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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORALFACULTAD DE CIENCIAS
NATURALES Y MATEMTICAS
DEPARTAMENTO DE FSICALABORATORIO DE FSICA C
PRACTICA #2:PRODUCCIN DE CARGA ELCTRICA
Objetivo
Producir cargas elctricas sobre materiales por frotamiento
Verificar el fenmeno de induccin electrosttica
Fundamento terico
Conocemos que la materia est formada por tomos elctricamente
neutros. Cada tomo posee
un pequeo ncleo que contiene protones y neutrones, y rodeando al
ncleo existe un nmero
igual de electrones distribuidos en una nube electrnica. El
protn y el electrn son partculas
muy distintas. As la masa del protn es aproximadamente 2000
veces mayor que la delelectrn. Sin embargo, sus cargas son
exactamente iguales pero de signos opuestos. La carga
del protn es y la del electrn es , siendo la unidad fundamental
de la carga.
La unidad fsica para medir la carga elctrica es el Coulomb [C],
y su representacin fsica es la
letra Q. Toda carga Qpresente en la naturaleza puede escribirse
en la forma
Q= N
Donde Nes un nmero entero que representa un numero natural de
electrones y es la carga
del electrn.
Es necesario saber que, segn la ley de Coulomb, las cargas
negativas y positivas experimentan
fuerzas de atraccin entre ellas, mientras que las cargas de
igual signo sufren fuerzas derepulsin. Es decir:
CARGAELCTRICA
CARGAELCTRICA
INTERACCINDE FUERZA
Positiva Positiva RepulsinPositiva Negativa AtraccinNegativa
Positiva AtraccinNegativa Negativa Repulsin
Mtodos de carga
Cuando dos cuerpos estn en contacto, como ocurre al frotarles
entre s, los electrones se
transfieren de un cuerpo a otro. Un objeto queda con un nmero en
exceso de electrones y se
carga por tanto, negativamente; y el otro queda con un dficit de
electrones quedando cargado
positivamente, es decir que, se puede definir como carga
elctrica a una cantidad de exceso odficit de electrones en un
cuerpo.
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Para cargar un cuerpo existen dos mtodos bsicos:
Por conduccin: Se especifica al intercambio de electrones entre
dos cuerpos porinteraccin de contacto fsico.
Por induccin. Se comprende al proceso de carga de un cuerpo
cuando por proximidadactan fuerzas de atraccin y repulsin sin
existir contacto, formando polarizacinelctrica de las cargas dentro
de un mismo cuerpo.
Cargas por conduccin
Consideremos un experimento: Una barra de vidrio se frota con un
trozo de seda y se suspende
de una cuerda que puede girar libremente. Si aproximamos a esta
barra, otra barra de vidrio,
frotada con seda, observaremos que las barras se repelen entre
s. Sin embargo si utilizamosuna barra de plstico frotada con piel y
una varilla de vidrio frotada con seda, observamos que
las barras se atraen entre s.
Fig. 2.1: interaccin elctrica
Se sabe ahora que cuando el vidrio se frota con un pao de seda
se transfieren electrones del
vidrio a la seda y por tanto, sta adquiere un nmero en exceso de
electrones y el vidrio quedacon un dficit de electrones.
As como la seda y el vidrio, existe una clasificacin de estos
materiales conocidos comotriboelctricos, que estn dispuestos en una
serie de tal manera que, ser ms positivo aquel con
mayor facilidad de ceder electrones, y ms negativo aquel con
mayor facilidad de ganarlos. En
la tabla 2.1 se especifica la serie triboelctrica.
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Manos humanas (muy positivo)Piel de conejo
VidrioCabello humano
NilnLanaPiel
PlomoSeda
Aluminio (neutro)Papel
AlgodnAcero (neutro)
MaderaCaucho duroNquel, cobreLatn, PlataOro, Platino
PolisterEstireno
PoliuretanoPolietileno
PolipropilenoViniloSilicio
Tefln (muy negativo)Tabla 2.1: Serie triboelctrica
Cargas por Induccin
Existe un mtodo simple y prctico de cargar un conductor
aprovechando el movimiento de los
electrones libres en un metal. Como se indica en la Fig. 2.2
tenemos dos esferas metlicas en
contacto. Al acercar a una de las esferas una barra cargada, los
electrones libres de una esfera
fluyen de una esfera a la otra. Si la barra est cargada
positivamente, atrae a los electronescargados negativamente y la
esfera ms prxima a la barra adquiere electrones de la otra. La
esfera ms prxima adquiere carga negativa y la ms alejada carga
positiva. Si las esferas se
separan antes de retirar la varilla, quedarn con cargas iguales
y opuestas.
Este proceso se llama induccin electrosttica o carga por
induccin.
