es el principio por el cual, si un rayo cae por diferencia de potencial en un avión, este no sufrirá en su interior ningún tipo de descarga ni alteración eléctrica.

Estas botellas funcionan como un deposito, en donde se guarda la energía estática, ahora bien en la maquina funciona como un condensador, ya que almacena la carga que se produce en la excitación de los discos.

12. Durante el uso del generador electrostático se percibe un olor característico, investigue a que se debe. Explique detalladamente.

UNMSM Página 5

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

En 1785 Martinus van Marumsometió sometió algunos gases a intensas descargas eléctricas generadas con la máquina electrostática. Entre ellos experimentó con oxígeno puro, cuyo volumen se redujo un 5% tras 15 minutos de exposición, y con aire atmosférico, que se redujo un 1,5% después de 30 minutos. Como el volumen de los gases siempre se reducía, dedujo que durante las descargas eléctricas tenían lugar reacciones químicas. Tras aquellos experimentos percibió un olor característico, único y punzante, alrededor del generador; van Marum se refirió al mismo como «el olor de la materia eléctrica». Este olor era producto de la formación de ozono, siendo el primero en describirlo científicamente. No obstante, el término ozono fue acuñado posteriormente por Christian Schönbein en 1840, quien tras repetir los experimentos del neerlandés describió por vez primera sus principales propiedades químicas.

13. Explique el poder de las puntas y sus aplicaciones

El poder de las puntas

En un conductor la carga se distribuye en toda su superficie por ende donde las partes poseen mayor curvatura es allí donde se concentra la mayor densidad de carga. Es decir que en las partes puntiagudas de un conductor hay un campo muy intenso.

Como esto ocurre en un espacio cualquiera también interviene las moléculas del aire que se ionizan a causa del campo de las puntas que luego forman el viento eléctrico

El conductor atraerá a las partículas con cargas de signo diferente y se descargaran en el neutralizando parte d su carga; por lo tanto el conductor pierde sus carga por las puntas y a todo este fenómeno se llama se ll ama fenómeno de las puntas

El pararrayos:

Una importante aplica ion del poder del poder de las puntas Es el pararrayos porque intervienen en los fenómenos de inducción. Su inventor fue Benjamin Franklin este pararrayos permite canalizar la fuerza de las chispas eléctricas hacia un determinado punto sin que cause daños y desastres.

UNMSM Página 6

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

14. Mencione y explique al menos 5 aplicaciones del equipo de Van De Graff

Primero veamos el que es dicho equipo y su funcionamiento.

Equipo de Van De Graff

Es una maquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera hueca.

Consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la esfera por inducción en la cinta, ya que la varilla metálica o peine, está muy próxima a la cinta pero no en contacto. La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo por medio de otro peine o varilla metálica que se encarga de producir energía, esto hace que las partículas o moléculas de energía que se encuentran dentro de la esfera al hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzca energía) absorba a aquella produciendo estática en el cuero capilar.

Aplicaciones

La función principal de este equipo es demostrar el concepto de carga eléctrica, y funciona con una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de la esfera. El equipo es de carácter eminentemente demostrativo es para niveles básicos.

Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.

Gracias al generador podemos hacer experimentos de ruptura dieléctrica en alta tensión sin peligro para el que los realiza.

Su utilidad es amplia, usándose tanto en experimentos docentes como en procesos Industriales (acelerador de partículas.)

Existen otras variantes del generador de Van de Graaff, como son el Vivitron o el Pelletron capaces de conseguir tensiones de 30 Megavoltios.

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

UNMSM Página 7

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

1. Al realizar el experimento se demostró que los cuerpos habían sido electrizados por frotamiento, se acepta que en ellos han aparecido una cantidad de electricidad o cierta carga eléctrica que es la causa de las atracciones o repulsiones.

2. Se comprueba experimentalmente que los cuerpos con cargas eléctricas de igual especie se repelen mientras que los tiene cargas de distinto signo se atraen. Por ejemplo en la práctica se observó, cuando al acercar la barra de vinilita previamente frotada con el paño de seda, esta se atraía con las esferitas de tecnoport, aquí se manifestó la atracción de los cuerpos.

