AUTOR: LIC. CARLOS RIBEIRO

VALENCIA AGOSTO 2003

Carlos Ribeiro

UNIDAD I LAS INTERACCIONES ELECTROMAGNETICASPRCTICA N 1 Contenido: VECTORES Y ESCALARES Objetivo: Cuantificar las interacciones independientemente de la naturaleza de ellas. PRE-LABORATORIO 1. Qu es un vector? 2. Qu es un escalar? 3. Cules son los componentes de un vector? 4. Nombrar cinco ejemplos de vectores y escalares. 5. Nombrar cuatro diferencias entre vector y escalar. 6. Qu es equilibrio? 7. Qu es la fuerza? 8. Qu es la fuerza neta?

LABORATORIO Experimento N 1 Una moneda Dos lpices de grafito con borrador Un transportador Procedimiento Coloca la moneda sobre la mesa y a su lado los dos lpices con los borradores apuntando hacia la moneda formando entre ellos un ngulo de 90 (el transportador te ayudar a realizarlo). Ahora empuja la moneda con los dos lpices a la vez y observa lo que sucede. Responde las siguientes preguntas: a. Qu direccin sigue la moneda?___________________________ b. Qu sucede con los dos lpices? ___________________________ c. Realiza un grfico de lo anterior utilizando vectores. 2

Carlos Ribeiro Experimento N 2 Materiales requeridos Dos reglas de 30 cm Una regla de un metro o cinta mtrica Un transportador Tirro Una cartulina blanca Dos tringulos equilteros de 5 cm de lado, hechos en cartulina uno de color rojo y el otro de negro Procedimiento 1. Tomar las dos reglas y pegar en el extremo superior de cada una los tringulos equilteros. a. Qu representaban las dos reglas antes de colocarle a cada una el tringulo equiltero? _______________________________ b. Por qu? ______________________________________________ c. Qu representan luego de colocarle a cada una el tringulo equiltero? _____________________________________________ d. Por qu? ______________________________________________ 2. Pegar sobre la mesa la cartulina e identificar en sus bordes los

puntos cardinales, luego colocar sobre ella los dos vectores formando entre ellos: i. Un ngulo de 180 a. Qu direccin tienen ambos vectores? ____________________ b. Qu sentido tienen ambos vectores? _____________________ c. Cmo se determina el vector resultante? ___________________ d. Cul es el mdulo del vector resultante? ___________________

ii. Un ngulo de 0 a. Qu sentido tienen ambos vectores? ___________________ b. Cmo se halla el vector resultante? _____________________ c. Cul es el mdulo del vector resultante? ________________ 3

Carlos Ribeiro d. Qu direccin tienen ambos vectores? _________________ e. Qu direccin tiene el vector resultante? ________________ f. Qu sentido tiene el vector resultante? __________________

. Un ngulo de 90 a. Qu direccin tienen ambos vectores? __________________ b. Qu sentido tienen ambos vectores? ___________________ c. Cmo se halla el vector resultante? ____________________ d. Cul es el mdulo del vector resultante? ________________ e. Qu direccin tiene el vector resultante? ________________ f. Qu sentido tiene el vector resultante? _________________

POST-LABORATORIO

1. Coloca los dos vectores formando entre ellos un ngulo de 30 y responde las siguientes preguntas: a. Qu direccin tienen ambos vectores? _________________________ b. Qu sentido tienen ambos vectores? ___________________________ c. Cmo se halla el vector resultante? ____________________________ d. Cul es el mdulo del vector resultante? ________________________ e. Qu direccin tiene el vector resultante? ________________________ f. Qu sentido tiene el vector resultante? __________________________

2. Por qu toda fuerza es un vector? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. Determine para cada sistema fsico cuales son las fuerzas que actan sobre cada cuerpo. a. Un cuerpo de masa (m) en reposo sobre una superficie horizontal.

m4

Carlos Ribeiro b. Un cuerpo de masa (m) en movimiento sobre una superficie horizontal hacia la derecha producto de una cuerda.

mc. Un baln rodando sobre una superficie inclinada hacia abajo.

m

d. Dos cuerpos de masa (m) que penden de una polea.

M m

PRCTICA N 2 Contenido: LAS INTERACCIONES ELECTROMAGNTICAS DEL UNIVERSO FSICO. Objetivo: Comparar los tipos de interacciones PRE-LABORATORIO 1. Qu es interaccin 2. Por qu ocurren las interacciones? 3. Mencione los tipos de interacciones que existen y defina cada una de ellas. 4. Cul es el efecto de las interacciones? 5 EN LA ESCALA

Carlos Ribeiro 5. Cmo se denotan las interacciones? LABORATORIO Experimento N 1 Materiales requeridos Dos imanes Procedimiento Utilizando los dos imanes, explicar el efecto que se produce al acercar los dos imanes de las siguientes formas: 1. Polo norte con el Polo norte ___________________________ 2. Polo sur con el Polo sur 3. Polo norte con el Polo sur ___________________________ ___________________________

a. Qu tipo de interaccin fsica se presenta en las tres experiencias anteriores? _________________________________

Experimento N 2 Materiales requeridos Un resorte de resistencia baja (que estire bastante) Una cuerda Cuerpos de distinta masa (m) y forma

Procedimiento 1. Toma la cuerda y en uno de sus extremos ata uno de los cuerpos de masa (m) y hazlo colgar de tu mano. a. Qu fuerza se ejerce sobre la cuerda? ______________________ b. Qu tipo de interaccin esta presente? _____________________ c. Qu objetos fsicos intervienen? __________________________ 2. Toma el resorte y en uno de sus extremos fija uno de los cuerpo de mayor masa (m) y hazlo colgar de tu mano. a. Qu fuerza se ejerce sobre el resorte? _____________________ b. Qu tipo de interaccin esta presente? _____________________ c. Qu objetos fsicos intervienen? __________________________ 6

Carlos Ribeiro Experimento N 3 Tomar dos imanes y colocarlos por los polos diferentes. a. Qu se observa? __________________________________________________________________ b. Qu se produce? __________________________________________________________________ c. Por qu se evidencia lo producido? __________________________________________________________________ d. Qu sistema se manifiesta? __________________________________________________________________ e. Qu tipo de interaccin se produce? __________________________________________________________________ f. Qu propiedad da origen a la interaccin? __________________________________________________________________ g. Qu instrumento de observacin se utiliza? __________________________________________________________________ h. Qu intervalo de escala posee dicho sistema? __________________________________________________________________

POST-LABORATORIO 1. Qu efecto produce la luna sobre las mareas y que tipo de interaccin fsica hace que esto suceda? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. Existe alguna interaccin fsica cuando un baln es lanzado hacia arriba? De responder si cul es y que objetos fsicos intervienen? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 3. En la siguiente figura responda el tipo de interaccin que existe y los objetos fsicos que intervienen en ella.

