UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORESPLANTEL ARAGÓN

INGENIRERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

LABORATORIO DE ELECTRCIDAD Y MAGNETISMO

PRÁCTICA NO. 1: “ELECTROSTÁTICA”

PROFESOR: ING. NOÉ GONZÁLEZ ROSAS

ALUMNO: FERNANDO EDGAR REYES PALMA

GRUPO: 8330

HORARIO: VIERNES DE 8:00 AM A 10:00 AM

PRÁCTICA REALIZADA EL: VIERNES 28 DE AGOSTO

FECHA DE ENTREGA: VIERNES 4 DE SEPTIEMBRE

Objetivos:

Comprender el concepto de carga eléctrica. Cargar cuerpos por frotamiento, contacto directo e inducción. Descargar cuerpos por ionización y conducción.

Conceptos necesarios:

a) Carga eléctricab) Ley de Coulombc) Campo eléctricod) Distribución de cargae) Principio de operación del generador de Van de Graafff) Formas diferentes de generar cargas eléctricas estáticasg) Convención de Franklin

Equipo:

2 soportes universales 1 metro de hilo cáñamo 1 tira de polietileno 4 barras (vidrio, madera, hule duro, plástico) 4 excitadores (piel, seda, franela, polietileno) 1 generador de Van de Graaff 1 esfera de cargas inducidas 1 muestrador de cargas eléctricas 1 caja de cerillos 1 esfera de descarga Cables y conectores

Desarrollo:

CARGA POR FROTAMIENTO

1. Breve explicación por parte del instructor sobre el empleo del generador de Van de Graaff y las cargas eléctricas.

2. Frote con la franela la tira de polietileno y cuélguela sobre el hilo suspendido entre los soportes de manera que la cara frotada quede frente a frente,Observaciones: Las dos caras de la tira parecían que flotaban, esto se debe a que se repelieron porque como estaba frente a frente la misma carga, se dice que cargas iguales se repelen.

3. Acerque un cerillo encendido entre las caras frotadas de la tira de polietileno. Observaciones: Cuando se acercó el cerillo, la tira de polietileno “dejó de flotar” porque al momento de acercarlo la tira se descargó. A esto se le conoce como “Descarga por ionización”

4. Cargue nuevamente la tira de polietileno. Utilizando la convención de Franklin, determine la polaridad de la carga contenida en la tira.

Polaridad de la tira = Negativa

5. Frote las barras disponibles con los excitadores proporcionados y concluya el signo de la carga adquirida por la barra frotada, use como carga de prueba la tira de polietileno.

EXCITADOR BARRA CARGA DE LA BARRA

PIEL VIDRIO +HULE DURO +PLÁSTICO -MADERA +

SEDA VIDRIO +HULE DURO +PLÁSTICO -MADERA +

POLIETILENO VIDRIO +HULE DURO +PLÁSTICO -MADERA +

FRANELA VIDRIO +HULE DURO +PLÁSTICO -MADERA +

CARGA Y DESCARGA POR CONTACTO

6. Haga el arreglo de la figura.7. Cargue el generador Van de Graaff, poniéndolo a funcionar cinco segundos.

Observaciones: El casco sí se cargo, pero no se alcanzó a ver nada. En otros equipos se veían unos pequeños destellos.

8. Toque el casco del generador Van de Graf con la esfera de descarga. Después, compruebe la inexistencia de carga en el generador, tocando el casco de este.

Observaciones: Cuando se toco con la mano se pudo comprobar que se descargó el casco por completo. Esto se conoce como descarga por conducción o contacto.

9. Cargue nuevamente el generador de Van de Graaff y descárguelo por ionización.Observaciones: Se vieron unas pequeñas chispas en la llama del cerillo. Después para comprobar que se descargó se volvió a tocar el casco y efectivamente estaba descargado.

10. Cargue nuevamente el generador. Mediante el muestreador, tome una muestra de carga del casco y determine su polaridad.

Polaridad de casco (conectado a tierra) = Positiva

11. Descargue el generador y el muestrador.12. Desconecte la tierra del generador (la cual está conectada a la base del mismo) y

hágalo funcionar por cinco segundos.13. Tome muestras del casco y da la base del generador y observe el signo de cada una

de ellas.