3. Las cargas se distribuyen superficialmente buscando las zonas de mayor convexidad, en todo cuerpo conductor. En este caso la distribución de las cargas es uniforme.

4. La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia, es por eso que se concluye, en que estas no son engendradas, ni creadas, sino que mediante procesos físicos adquieren una carga eléctrica, que consiste en ceder algo de un cuerpo, de tal modo que uno de ellos tenga un exceso de carga y el otro tenga un déficit de carga.

5. La existencia de dos clases de fuerzas eléctricas tales como son: la fuerza de atracción y la fuerza de repulsión; se explica por la existencia de dos tipos de cargas eléctricas como son: la carga positiva y la carga negativa.

6. Los fenómenos de electrización son por frotamiento, por contacto y por inducción, los cuales alteran el equilibrio de cargas eléctricas que se encuentran en los cuerpos.

7. Muchos de los cuerpos debido a sus dimensiones son difíciles de cargar eléctricamente porque el cuerpo humano al rozarlos por algún motivo cuando ya están cargados este lo neutraliza rápidamente.

Bibliografía

Iniciación a la Física, Volumen 2 Escrito por Julián Fernández Ferrer, Marcos Pujal

Carrera

UNMSM Página 8

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

http://fisicayquimicaenflash.es/campoelec/camelec03.htm

http://www.tecnoedu.com/F1000/Molinete.php

http://porcelos.cjb.net/Museo%20Fisica/Electri2.htm

UNMSM Página 9

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

MOLINETE ELÉCTRICO

Consta de un pie de madera que soporta una varilla metálica terminada en punta, sobre la que se apoya un molinete de cuatro aspas terminadas en finas puntas dobladas en el mismo sentido. En reposo, el molinete se mantiene en equilibrio.

Cuando se electriza fuertemente el molinete comienza a girar en sentido contrario al de las puntas. Ello es debido al intenso campo eléctrico creado en las puntas por acumulación de carga: si es negativa, salen electrones electrizando las moléculas del aire próximas y, por conservación de la cantidad de movimiento, el molinete se mueve en sentido contrario al de salida de los electrones; si es positiva, entran por las puntas electrones de las moléculas circundantes y el efecto es el mismo.

Función: Mostrar que un conductor terminado en punta y fuertemente cargado no puede retener las cargas.

Principio de funcionamiento: El campo próximo a las puntas conductoras es suficientemente intenso para ionizar y hacer que el gas próximo sea conductor.

Aplicaciones didácticas: Explicar el fundamento del pararrayos.

APLICACIONES DE LA ELECTROSTÁTICA

1. En la agricultura se ha vendido con mucho éxito para el control de plagas eficaz, además reduce la cantidad de plaguicida y fertilizante

2. El bronceado color marrón sin sol utiliza los atomizadores electrostáticos que fueron probados y utilizados en un esfuerzo conjunto entre ESS y uno de sus clientes. El resultado ha sido una línea muy exitosa para broncear sin exponerse al sol.

3. La desinfección en hoteles y restaurantes usando las aspersoras electrostáticas es ideal porque da un tratamiento completo. Solo la electrostática permite cubrir completamente las formas complejas y penetrar en grietas y rincones. 

4. Efectividad máxima en la descontaminación de agentes biológicos o químicos. Se pueden aplicar en vehículos teledirigidos para el interior de edificios o túneles al mantener a los operarios a una distancia segura.

5. Importante aplicación de la descarga eléctrica en gases es una diapositiva llamada precipitado electrostático.Este aparato se utiliza para eliminar partículas de materias de los gases de combustión, reduciendo de ese modo la contaminación del aire.

6. La xerografía es un proceso de impresión que emplea electrostática en seco para la reproducción o copiado de documentos o imágenes (fotocopias).

UNMSM Página 10

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de América

7. La electroestática en la electricidad estática posee muchas aplicaciones como son televisiones, computadoras, hornos de microondas, teléfonos celulares, etcétera.

UNMSM Página 11