S

N

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4. Citar dos ejemplos por cada tipo de interaccin. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5. Qu es lo que mantiene unidas a las partculas elementales en la materia? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 6. Haz un breve resumen de los descubrimientos ms importantes del electromagnetismo indicando los autores y la poca aproximada. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 7. Realiza un listado de todos los aparatos y equipos que estn en tu hogar cuyo funcionamiento depende del electromagnetismo. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

PRCTICA N 3 Contenido: CARGA ELECTRICA Objetivo: 1. Observar algunos efectos de la electricidad esttica. Comentario. Alguna vez has sentido una descarga elctrica al tocar la nevera? Has encontrado un calcetn escondido dentro de una camisa, despus de sacarlos del secador de ropa? Has sentido como los vellos de tu brazo son atrados hacia la pantalla del televisor en el momento de apagarla? Todo esto se produce a causa de la electricidad esttica. PRE-LABORATORIO 1. Qu es la carga elctrica? 2. Enunciar la ley de las cargas. 3. Qu es un conductor? 9

Carlos Ribeiro 4. Qu es un aislador? 5. Cules son los mtodos de electrizacin? 6. Qu es la induccin electrosttica? 7. Qu son las cargas inducidas? 8. Qu es un inductor? 9. Qu es un inducido? 10. Cules son las propiedades de las cargas? 11. Qu es un electroscopio? LABORATORIO Observacin: Antes de iniciar los experimentos siguientes debe comprobar que los objetos que va a utilizar estn bien limpios y secos. Esta es una condicin necesaria para que se electricen y conserven su carga. Si notara que esto no ocurre, trate de limpiar y secar los objetos colocndolos cerca de algn dispositivo caliente, como un mechero o una lmpara encendida. Adems, para que los experimentos puedan dar buenos resultados en un da hmedo, deben efectuarse en el interior de una caja, donde el grado de humedad se haya reducido bastante. Este ambiente propio para

experimentos de electrosttica, se puede conseguir manteniendo una lmpara o un secador de cabello en funcionamiento durante cierto tiempo en el interior de esa caja. Experimento N 1 Materiales requeridos Dos tiras de plstico delgado, del empleado en la fabricacin de bolsas, cada una de las cuales deber tener unos 5cm de ancho y 40cm de longitud. Un trozo de tela de lana Una hoja de papel Una vela Un peine limpio Procedimiento.

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Carlos Ribeiro 1. Coloque una tira sobre sus dedos ndice y medio, frtela con el trozo de tela de lana. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ b. Explique por qu. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. Tome el peine y frtelo sobre su cabello (debe estar limpio y seco) e introdzcalo entre las tiras. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ b. Explique por qu. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 3. Coloque ahora entre las tiras la hoja de papel (objeto no electrizado). a. Explique lo que observa recordando que el objeto introducido entre las tiras sufre induccin o polarizacin. ____________________________________________________________ b. Retire el objeto y observe que sucede con las tiras. Explique. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 4. Estando electrizadas las tiras, y por tanto, alejadas una de la otra, acrquelas la vela encendida. a. Qu observa? ____________________________________________________________ b. Explique por qu. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Experimento N 2 Revelacin de la existencia de la electricidad Materiales requeridos 11

Carlos Ribeiro Un peine o una regla de plstico Un pedazo de tela de lana Un puado de pequeos trozos de papel de seda Procedimiento Colocar los trocitos de papel sobre una mesa. Frotar el peine con el pedazo de lana, luego acercar el peine a los trocitos de papel. a. Qu se observa al acercar el peine sin frotar a los trocitos de papel? ____________________________________________________________ b. Qu se observa al acercar el peine frotado con el pedazo de lana a los trocitos de papel? ____________________________________________________________ c. Qu nombre recibe este fenmeno? ____________________________________________________________ Experimento N 3 Carga mediante frotamiento con tu ropa, un globo de goma (bomba) inflado. A continuacin pon en contacto con la pared la parte frotada del globo y sultalo a. Qu sucede? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Significa esto que la pared est cargada positivamente? ____________________________________________________________ c. Cmo explicas tu observacin? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ d. Por qu finalmente el globo se cae? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro Experimento N 4 Construccin de un electroscopio Materiales requeridos Frasco de vidrio de boca media Clip sujetapapeles, o un alambre metlico doblado en ngulo recto en el extremo que se va a introducir en el frasco Una tira de papel de aluminio Un tapn de caucho o de corcho que ajuste y cierre bien el frasco de vidrio escogido Una esferita metlica hueca Papel aluminio Una tira de papel aluminio de 12mm de ancho por 50mm de largo Procedimiento El electroscopio es un aparato fcil de construir. Se emplea a menudo para reconocer la presencia o existencia de cargas elctricas prximas a l, e incluso permite determinar cul es el signo de una carga elctrica, esto es, si es positiva o negativa. Un electroscopio est constituido esencialmente por dos hojuelas o tiritas muy ligeras de aluminio, colocadas dentro de una botella de vidrio. Se necesita la botella para eliminar el efecto de las corrientes de aire. La construccin del electroscopio es muy sencilla y puede hacerse en pocos minutos.

Ante todo es condicin muy importante que tanto el frasco de vidrio como el tapn estn perfectamente secos. Para asegurarte de ello, seca todos los componentes del aparato con un secador de cabello, durante unos minutos, un poco antes de iniciar el montaje del electroscopio.

Toma el alambre metlico y dblalo en forma de L en uno de sus extremos aproximadamente unos 12mm, y atraviesa con el otro extremo el tapn del frasco; fija luego, en su extremo libre una esfera de papel aluminio, que procurars que sea lo ms redonda posible 13

Carlos Ribeiro para obtener los mejores resultados. Esto lo logrars rellenando con papel aluminio una esfera metlica hueca, la cual colocars en el extremo libre del alambre.

Las hojuelas se hacen de un material lo ms ligero posible. Una tira de papel de seda puede servir perfectamente, pero es preferible utilizar una hoja de aluminio o el papel de estao (separars fcilmente la hoja de papel que va unida a la hoja metlica humedecindola con un poco de agua tibia durante algunos minutos, una vez le hayas quitado el papel, scala estrala, y crtala en tiras de unos 12mm de ancho por 50mm de longitud)

Con el fin de aumentar la sensibilidad del instrumento, las hojas han de separarse con la mayor facilidad, al menor esfuerzo, por lo que deben ser extremadamente estrechas en el punto en el cual penden. Para lograrlo, se dobla la tira por su punto medio, se corta un pequeo triangulo a cada lado, y as se reduce el punto de unin a una estrechsima tira. A continuacin, y as doblada, cuelga la tirita de la rama horizontal del alambre.

Introdcelo todo, con mucho cuidado, en el frasco; ajusta el tapn en el cuello de ste, y ya esta listo el electroscopio. Ver la figura.

Cmo debes trabajar con el electroscopio? Si tocas la esfera con un cuerpo electrizado, las cargas elctricas descienden por el alambre hasta las laminillas, las cuales quedan as 14

Carlos Ribeiro electrizadas con cargas elctricas del mismo signo o nombre, y como ya sabes, las dos laminillas se repelen mutuamente y se separan.

Experimento N 5 El fenmeno de electrizacin por influencia Materiales requeridos Un electroscopio Un pedazo de tela de lana Una regla plstica Procedimiento Frota fuertemente la regla plstica con el pedazo de lana y acrcala al electroscopio unos milmetros por encima. Luego acercarlo nuevamente al electroscopio y tocarlo con la regla y con un dedo. a. Al acercar la regla de plstico al detector del electroscopio, pero sin tocarlo, Qu sucede? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Qu se observa si se retira y se acerca sucesivamente la regla de plstico al detector del electroscopio? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ c. Al frotar la regla de plstico con el pedazo de lana y luego tocar el detector del electroscopio, cmo se comportan las laminillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 6 Determinar el signo de una carga elctrica. Materiales requeridos Un electroscopio Una regla de plstico 15

Carlos Ribeiro Un trozo de tela de lana Un tubo de vidrio o de ensayo Procedimiento Frotar fuertemente la regla de plstico con la lana. Luego acercar el tubo de vidrio previamente frotado con la lana sin retirar la regla de plstico. a. Qu se observa al acercar la regla plstica al detector del electroscopio sin frotarlo? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Al frotar la regla de plstico con la lana, con qu signo queda cargada la regla? Luego de acercarla al electroscopio. __________________________________________________________ c. Qu tipo de carga adquiere el pao de lana? __________________________________________________________ d. Que tipo de carga adquiere el tubo de vidrio al ser frotado con el pao de lana? ___________________________________________________________ e. Al acercar el tubo de vidrio al detector del electroscopio se observa que las laminillas se acercan? Por qu? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 7 Induccin electrosttica Materiales requeridos Dos electroscopios Un alambre o una varilla metlica delgada Un peine o una regla de plstico Un pao de lana