Carga del casco (sin conectar a tierra) = PositivaCarga de la base (sin conectar a tierra) = Positiva

14. Arme el dispositivo de la figura y ponga a funcionar el generador máximo diez segundos.

15. Demuestre que existen cargas inducidas con la esfera de cargas inducida, determinando la polaridad.

Carga de la esfera = Positiva

16. Anote sus observaciones.No se pudo observar nada hasta el momento que se comprobó su polaridad con el muestrador.

CUESTIONARIO FINAL

1. Explique en qué consiste la descarga por ionización experimentalmente.En la práctica al momento de realizar la descarga por ionización con el cerillo encendido y la tira de polietileno; se pudo notar como si la flama del cerillo brincaba y la tira que estaba como alejada por el tipo de carga, en muy poco tiempo la tira de plástico poco a poco se iba normalizando y con esto sabemos que quedo descargada la tira; es decir para que exista la ionización tiene que haber otro medio que reciba toda la carga de la tira en este caso fue la flama que recibe la carga y por esta razón brinca una diminuta chispa de la flama.

2. Explique porque con un mismo excitador, algunas barras adquieren diferente polaridad.Si nos basamos en la convención de Franklin, en la que se maneja que una franela frota a una barra de vidrio y la barra recibe una especie de exceso de protones. Es fácil explicar que dependiendo del material de la barra, ésta es sobrecargada por electrones con una carga negativa y con protones para una carga positiva.

3. De acuerdo con la polaridad de cada una de las barras de la tabla 1, explique cómo se comporta la carga en los excitadores correspondientes.Los excitadores tiene la misma carga, lo que sucede es que dependiendo del material que fue frotado este recibe un exceso de electrones o de protones.

4. ¿En qué principio se basa el generador de Van de Graaff? Electrización por frotamiento-triboelectricidad Faraday explicó la transmisión de carga a una esfera hueca. Cuando se

transfiere carga a una esfera tocando en su interior, toda la carga pasa a la esfera porque las cargas de igual signo sobre la esfera se repelen y pasan a la superficie externa. No ocurre lo mismo si tratamos de pasarle carga a una esfera (hueca o maciza) tocando en su cara exterior con un objeto cargado. De esta manera no pasa toda la carga.

Inducción de cargas

5. Haga un esquema del generador de Van de Graf indicando sus componentes

6. Diga si en los experimentos de esta práctica se creó carga eléctrica. Explique.No se creó carga eléctrica en ninguno de los experimentos, ya que se sabe que la carga no se crea ni se destruye solo se transforma; así que sólo se concluye que solo hubieron transferencias de cargas.

7. Explique el proceso de carga por frotamientoTienes dos objetos compuestos por protones y electrones, al frotarlos ocurre una des-compensación en los electrones que provoca que uno de los cuerpos se cargue con los electrones del otro.

8. Explique la descarga por conducciónEn los experimentos realizados con el generador que se puso a cargar durante un cierto tiempo para poder hacer que se quedara completamente descargado, se tocaba con otra esfera que no tuviera carga, pero que si formara como una especie de tierra para poder desviar la carga que obtuvo del generador.

9. Explique la descarga por ionización (teórica)Consiste en acercar un objeto de alta temperatura (cerillo encendido) a un objeto que fue cargado previamente.

10. Según lo desarrollado en la práctica ¿Qué entiende por carga eléctrica?Una propiedad de los cuerpos que permite cuantificar la pérdida o ganancia de electrones.

11. Investigue alguna aplicación de la electrostática.Algunas aplicaciones de la electrostática serian en los aparatos electrónicos, como televisiones, computadoras, hornos de microondas, teléfonos celulares, etc.

12. ¿Cuál es el objetivo de cargar eléctricamente los cuerpos?Pues prácticamente para saber qué tipo de carga tienen.

APLICACIONES

El generador de Van de Graaff se emplea como acelerador de partículas, en la investigación del efecto de las radiaciones sobre semillas, plantas, animales, etc, debido a los altos potenciales que se logran con él. La electrostática también se utiliza en el fotocopiado electrostático (xerografia).

CONCLUSIONES

Apoyándose en la convención de Franklin, se pudo realizar ésta práctica. Gracias a ello supimos determinar el tipo de carga que tenía cada uno de los materiales que se usaron, así como también, la forma en que funciona el generador de Van de Graaff.