Escuela superior politécnica del litoral

Asignatura:Laboratorio de Física C

Nombre de la práctica:Electrización

Nombre del profesor:Ing. Richard Pilozo

Nombre del estudiante:Erika Narvaez Lucio

Fecha de entrega:26 de Octubre de 2010

Paralelo:# 07

Resumen:

Con esta práctica vamos a comprobar que un cuerpo puede cargarse eléctricamente por tres simples métodos.

Por fricción, conducción e inducción, también verificamos que las cargas de igual signo se repelen y las de signo contrario se atraen; podemos ver si un cuerpo está cargado eléctricamente acercándolo a un electroscopio, y según se comporte la laminilla en la parte

inferior del electroscopio o la esfera en el péndulo podremos decir que un cuerpo está o no cargado eléctricamente pero si saber el signo de la carga.

El electroscopio también puede cargarse eléctricamente por medio de contacto e inducción, con éste cargado podremos saber la carga del cuerpo con solo acercarlo y ver su comportamiento.

Tambien vamos a comprender como se compone y funciona el generador de Van De Graaff.

También observaremos que al estar cargado positivamente el generador y al acercar un conductor a cierta distancia formará un arco eléctrico y hará un pequeño estruendo como una especie de trueno.

Objetivos Identificar los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas. Observar y reconocer la electrización por frotación Observar y reconocer la electrización por inducción Observar y reconocer la electrización por contacto Observar y reconocer una conexión a tierra Evidenciar los efectos de la polarización electroestática Construir y explicar el funcionamiento de un electroscopio Explicar el funcionamiento del generador de van de Graaff.

Marco Teórico

En física, se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.

1. Electrización por contacto

Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva.

Esto se debe a que habrá transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea en mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporción y manteniéndose este flujo hasta que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos.

2. Electrización por frotamiento

Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda. Si se frota un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño. El vidrio adquiere una carga eléctrica positiva al perder un determinado número de cargas negativas (electrones); estas cargas negativas son atraídas por la seda, con lo cual se satura de cargas negativas. Al quedar cargados eléctricamente ambos cuerpos, ejercen una influencia eléctrica en una zona determinada que depende de la cantidad de carga ganada o perdida, dicha zona se llama campo eléctrico.

3. Carga por inducción

La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo.

Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.

Como resultado de esta interacción, la distribución inicial se altera: el cuerpo electrizado provoca el desplazamiento de los electrones libres del cuerpo neutro.

En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas se carga positivamente y en otras negativamente.

Se dice que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado, denominado inductor, induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

El diagrama de abajo muestra el procedimiento para electrificar un cuerpo por inducción. Es importante tener en cuenta que la carga obtenida por este método es de signo opuesto a la carga del inductor.

4. Generador de Van de Graaff

Van de Graaff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco.

El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.

Funcionamiento del generador de Van de Graaff

En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior debido a que la superficie de la polea y la cinta están hechas de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.

Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor. Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta.

Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en

su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo. La polea superior actúa en sentido contrario a la inferior. Lo que hará que la carga positiva ascienda hacia la esfera que se encuentra en la parte superior y esta queda cargada positivamente.

Procedimiento 1: Clasificando los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas.De los materiales que ha traído, indique cuales son conductores y cuales aisladores. Si es posible averigüe la composición del material.

Procedimiento 2: Pegando una lamina de acetato y un globo a la paredFrote la lamina de acetato contra la portada de un cuaderno o frótela con un abrigo, pañuelo o un pedazo de de papel. Luego intente pegarla contra la pared.

Procedimiento 3: Acetatos pegajosos.Colocar dos acetatos en la mesa y frotarlos varias veces con papelTomar los acetatos por una orilla, uno en cada manoAcercar los lados frotados sin que se toquen

Procedimiento 4: Limpiadores electroestáticos

Confetis saltarinesEsparcir un recipiente de vidrio o plástico transparente un punado de confeti frotar un acetato con el pañuelo de seda varias veces. Poner la cara del acetato frotado sobre el recipiente de vidrio.

Globo atrayenteEspolvorear sal o pimienta molida sobre una hoja de papelInflar un globo y anudarloFrotar el globo con la franelaAcercar la parte frotada del globo a la sal o la pimienta.