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Carlos Ribeiro Procedimiento Tomar dos electroscopios y conectar a la esfera de cada uno de ellos el alambre o la varilla metlica. Ahora ponga en contacto las varillas metlicas de tal manera que los dos electroscopios constituyan un solo conjunto. Acercar a la esfera de uno de los electroscopios, sin llegar a tocarla, el peine previamente frotado con el pao de lana. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Ahora aleje el peine del detector del electroscopio. b. Qu se observa? ____________________________________________________________ c. Cmo se explican estos hechos de acuerdo con el modelo o teora electrnica? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Acerca nuevamente el peine y sin retirarlo separar los electroscopios cierta distancia. Ahora retira el peine. d. Qu se observa? ____________________________________________________________ Tomar otro electroscopio, cargarlo positivamente y acercarlo a cada uno de los electroscopios anteriores. e. Qu clase de energa elctrica tiene el electroscopio que estuvo prximo al peine? ___________________________________________________________ f. Y el que estuvo alejado? ___________________________________________________________ g. Cmo se explican los resultados obtenidos? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 17

Carlos Ribeiro Experimento N 8 Identificacin de cuerpos conductores y aislantes. Materiales requeridos Un pequeo circuito elctrico (cable, un socate pequeo, una bombilla pequea de 2,4 voltios y 0,5 amperes, dos bateras AA) Varillas de cobre, hierro, aluminio, vidrio Aceite, azufre, cuero, alcohol, papel, cido, limn, tiza, seda, lana Procedimiento Lo primero que se debe realizar es el montaje del circuito elctrico. Ver el siguiente esquema:

Tomar cada uno de los objetos slidos y lquidos, y colocarlos uno a uno entre las separaciones AB para hacer contacto entre los cables. a. Qu sucede con la varilla de metal? ________________________________________________________ b. Qu sucede con la varilla de plstico? ________________________________________________________ Todas tus observaciones antalas en la siguiente tabla: OBJETO CONDUCTOR AISLADOR

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Carlos Ribeiro

POST-LABORATORIO 1. Cmo se carga positivamente un electroscopio por contacto? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. Cmo se carga negativamente un electroscopio por induccin? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 3. Se tiene un electroscopio cargado positivamente y se desea descargar, cmo se realiza? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 4. Realiza un esquema de la distribucin de las cargas en el electroscopio.

5. Se encuentra que el objeto A repele al B, al mismo tiempo que el objeto A atrae al C y este ltimo repele al objeto D. Si se sabe que D est cargado positivamente. Qu clase de carga lleva el objeto B? ____________________________________________________________ 6. Si dos varillas cargadas se repelen entre si, qu puede afirmarse sobre el signo de cada varilla? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 7. Cul es el procedimiento para separar cargas elctricas en un conductor? Cmo se llama este proceso? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 8. Dos esferas metlicas A y B suspendidas por hilos de nylon, estn inicialmente en contacto. Acercamos una barra cargada

negativamente a la esfera A, y en su presencia separamos las esferas. Entonces, Cmo quedan cargadas las esferas? ____________________________________________________________ 9. Por qu no se puede electrizar una varilla metlica frotndola mientras se mantiene con la mano? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 10. Qu nos revela la abertura que experimenta las laminillas de un electroscopio, cuando se toca con un cuerpo cargado? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 11. Qu carga obtiene un cuerpo cuando es cargado por induccin?

12. Qu carga elctrica adquieren dos cuerpos cuando se cargan por contacto? ____________________________________________________________ 13. Cmo es la carga de un cuerpo que gana electrones? ____________________________________________________________ 14. Se puede cargar una barra de hierro por frotamiento, si para agarrarla le colocamos un mango de aluminio? ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 15. Qu nombre reciben los materiales que tienen la propiedad de obstaculizar el movimiento de cargas elctricas? ____________________________________________________________ 16. Para cargar un cuerpo negativamente por induccin, se le acerca un cuerpo cargado negativamente?

17. Un cuerpo electrizado con carga positiva a la esfera de un pndulo elctrico. a. Si la esfera fuera atrada por el cuerpo, podramos concluir que esta electrizada negativamente? ______________________________________________________ b. Si la esfera fuera repelida, podramos concluir que posee carga positiva? ______________________________________________________ 18. Un electroscopio de laminillas se encuentra electrizado

negativamente, y acercamos a su esfera una barra electrizada B. a. Hallamos que las hojas del electroscopio tienen un aumento en su separacin, cul es el signo de la carga en la barra B. Explique. _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ b. Si la carga de B fuera positiva, qu sucedera con la separacin entre las hojas del electroscopio? Por qu? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________ 19. Un autobs en movimiento adquiere carga elctrica debido al roce con el aire.

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Carlos Ribeiro a. Si el ambiente del lugar es seco, el autobs permanecer electrizado? ____________________________________________________ b. Al asirse de un autobs para subir en l, una persona recibir un choque elctrico. Por qu? _______________________________________________________ _______________________________________________________ _______________________________________________________

PRCTICA N 4 Contenido: FUERZA ELCTRICA Objetivo: Analizar e interpretar la Ley de Coulomb Comentario. Ya sabemos que cuando un cuerpo est electrizado posee un exceso de protones (carga positiva), o bien, un exceso de electrones (carga negativa). Por este motivo, el valor de la carga de un cuerpo, que vamos a representar por Q o q, se puede medir por el nmero de electrones que el cuerpo pierde o gana. Pero esta forma de expresar el valor de la carga no resulta prctica, pues se sabe que en un proceso comn de electrizacin (por ejemplo, por frotamiento), el cuerpo pierde o gana un nmero muy elevado de electrones. De este modo, los valores de Q o q estarn representados por nmeros sumamente grandes. En la prctica se procura entonces emplear una unidad de carga ms adecuada. En el sistema internacional (SI) la unidad de la carga elctrica se denomina coulomb, en honor al fsico francs Charles Coulomb. Este cientfico, al analizar las fuerzas de interaccin entre cargas elctricas, llego a una ley muy importante. PRE-LABORATORIO 1. Enunciar la ley de coulomb. 2. Qu es la carga elctrica elemental? 3. Qu es la superposicin de cargas elctricas? 4. Cmo es la influencia del medio en la fuerza elctrica? 22

Carlos Ribeiro 5. Establecer diferencias y semejanzas entre la fuerza elctrica y la fuerza gravitatoria. LABORATORIO Experimento N 1 Para realizar este experimento se necesita construir un instrumento denominado balanza de torcin.

Materiales necesarios para elaborar la balanza de torcin

Dos varillas livianas de material aislante 40cm de hilo de nylon o fibra de cuarzo Tres esferas idnticas de anime recubiertas con grafito Un envase de medio litro de leche con arena

Procedimiento para elaborar la balanza de torcin 1. Se toma una de las varillas aislantes y se le colocan en sus dos extremos dos esferas, las cuales denotaremos con A y C. En el punto medio de la varilla atamos el nylon para pender el instrumento de un soporte. 2. Se toma la otra varilla y se coloca en uno de sus extremos la otra esfera la cual denotaremos con B y se coloca fijamente en el envase con arena. 3. La esfera en posicin fija se debe colocar prxima a la esfera A. 4. Observe el montaje como lo indica la siguiente figura.

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Carlos Ribeiro Procedimiento del experimento 1. A las esferas A y B cargarlas con electricidad del mismo signo. a. Qu se observa? __________________________________________________________ __________________________________________________________ b. Qu se produce? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 2. A las esferas A y B cargarlas con electricidad de signos diferentes. a. Qu es observa? __________________________________________________________ __________________________________________________________ b. Qu se produce? __________________________________________________________ __________________________________________________________ 3. A las esferas A y B, calcularles: a. La masa de cada una __________________________________________________________ Luego de hacer el montaje de la balanza de torcin y sin electrificar ninguna de las esferas, medir: b. La distancia entre ellas __________________________________________________________ c. Calcular la fuerza entre ellas, utilizando la frmulaF K Q1 Q2 d2

y tomando en cuenta el valor 9x109 N.m2/C2 de la constante dielctrica del medio (K). __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

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Carlos Ribeiro Experimento N 2 Pegue sobre una mesa, dos pedazos de cinta adhesiva transparente de 30 cm de longitud, dejando un pedazo libre para sostenerlo. Arranque rpidamente los dos pedazos de cinta y luego acerca los dos pedazos de cinta sin que se toquen. a. Qu se observa? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ b. Explica tu observacin. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ POST-LABORATORIO 1. Cmo se puede aumentar al doble el valor de la fuerza entre dos objetos cargados? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. A qu conclusiones lleg Charles Coulomb luego de realizar numerosas mediciones haciendo variar las cargas de las esferas y la separacin entre ellas? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. La constante K en la ecuacin de coulomb es mucho ms grande que la constante G en la ecuacin de la gravitacin universal. Qu importancia tiene esto? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 25

Carlos Ribeiro PRCTICA N 5 Contenido: CAMPO ELCTRICO Objetivo: 1. Creacin y medicin de campos elctricos. 2. Explicar que la carga elctrica en un cuerpo metlico

electrizado, se distribuye en su superficie externa. Comentario. El espacio que rodea a un imn potente es distinto de cmo sera si el imn no estuviese all. Coloca una horquilla en dicho espacio y vers que se mueve. El espacio que rodea a un hoyo negro es distinto de cmo sera si el hoyo negro no estuviese all. Colcate en dicho espacio y no vivirs para contarlo. De manera anloga, el espacio que rodea a una concentracin de carga elctrica es diferente de cmo sera si la carga no estuviese all. Si te paseas junto a una esfera cargada puedes sentir la carga. El vello de tu cuerpo se eriza; slo un poco si te encuentras a ms de un metro de distancia del aparato y ms si te acercas a l. El espacio que rodea a cada uno de estos objetos (el imn, el hoyo negro y la carga elctrica) se ve alterado: decimos que contiene un campo de fuerza. PRE-LABOARTORIO 1. Qu es campo elctrico? 2. Qu son las lneas de campo elctrico? 3. Qu es el blindaje electrosttico? LABORATORIO Materiales requeridos Un recipiente aislante Aceite comestible Semillas de csped o semillas de alpiste Cuatro esferas de anime pintada con grafito provistas de una varilla aislante Dos pinzas de madera Dos laminas metlicas rectangulares de 2cm de ancho por 8cm de longitud. 26

Carlos Ribeiro Experimento N 1 Tomar el recipiente aislante y vertir el aceite comestible y colocar las semillas de alpiste o csped. Luego tomar una esfera y electrizarla positivamente y sumergirla en el lquido. a. Qu se observa? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ b. Realiza un dibujo esquemtico de lo observado.

c. Qu explica este fenmeno? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Experimento N 2 Repite el experimento anterior, pero ahora la esfera esta electrizada negativamente. a. Qu se observa? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ b. Realiza un dibujo esquemtico de lo observado.

c. Qu explica este fenmeno? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Experimento N 3 Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos esferas electrizadas con cargas opuestas y sumergir ambas en el lquido separadas por una pequea distancia. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ 27

Carlos Ribeiro b. Realiza un dibujo esquemtico de lo observado.

c. Qu explica este fenmeno? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Experimento N 4 Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos esferas electrizadas con cargas positivas y sumergir ambas en el lquido separadas por una pequea distancia. a. Qu se observa? ___________________________________________________________ b. Realiza un dibujo esquemtico de lo observado. c. Qu explica este fenmeno? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 5 Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos lminas metlicas planas paralelas electrizadas con cargas opuestas y ambas sumergirlas en el lquido, separadas por una pequea distancia. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Realiza un dibujo esquemtico de lo observado. c. Qu explica este fenmeno?

Experimento N 6 Materiales requeridos Una esfera pequea de anime pintada con grafito Hilo de nylon 28

Carlos Ribeiro Una regla plstica Un pedazo de tela de lana Procedimiento Atar un pedazo del hilo de nylon a la esfera y suspenderla. Tome la regla de plstico y crguela por frotamiento con el pedazo de tela de lana. Acerque la regla a la esfera sin tocarla. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ b. A que se debe este fenmeno? ___________________________________________________________ Experimento N 7 Repite el experimento anterior, pero ahora encerrando la esfera en una lata de leche sin tapa y acercar la regla de plstico cargada al exterior de la lata. a. Qu se observa? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Al acercar la regla cargada se ve alterada la posicin de la esfera? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ c. Cmo se denomina este fenmeno? ____________________________________________________________ Experimento N 8 Materiales requeridos Un recipiente metlico (una jarra, un vaso o una lata) Un soporte aislante Tiras muy delgadas de papel de seda Cinta adhesiva Una regla de plstico Un pedazo de tela de lana. Procedimiento 1. Tome el recipiente metlico y colquelo sobre el soporte aislante. 29

Carlos Ribeiro 2. Tome algunas tiras del papel de seda y cuelgue algunas de ellas en la parte exterior del recipiente y otras en su parte interna, como muestra la figura.

3. Electrice la regla de plstico por frotamiento con el pedazo de tela de lana. Al acercar y tocar el recipiente con la regla, ste, como ya se sabe quedar electrizado por contacto. Repita varias veces esta operacin para que el recipiente adquiera una carga considerable. 4. Observe que las tiras de la parte externa son repelidas por la pared del recipiente, lo cual no sucede con las tiras de la parte interna. Explique a que se debe este fenmeno. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ POST-LABORATORIO 1. Dibuje las lneas de campo elctrico entre a. Dos cargas de igual signo

b. Dos cargas de signo opuesto

2. Cules son las dos propiedades que debe poseer una carga de prueba? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 30

Carlos Ribeiro 3. Cmo esta definida la direccin de un campo elctrico? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. Por qu un cuerpo cargado pierde su carga al ser conectado a tierra? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 5. Por qu no corre peligro el ocupante de un automvil al que le cae un rayo? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 6. Andrs y Sandra estn tomados de las manos cuando se les carga elctricamente al estar de pie sobre una plataforma aislante. Andrs es ms alto que Sandra. a. Quin tiene la mayor cantidad de carga? __________________________________________________________ 7. Es posible ver el color del campo elctrico? _______________________________________________________________ 8. Cmo se explica que un conductor aislado en condiciones electrostticas el campo elctrico en su interior es nulo? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 9. Qu muestran experimentalmente las lneas de fuerzas? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

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Carlos Ribeiro PRCTICA N 6 Contenido: POTENCIAL ELCTRICO Objetivo: Demostrar la relacin existente entre carga, energa, voltaje y trabajo. Comentario. En electricidad, el concepto de energa es tambin de suma utilidad. Se dice que un objeto cargado tiene energa potencial en virtud de su posicin en un campo electrnico. Por ejemplo, supongamos que queremos jalar un cuerpo cargado negativamente en contra del campo elctrico de una esfera con carga positiva. Para ello necesitamos aplicar una fuerza que contrarreste la atraccin elctrica. La variacin de la energa potencial de la partcula

cargada es equivalente al trabajo que hay que realizar en contra de la fuerza elctrica es decir, al negativo del trabajo de la fuerza electrnica: Variacin de energa potencial = - (Trabajo de la fuerza electrnica) Si soltamos la partcula, sta se acelerar hacia la esfera y la energa potencial electrnica que adquiri se transformar en energa cintica. Esta situacin es parecida a la que sucede cuando elevamos un cuerpo hasta cierta altura y luego lo dejamos caer. PRE-LABORATORIO 1. Qu es la energa potencial elctrica? 2. Qu es la diferencia de potencial elctrico? 3. Cules son las unidades del potencial elctrico? 4. Qu es el potencial absoluto? 5. Qu es potencial elctrico producido por una carga puntual? 6. Qu son las superficies equipotenciales? 7. Qu es el potencial elctrico? LABORATORIO Experimento N 1 Construir un modelo que demuestre la relacin existente entre carga, energa y voltaje.