Regla Pegajosa

Frote una regla de plástico (esferográfico o tubo de pvc) con una paño de lana o un abrigo y acércala a pequeños trocitos de papel colocados sobre su cuaderno

Procedimiento 5: El electroscopioFrote la barra de caucho con la tela de lana. Póngala suavemente en contacto con el electroscopio, como se indica en el esquema 2. Este se encuentra ahora cargado negativamente. Observe qué cambios ocurren en el electroscopio. Registre sus observaciones.

Recargue la barra de caucho. Aproxímela al electroscopio cargado, como indica el esquema 3. Observe qué pasa con las hojas y registre sus observaciones.

Recargue el electroscopio con una carga negativa usando la barra de caucho. Frote con la seda la barra de vidrio y acérquela al electroscopio cargado negativamente. Observe la deflexión de las hojas del electroscopio cuando la barra de vidrio cargado se acerca y se aleja del mismo. Registre sus observaciones. Descargue el electroscopio tocando momentáneamente la parte superior con el dedo, como indica en el diagrama 4.

Procedimiento 6: El péndulo.

Se frota la barra de caucho con la tela de lana para cargarla eléctricamente. Acerque la barra a la esfera, pero sin tocarla, como se muestra en el esquema 1. Observe el comportamiento de la esfera y registre sus observaciones en el informe de esta práctica. Toque la esfera con su dedo para quitar cualquier carga que pueda tener.

Frote de nuevo la barra de caucho. Acérquela a la esfera y deje que haya contacto. Después lleve la barra cargada eléctricamente cerca de la esfera cargada y observe el comportamiento de esta última. Registre sus observaciones.

Procedimiento 7: El electróforo

Utilizaremos el electróforo, que consiste en una base de plástico y un disco metálico con mango aislador. Se procede a frotar firmemente la base de plástico con una hoja de papel periódico por un lapso de medio minuto.

Luego se sujeta el disco metálico por el mango aislador y se coloca la parte metálica sobre la base plástica. A continuación se retira el disco y se pone en contacto con la lámpara de efluvios la cual se encenderá momentáneamente.

OBSERVACIONES Y RESULTADOS

Procedimiento 1:Los materiales conductores como el metal, el caucho y los aislantes como la madera, el vidrio

Procedimiento 2:La lamina se pega a la pared, esto se debe a que al momento de frotarla con una hoja de cuaderno, la lamina de acetato adquiere carga, que esta es contraria a la carga de la pared y por principio de carga , cargas diferentes se atraen y es por eso que la lamina de acetato queda pegada en la pared.

Procedimiento 3:

Las dos laminas de acetato por el lado en el que fueron frotadas con la hoja de papel al momento de ser acercadas estas se pegan y esto se debe a que adquieren cargaLo mismo pasa con el globo y los confetis, al momento de frotar el globo inflado en el cabello ya que por fricción este adquiere una carga atrae a los confetis y los pega al globo.Lo mismo pasa ya sea con la sal o la pimienta

Procedimiento 5:

Después de que la hoja de plástico fue frotada esta se cargó negativamente, luego al tocar con el electróforo este también se cargó negativamente y lo comprobamos con la lámpara de efluvios porque esta se enciende.

Luego que se tocó con la barra cargada negativamente al electroscopio este también quedó cargado negativamente y las hojas quedarán abiertas, al acercar de nuevo la barra cargada las hojas se abrirán más.

Al acercar la barra cargada las hojas se separarán.

Al tocar con el dedo con el dedo al electroscopio los electrones van hacia tierra y las hojas quedan separadas.

Procedimiento 6: El pénduloDebido a que la barra esta cargada negativamente y por medio de los métodos de electrización en este caso por medio de inducción la barra al estar cargada negativamente atrae al péndulo que tiene carga contraria.

Conclusión

Comprobamos que a una hoja de plástico se puede cargar eléctricamente con sólo frotarlo con una hoja de papel periódico, también observamos que el electroscopio al estar cargado eléctricamente las hojas quedarán abiertas y al acercar un objeto cargado con el mismo tipo de carga del electroscopio las hojas se abrirán más.

Pudimos sentir y ver que al encender el generador de Van de Graaff este se carga positivamente pero con una carga muy grande; también forma un campo eléctrico demasiado fuerte y puede formar una gran descarga en presencia de un conductor.