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Carlos Ribeiro Materiales requeridos Dos barras de plastilina Una regla de 30 cm Cinta adhesiva Doce esferas de acero de dimetros de 12 13 mm Procedimiento 1. Mediante la plastilina sostenga verticalmente la regla sobre la mesa de trabajo. (El cero se debe encontrar en la superficie de la mesa). 2. Corte un pedazo rectangular de papel con una medida de 2cm x 8cm y escriba sobre l 3 V = 3 J/C. 3. Corte tres ms, y escriba en ellos: 6 v = 6 J/C, 9 V = 9 J/C, 12 V = 12 J/C 4. Pegue con cinta adhesiva el rectngulo de los 3V en la marca de los 3cm de la regla, el de 6V en la marca de los 6cm de la regla, el de los 9V en la marca de los 9cm de la regla y el de los 12V en la marca de los 12cm de la regla. 5. Suponga que cada esfera de acero est representando 1 C de carga. 6. Levante y pegue con cinta cuatro esferas de acero en el rectngulo de los 3V, tres esferas de acero al rectngulo de los 6V, dos esferas de acero al rectngulo de los 9V y una esfera de acero al rectngulo de los 12V. 7. El modelo muestra diferentes cantidades de carga en distintos niveles de energa. a. Dnde se deben colocar esferas de acero para mostrar el nivel cero de energa? Explique. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 8. Llene la siguiente tabla de datos CARGA VOLTAJE ENERGA

9. Responda las siguientes preguntas a. Cunta energa se requiere para levantar cada coulomb de carga desde la superficie de la mesa hasta el nivel 9V? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ b. Cul es la energa potencial total almacenada en el nivel 9V? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ c. La energa total de las cargas en el nivel 6V no es 6J. Por qu? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ d. Cunta energa se liberara si las cargas en el nivel 9V cayera en el 6V? Explique. __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ 34

Carlos Ribeiro Experimento N 2 Materiales requeridos Una lamparita de nen Dos pedazos de cable delgado de 25 cm de longitud Un pitillo de plstico Papel toilet Una pila de linterna de 1,5 V Procedimiento 1. Conecte los dos pedazos de cable a los terminales de la lamparita de nen. Frote el pitillo de plstico con un pedazo de papel toilet y toque uno de los cables con el pitillo delgado, mientras tocas el otro cable con tus dedos. a. Se enciende momentneamente la lmpara? _______________________________________________________ _______________________________________________________ 2. Tome la pila de 1,5 V y toque uno de los cables, mientras tocas el otro cable con tus dedos. a. Por qu es imposible encender la lmpara conectndola a la pila, mientras que con el pitillo cargado si puedes lograrlo? __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ POST-LABORATORIO 1. Una batera de 9V es muy pequea. Una batera de 12V es grande. Con la ayuda del modelo, explique por que no puede emplear la batera de 9V para encender el motor del automvil. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 35

Carlos Ribeiro 2. Se requiere mayor o menor energa para desplazar una carga fija positiva a travs de un campo elctrico que se incrementa? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. Una caja metlica se encuentra cargada. Compare la concentracin de carga en las esquinas de la caja respecto a la concentracin de carga en los lados. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. Qu suceder con la energa potencial elctrica de una partcula cargada en un campo elctrico cuando se le deja libre para moverse? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 5. Cmo puedes incrementar la energa potencial elctrica de una partcula cargada que se encuentra en un campo elctrico? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 6. Cmo puede ser grande el potencial elctrico cuando la energa potencial elctrica es relativamente baja? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________

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Carlos Ribeiro PRCTICA N 7 Contenido: CORRIENTE ELCTRICA Objetivos: 1. Verificar la validez de la ley de ohm. 2. Instalar circuitos elctricos. 3. Realizar medidas con el voltmetro y el ampermetro. 4. Determinar el valor de una resistencia desconocida. 5. Verificar los efectos trmico, qumico, fisiolgico y magntico de la corriente elctrica. Comentario. El voltaje es una especie de presin elctrica capaz de producir un flujo de carga, es decir, una corriente, dentro de un conductor. El flujo de carga se ve obstaculizado por la resistencia que encuentra. Cuando el flujo se lleva a cabo en una sola direccin decimos que se trata de una corriente directa (cd); cuando el flujo va y viene decimos que se trata de una corriente alterna (ca). La razn de cambio en la transferencia de energa de una corriente elctrica es la potencia. POST-LABORATORIO 1. Qu es corriente elctrica? 2. Qu es un circuito elctrico? 3. Qu es la intensidad de corriente? 4. Qu es un ampermetro? 5. Qu es un voltmetro? 6. Cules son los componentes de un circuito? 7. Qu es un condensador? 8. Qu es una resistencia? 9. Qu diferencia existe entre una resistencia ohmica y una resistencia no ohmica? 10. Qu son circuitos elctricos en serie? 11. Qu son circuitos elctricos en paralelo? 12. Enuncie la ley de ohm. 37

Carlos Ribeiro LABORATORIO Experimento N 1 Construir un modelo para ilustrar la corriente elctrica. Materiales requeridos Cuatro pilas de 1.5 Volts. Soporte para las bateras Tres conductores de 30cm de longitud con su respectiva pinza de caimn Dos bombillas de 3 Volts., con sus respectivos socates Una brjula Procedimiento 1. Monta el circuito elctrico como lo muestra la siguiente figura

2. Enciende las bombillas y apgalas, conectando y desconectando uno de los conductores con caimn. a. Hay algn indicio visual de que algo se est moviendo a travs del circuito cuando la bombilla esta encendida? _____________________________________________________________ b. Se enciende una bombilla antes que la otra? _____________________________________________________________ c. Se apaga una bombilla antes que la otra? ______________________________________________________________ d. Una de ellas brilla ms que la otra? ______________________________________________________________ 38

Carlos Ribeiro 3. Coloca una brjula sobre la mesa, cerca del circuito, de modo que la aguja apunte al norte. Con las bombillas apagadas, coloca uno de los conductores encima de la brjula, paralelo a la aguja como lo muestra la figura.

Conecta y desconecta varias veces una terminal del circuito mientras observas la aguja de la brjula. a. Qu le pasa a la aguja cuando se encienden las bombillas? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ b. Qu le pasa a la aguja cuando de apagan las bombillas? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. Coloca la brjula debajo del conductor en diferentes puntos del circuito. Asegrate de que la aguja quede paralela al conductor cuando las bombillas no estn encendidas. Observa la aguja mientras abres y cierras varias veces el circuito. Pon atencin para que veas si la aguja se desva en la misma direccin que antes. Observa si la magnitud de la desviacin de la aguja es la misma que antes. Adems, observa si es necesario que las bombillas estn encendidas para que se desve la aguja de la brjula. a. Qu pruebas apoyan la idea de que algo est sucediendo en lo conductores cuando las bombillas reciben energa?

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Carlos Ribeiro ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Qu pruebas apoyan la idea de que, lo que sea que est ocurriendo en el circuito, ocurre uniformemente en todas sus partes? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 5. Monta el circuito como lo muestra la figura A. Coloca uno de los conductores encima de la brjula, de manera que quede en posicin paralela a la aguja. Abre y cierra el circuito mientras observas con cuidado la aguja. a. En qu sentido de rotacin de las manecillas del reloj se mueve la aguja de la brjula? ____________________________________________________________ 6. Invierte los terminales de la batera sin alterar el circuito ni la brjula. Hazlo intercambiando simplemente el conductor conectado a la terminal positiva de la batera con el conductor conectado a la terminal negativa. Abre y cierra el circuito mientras observas con cuidado la aguja y toma nota de si lo hace en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario. a. La direccin de la desviacin es la misma que en el paso anterior, cuando las conexiones a la batera todava no haban sido invertidas? La magnitud de la desviacin de la aguja es la misma de antes? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro b. Supn que algo fluye por los conectores. Crees que la direccin en que se desva la aguja se debe a la cantidad de flujo o a la direccin del flujo? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 7. Quita una de las pilas del soporte de las bateras, de modo que en ste quede slo dos pilas, en lugar de tres. Con cuidado observa la

desviacin de la aguja mientras repites los pasos 5 y 6. a. Cmo son comparativamente la magnitud y direccin de las desviaciones de la aguja de la brjula cuando usas dos pilas en lugar de tres? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 8. Instala en el soporte de las bateras otras dos, de modo que ahora contenga 4 pilas. Observa cuidadosamente la desviacin de la aguja, al mismo tiempo que repites los pasos 5 y 6. a. Cmo son comparativamente las desviaciones de la aguja de la brjula cuando se usan cuatro pilas en lugar de tres? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 2 Determinar el valor de una resistencia desconocida utilizando la ley de ohm. Materiales requeridos Un ampermetro Un voltmetro Un metro de cable Dos pilas de 3 Volts 41

Carlos Ribeiro Diez pinzas caimanes Dos resistencias de diferente ohms Procedimiento 1. Realice el montaje del circuito elctrico indicado en la figura

2. Ponga a funcionar el circuito elctrico cerrando el interruptor. 3. Anota los valores que observas en el voltmetro y el ampermetro respectivamente. Voltmetro ___________________ Ampermetro ___________________

4. Determina el valor de la resistencia desconocida utilizando la ley de ohm Corriente = Voltaje / resistencia ; Experimento N 3 Comprobar la ley de ohm Materiales requeridos Dos bombillas una de 2 Volts y otra de 2,5 volts con sus respectivos socates Dos pilas de 1,5 Volts Un metro de cable Cuatro pinzas caimanes Procedimiento 1. Realice el siguiente montaje del circuito elctrico, pero con una sola pila y la bombilla de 2,5 volts I=V/R

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Carlos Ribeiro 2. Pon a funcionar el circuito cerrando el interruptor. Qu observas? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3. Vuelve a realizar el montaje pero ahora con las dos pilas en serie. Qu observas? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 4. Realice nuevamente el montaje, pero ahora con la bombilla de 2 volts. Qu observas? _________________________________________________________________ _________________________________________________________________

Experimento N 4 Demostrar la conductividad del agua y otras sustancias Materiales requeridos Tres pilas de 3 volts Una bombilla de 3 volts con su respectivo socates Un recipiente de vidrio Cuatro pinzas caimanes Un metro de cable Agua para uso domestico Azcar Sal Una pequea barra de grafito de un lpiz Una cucharilla plstica Procedimiento 1. Tomar las tres pilas, la bombilla y el recipiente, y usando el cable, realice el siguiente montaje del circuito que se presenta en la figura (no olvide pelar o desforrar los cables en buena parte los extremos de los cables que estn sumergidos en el agua).

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Carlos Ribeiro

2. Para asegurarse de que las pilas y la bombilla estn en buenas condiciones, cierre el circuito cerrando tocando uno con otro, los extremos del conductor sumergidos en el agua. Observe si se enciende el foco. ______________________________________________________________ ___________________________________________________________ 3. Sumerja separadamente los cables en el agua. Qu sucede? ______________________________________________________________ _____________________________________________________________ 4. Disuelva una cucharada de azcar en el agua del recipiente. Se enciende la bombilla? ______________________________________________________________ ____________________________________________________________ 5. Aada lentamente sal de cocina en el agua. Qu observa? ______________________________________________________________ ____________________________________________________________ 6. Saque los extremos del cable del agua y conctelos a los extremos de una pequea barra de grafito de un lpiz. Se enciende la bombilla? 7. Con base en sus observaciones responda. a. El agua pura es buena conductora de electricidad? ____________________________________________________________ __________________________________________________________ b. El agua con azcar es buena conductora de electricidad? ____________________________________________________________ __________________________________________________________ 44

Carlos Ribeiro c. El agua con sal es buena conductora de electricidad? Por qu? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ d. El grafito es buen conductor de electricidad? Por qu? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 5 Observar y comparar el trabajo realizado en circuitos en serie. Materiales requeridos Cuatro bombillas de 2 voltios cada una con su respectivo socates Cuatro pilas de 1.5 volts Un metro de cable Un voltmetro Un ampermetro Diez pinzas caimanes Un interruptor

Procedimiento 1. Realice el montaje del circuito elctrico como lo indica la figura. Monta las cuatro bombillas en serie, conecta el voltmetro en paralelo con las cuatro bombillas, de modo que puedas medir el voltaje total aplicado al circuito. A continuacin, conctalo en paralelo con cada una de las bombillas para medir el voltaje a travs de cada una. Conecta uno de los cables del suministro de voltaje a una de las terminales de las bombillas y la conexin a tierra a una de las terminales del ampermetro. Conecta la otra terminal del ampermetro a la segunda terminal de las bombillas. El ampermetro medir la corriente total en el circuito. (Si no estas usando medidores digitales, quiz tengas que invertir la polaridad de los conductores si la aguja del medidor se desva en direccin equivocada (-) cuando se aplica la energa). 45

Carlos Ribeiro

V

A

2. Cierre el interruptor para que sea suministrada la energa en el circuito y mida la corriente en el circuito, el voltaje aplicado al mismo y en voltaje a travs de cada bombilla. Anota tus datos en tabla de datos A.

TABLA DE DATOS A NUMERO DE BOMBILLAS 1 2 3 4 CORRIENTE TOTAL ( A ) VOLTAJE TOTAL ( V ) VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

3. Ahora quita una de las bombillas de la hilera, cierra el hueco en el circuito y repite tus mediciones para tres bombillas. Luego quita las otras bombillas de una en una, cerrando el hueco en el circuito cada vez y repite tus mediciones. Anota tus datos en la tabla de datos B.

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Carlos Ribeiro TABLA DE DATOS B NUMERO DE BOMBILLAS 1 2 3 4 CORRIENTE TOTAL ( A ) VOLTAJE TOTAL ( V ) VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

4. Quita una pila del circuito y repite el proceso anterior. Anota tus datos en la tabla de datos C. TABLA DE DATOS C NUMERO DE BOMBILLAS 1 2 3 4 CORRIENTE TOTAL ( A ) VOLTAJE TOTAL ( V ) VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

5. Responde las siguientes preguntas: a. Hay algn cambio en la intensidad cuando se modifica el nmero de bombillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. Cambia el voltaje aplicado al circuito cuando aades ms bombillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro c. Cmo son los voltajes a travs de cada bombilla en relacin con el voltaje aplicado? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ d. Cmo cambia la corriente suministrada por la batera cuando se aaden ms bombillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ e. Cambia algunas de las reglas que has descubierto y que relacionan los voltajes y las intensidades de corriente cuando quitas una de las pilas del circuito? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

Experimento N 6 Observar y comparar el trabajo realizado en circuitos en paralelo. Materiales requeridos Los mismos utilizados en el experimento N 5 Procedimiento 1. Monta el circuito y conecta los instrumentos de medicin como lo indican la figura. Instala el voltmetro en paralelo con las bombillas conectando el voltmetro a las terminales de uno de los extremos del aparato de bombillas en paralelo. Conecta el conductor a tierra del suministro de voltaje a uno de los cables del ampermetro; conecta el otro cable del

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Carlos Ribeiro ampermetro a la segunda terminal del aparato de bombillas en paralelo. El ampermetro medir la corriente total en el circuito.

V

A2. Asegrate de que las bombillas no estn flojas en sus socates. Cierra el interruptor y aplica energa la circuito. Observa la intensidad de las bombillas; despus, desenrosca las bombillas de una en una. Qu sucede? __________________________________________________________________ 3. Enrosca las bombillas de nuevo, de una en una, y mide en cada ocasin la corriente en el circuito, el voltaje aplicado al circuito y la cada de voltaje a travs de cada bombilla. Anota tus resultados en la tabla de datos A.

TABLA DE DATOS A

NUMERO DE BOMBILLAS 1

CORRIENTE TOTAL ( A )

VOLTAJE TOTAL ( V )

VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

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Carlos Ribeiro 2 3 4

4. Ahora quita una de las bombillas de la hilera, cierra el hueco en el circuito y repite tus mediciones para tres bombillas. Luego quita las otras bombillas de una en una, cerrando el hueco en el circuito cada vez y repite tus mediciones. Anota tus datos en la tabla de datos B.

TABLA DE DATOS B NUMERO DE BOMBILLAS 1 2 3 4 CORRIENTE TOTAL ( A ) VOLTAJE TOTAL ( V ) VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

5. Quita una pila del circuito y repite el proceso anterior. Anota tus datos en la tabla de datos C.

TABLA DE DATOS C

NUMERO DE BOMBILLAS 1 2 3 4

CORRIENTE TOTAL ( A )

VOLTAJE TOTAL ( V )

VOLTAJE A TRAVS DE CADA BOMBILLA

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Carlos Ribeiro 6. Responde las siguientes preguntas: a. Hay algn cambio en la intensidad cuando se modifica el nmero de bombillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ b. El voltaje a travs de cada bombilla cambia cuando se aaden o se quitan bombillas al circuito? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ c. Cambia el voltaje aplicado al circuito cuando aades ms bombillas? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ d. Cmo cambia la corriente suministrada por la batera cuando se modifica el nmero de bombillas en el circuito? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ___________________________________________________________

Experimento N 7 Verificar en un circuito en serie que la sumatoria de los voltajes es igual al voltaje total. Materiales requeridos Un ampermetro Un voltmetro Un metro de cable Un interruptor Tres bombillas de tres volts cada una con su respectivo socates Dos pilas de 1,5 volts Doce pinzas caimanes Procedimiento 51

Carlos Ribeiro 1. Realice el montaje del circuito elctrico indicado en la figura.

A

B

C

D

E

F

A

2. Ponga a funcionar el circuito cerrando el interruptor 3. Anota el valor de la intensidad de corriente que observas en el ampermetro y luego mide con el voltmetro la diferencia de potencial en los terminales de cada una de las bombillas, as como tambin en los puntos A y F. Anota los resultados en la siguiente tabla.

INTENSIDAD(I)

VAB

VCD

VEF

VAF

4. Determine el valor de la resistencia de cada una de las bombillas a travs de la ley de ohm. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5. Verifique que la sumatoria de los voltajes V AB + VCD + VEF = VAF __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 52

Carlos Ribeiro Experimento N 8 Trazar el diagrama de un circuito elctrico Materiales requeridos Una linterna Procedimiento Examine las conexiones elctricas de una linterna comn, observando la disposicin de las pilas, la manera como se encuentran conectadas a la bombilla, y el funcionamiento del apagador o interruptor. Trace un diagrama que muestre los detalles del circuito que observ.

Experimento N 9 Comprobar si un alambre sirve de restato. Materiales requeridos Un alambre muy delgado (de nquel-cromo o de acero) de casi 2mt de longitud Dos pilas de 1,5 volts 60cm de cable Una bombilla de 3 volts con su respectivo socates Una pinza caimn Procedimiento 1. Realice el montaje del circuito indicado en la figura

C

Alambre delgado

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Carlos Ribeiro 2. Desplace el extremo del contacto C (una pinza caimn) a lo largo del alambre delgado, hacia un lado y otro. Observe el brillo de la bombilla y responda: a. La intensidad de la corriente en el circuito aumenta o disminuye cuando se incrementa la longitud en el circuito del alambre? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ b. Entonces, en estas condiciones, la resistencia del circuito aument o disminuy? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

Experimento N 10 Verificar que la resistencia elctrica de un alambre metlico depende de su longitud, de su rea y del material que esta hecho. Materiales requeridos Un alambre de cobre de 30cm de longitud con seccin de 1,5 mm2 Un alambre de nquel-cromo de 30cm de longitud con seccin de 1,5 mm2 Un alambre de nquel-cromo de 30cm de longitud con seccin de 4,0 mm2 Una bombilla de 1,5 V o 3 V con su respectivo socates Una o dos pilas de 3 V Una tabla rectangular delgada de 15cm x 40 cm Dos pinzas caimanes Seis chinches sin el plstico 60 cm de cable Procedimiento 1. Tome los tres alambres y extindalos sobre la tabla, sujtelos por sus extremos con los chinches. Conecte la bombilla a la pila por

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Carlos Ribeiro medio del cable en cuyos extremos se colocaron pinzas caimn, como lo indica la figura.

Cobre Nquel 1,5mm2 Nquel 4,0mm2

2. Apoye las pinzas caimn en los extremos del alambre de cobre y observe el resplandor de la bombilla. 3. Ahora, haga la misma observacin pero conecte las pinzas caimn a los extremos del alambre de nquel-cobre (1,5 mm2 ). El resplandor de la bombilla, aument, disminuy o no se alter? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 4. Mantenga una de las dos pinzas en contacto con un extremo del alambre de nquel-cromo (1,5 mm2 ), deslice la otra pinza a lo largo de este alambre y observe la luz de la bombilla a medida que la longitud del alambre disminuye. Aumenta el resplandor de la bombilla o disminuye? Por qu? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 5. Pase las pinzas a los extremos del alambre de nquel-cromo de seccin 4,0 mm2 y compare el brillo de la bombilla con el que

observo en el paso 3 de este experimento (si es necesario repita este paso para facilitar la comparacin). En cul de las dos situaciones, el brillo de la bombilla es mayor? Explique su respuesta. ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ Experimento N 11 Verificar el funcionamiento de un fusible. Materiales requeridos Tres pilas de 3 volts Alambre de cobre aislado de 60 cm de longitud Un soporte aislante Esponja de acero Alambre de estao de 5cm de longitud Alambre de plomo de 5cm de longitud Un cronmetro Tira rectangular delgada de papel aluminio de 5 cm de longitud Procedimiento 1. Realice el montaje del circuito indicado en la figura

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Carlos Ribeiro 2. Coloque sobre el soporte aislante, uno de los hilillos de la esponja de acero. Agarre los dos pedazos de alambre de cobre aislado y ponlos en contacto con los extremos del hilillo de acero, en ese mismo instante un compaero del grupo pondr a funcionar el cronmetro hasta que el hilillo de acero se funda. Qu sucede? Qu sucede a nivel del efecto fisiolgico? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

3. Repite el paso anterior, pero ahora utilizando la tira de papel aluminio, luego el alambre de estao y por ltimo el alambre de plomo. Anota tus observaciones en la siguiente tabla.

TIPO DE ALAMBRE Hilillo de acero Papel aluminio Estao Plomo

TIEMPO DE FUNDICIN

EFECTO FISIOLGICO

4. Qu conclusin obtuviste en la realizacin del experimento con los tipos de alambres utilizados como fusible? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

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Carlos Ribeiro 5. A que efecto se le atribuye entre sus aplicaciones la construccin de los fusibles? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________

POST-LABORATORIO 1. Qu provoca el choque elctrico, la corriente o el voltaje? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 2. Por qu un pjaro puede posarse sin peligro sobre un alambre de alto potencial? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 3. Qu sucede a los dems focos si, en un circuito en serie, se quema uno de ellos? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 4. Qu sucede a la intensidad de la luz de cada foco en un circuito en serie cuando se agregan ms focos a ste? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 5. Qu sucede a los dems focos de un circuito en paralelo si se quema uno de ellos? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 6. Qu sucede a la intensidad de la luz de cada foco de un circuito en paralelo si se agregan ms lmparas en paralelo al mismo circuito? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 7. La corriente al fluir sale de una batera o pasa por ella? Entra a un foco o pasa por l? Explique. 58

Carlos Ribeiro ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 8. Por qu los alambres se calientan cuando llevan corriente elctrica? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 9. En que se parece la expresin el agua busca su propio nivel con la electricidad? ______________________________________________________________ PRCTICA N 8 Contenido: CAPACIDAD ELCTRICA Objetivo: 1. Investigar cmo se carga y descarga un condensador. 2. Investigar los efectos de un dielctrico en un condensador o capacitor de placas paralelas. Comentario. Cuando conectas una lmpara de mano, la mxima intensidad de la bombilla se alcanza de inmediato. En cambio, cuando un capacitor es parte del circuito hay un retraso apreciable antes que se presente la mxima intensidad. Cuando el circuito incluye un capacitor, el flujo de carga a travs del circuito puede tardar un tiempo apreciable. Este tiempo depende de la resistencia del resistor y de la capacidad de carga del capacitor. En esta actividad colocaremos un resistor (bombilla) entre la batera y el capacitor que se va a cargar. Utilizando bombillas con diferentes resistencias ser fcil observar los tiempos de carga y descarga. PRE-LABORATORIO 1. Qu es un condensador o capacitor? 2. Qu es la capacitancia? 3. Cul es la funcin de un condensador? 4. Qu es un faraday? 5. Qu es un dielctrico? 59

Carlos Ribeiro 6. Diferencias entre la asociacin de condensadores en serie y en paralelo. LABORATORIO Experimento N 1 Investigar cmo se carga y descarga un condensador. Materiales requeridos Un capacitor de 25,000 microfaradios (20 volts sin polaridad) Dos bombillas N 14 redondas (no se permiten sustituciones) Dos bombillas N 48 alargadas (no se permiten sustituciones) Cuatro socates o portalmparas para bombillas Un paquete de doce pinzas de caimn Tres pilas de 3 volts Un cronmetro Un metro y medio de cable Procedimiento 1. Conecta las tres pilas (al conjunto se le denomina batera) , las dos bombillas alargadas y el capacitor como muestra la figura.

+ _

+ _

2. Deja un alambre (pinza caimn) desconectado de la batera. Cierra el circuito conectando el caimn a la pila y en ese mismo instante un compaero de clase pondr a funcionar el cronmetro para determinar el tiempo que dura encendida la bombilla. Estas cargando el capacitor. Anota tus observaciones.

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Carlos Ribeiro _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 3. Desconecta las pinzas caimn de la batera y retrala del circuito. Conecta entre s los dos caimanes que estaban conectados a la batera. Observa cunto tiempo permanecen las bombillas encendidas. Este proceso se llama descarga del capacitor. Anota tus observaciones. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ 4. Reemplaza las bombillas alargadas por las redondas y carga el capacitor como se realiz en el paso 2. Observa el lapso de tiempo que permanecen encendidas las bombillas (utiliza el cronmetro). Quita la pila del circuito, igual que en el paso 3, y descarga el capacitor a travs de las bombillas redondas. Observa cunto tiempo permanecen encendidas las bombillas (utiliza el cronmetro) y anota tus

observaciones. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ a. Qu tipo de bombillas permanecen encendidas ms tiempo mientras el capacitor se carga y se descarga, las bombillas alargadas o las redondas? Por qu? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ 5. Carga el capacitor a travs de las dos bombillas alargadas. Ahora quita esas bombillas de sus socates y reemplzalas con bombillas redondas, teniendo cuidado de no descargar accidentalmente el capacitor.

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Carlos Ribeiro a. Supn que el capacitor amacena la misma cantidad de carga, sin importar qu tipo de bombillas se usen mientras se carga. La descarga a travs de bombillas redondas tardar ms, menos o el mismo tiempo que en el paso 4, cuando el capacitor fue cargado a travs de bombillas redondas? ______________________________________________________________ b. Si, por el contrario, un tiempo de carga prolongado significa que se ha almacenado en el capacitor ms carga que cuando el tiempo de carga es menor, La descarga a travs de bombillas redondas tardar ahora ms, menos o el mismo tiempo que en el paso 5? ______________________________________________________________ 6. Quita la batera del circuito y descarga el capacitor. El tiempo que las bombillas permanecen encendidas es mayor, menor o igual que en el paso 4? _________________________________________________________________ Experimento N 2 Efectos de un dielctrico en un capacitor de placas paralelas. Materiales requeridos Dos placas metlicas rectangulares delgadas de 3cm x 7cm Una batera de 9 volts Un voltmetro Cuatro pinzas caimn 60 cm de cable Una hoja de papel Una hoja de plstico Un lmina de vidrio plano Una lmina de corcho de 14 cm de lado Dos pinzas de madera Procedimiento

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Carlos Ribeiro 1. Tome las dos pinzas bralas y coloque en cada una, una placa metlica y fjelas juntas en la lmina de corcho metlicas queden paralelas. 2. Agarre el cable de 60cm y crtelo por la mitad, fije en cada uno de sus extremos las pinzas caimanes y conecte dos en los bornes de la batera, y los otros dos en cada una de las placas paralelas. En este momento las placas se estn cargando por medio de la batera y el dielctrico existente es el aire. 3. Desconecte la batera y mide el potencial a travs del capacitor conectando a las placas un voltmetro. Anota la lectura realizada. _________________________________________________________________ 4. Sin desconectar el voltmetro, inserta una tira de la hoja de papel entre las placas y mide el potencial a travs del capacitor, observando el voltmetro. Anota la lectura realizada. _________________________________________________________________ Repite el experimento insertando una tira de la hoja de plstico y luego la lmina de vidrio. Anota tus observaciones realizadas. _________________________________________________________________ POST-LABORATORIO 1. Mencione un uso de los capacitores ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ 2. Es cierto que el tipo de bombilla afecta la rapidez del flujo de carga a travs del capacitor? ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ de tal forma que las placas

3. Un capacitor plano es cargado conectndolo a los bornes de una batera. Manteniendo el contacto con dicha batera, se reduce la distancia entre las placas. Diga entonces si:

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Carlos Ribeiro a. El voltaje del aparato aumenta, disminuye o no se altera? _______________________________________________________ b. La capacitancia del mismo aumenta, disminuye o no se altera? _______________________________________________________ c. La carga en las placas aumenta, disminuye o no se altera? _______________________________________________________

4. Trace un esquema que muestre tres condensadores conectados en paralelo a una batera. a. En cul de estos aparatos se tiene aplicado el mayor voltaje? _______________________________________________________ b. En cul de los condensadores est almacenada la mayor carga? _______________________________________________________ c. Escribe la ecuacin que expresa la capacitancia equivalente de la conexin. _______________________________________________________ 5. Trace un esquema que muestre tres condensadores conectados en serie a una batera. a. En cul de estos capacitores se encuentra almacenada la mayor carga? _______________________________________________________ b. En cul de ellos est aplicado el mayor voltaje? _______________________________________________________ c. Escriba la ecuacin que proporciona la capacitancia

equivalente de tal agrupamiento. _______________________________________________________

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