Figura 2.2: cargas por induccin
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Es posible usar la Tierra para cargar un conductor por induccin.
En la Fig.2.3.a se muestra unaesfera conductora descargada, en la
fig. 2.3.b se acerca una barra cargada negativamente a una
esfera conductora sin carga. Si se conecta a tierra la esfera
con la barra cargada presente,
aquella adquiere una carga opuesta a la de la barra, ya que los
electrones se desplazan a travsde hilo conductor hacia la tierra
como se muestra en la Fig. 2.3.c. Si la conexin a tierra se
interrumpe antes de retirar la barra, la esfera queda cargada
positivamente Fig. 2.3.d.
Figura 2.3. Electrizacin por induccin utilizando conexin a
tierra
Procedimiento
1. Acetatos pegajososa. Coloque una lmina de acetato encima del
mesn, de tal manera que sobresalga un
poco.b. Frote la lmina contra un pedazo de papel constantemente
durante 30 segundos.c. Sostenga el acetato e intente pegarlo a la
pared. Responda el literal 1.a del reporte.d. Frote dos lminas
contra un pedazo de papel constantemente durante 30 segundos.e.
Sostenga los acetatos y acrquelos entre s. Anote lo observado en el
reporte de
datos.
2. Globo electrostticoa. Frote un globo inflado parcialmente
contra su cabello o una prenda de lana o
algodn.
b. Intente pegar el globo a la pared.c. Frote de nuevo el globo
contra el objeto seleccionado, abra la llave de agua dejando
pasar un chorro fino de agua.
d. Acerque el globo de tal manera que no haya contacto con el
chorro de agua. Realicelas actividades en el reporte de datos.
3. El electroscopioa. Frote una varilla o tubo de plstico con un
pao de algodn por un tiempo mayor a 1
minuto.
b. Acerque la varilla o tubo a la parte metlica del
electroscopio sin ponerlos encontacto. Realice las actividades del
reporte de datos
c. Nuevamente acerque el cuerpo cargado al electroscopio sin
ponerlo en contacto,ahora toque con su dedo la parte metlica del
electroscopio sin alejar la varilla.Retire el dedo, y despus aleje
la varilla.
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d. Nuevamente acerque el cuerpo cargado al electroscopio sin
ponerlo en contacto,ahora toque con su dedo la parte metlica del
electroscopio. Retire la varilla y luego
el dedo. Realice los literales faltantes en el literal 3 del
reporte
Materiales
Varilla o tubo de plstico Un trozo de algodn o lino. Un peine de
plstico Trozos de papel Globo Lminas de acetato. Electroscopio de
lminas Electroscopio de pndulo
Banco de preguntas
1. Cules son los modelos atmicos presentados hasta el da de hoy,
describiendo susprincipales caractersticas.
2. Determine si existen electrones en dficit o exceso, y el
nmero aproximado de estos,en las siguientes cargas elctricas:
a. []b. []c. []d. []e. []
f. []g. []h. []i. []
3. Cmo podemos saber si un material est electrizado?4. Por qu
los materiales son capaces de electrizarse?5. Qu es el efecto
triboelctrico?6. Si un objeto est cargado positivamente, se puede
asegurar que su masa a cambiado?
Si es as, como lo ha hecho.7. Los tcnicos en computadoras llevan
unas pulseras que conectan a la carcasa del
equipo. Por qu realizan esto y con qu finalidad?
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NATURALES Y MATEMTICAS
DEPARTAMENTO DE FSICALABORATORIO DE FSICA C
REPORTE DE PRCTICA
ELECTROSTTICA
Nombre: Prueba de entrada:
Paralelo: Fecha: Actuacin:
Reporte de prctica:
Prueba de Salida:
TOTAL:
1. Acetatos pegajosos: conteste los siguientes literales.a.
Explique lo sucedido al tratar de colocar el acetato contra la
pared______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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b. Explique lo sucedido al acercar los lados frotados del
acetato. Es distinto si acerca loslados no frotados?
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__________________________________________________________________________
2. Globo electrosttico: conteste los siguientes literales.a.
Explique la razn del por qu el globo queda suspendido en la pared.
Si no lo hace,
repita la experiencia hasta que suceda.
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__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
b.
Explique lo sucedido entre el globo y el chorro de
agua.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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3. El electroscopio: conteste los siguientes literales.a.
Explique lo sucedido a las lminas de aluminio al acercar un cuerpo
cargado.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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b. Explique si es posible que el electroscopio quede cargado al
acercar un objeto con cargano neutra. S es posible, explique
cmo
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c. Explique qu sucede al retirar el dedo del electroscopio
manteniendo la barra cargadacerca.
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__________________________________________________________________________
d. Qu sucede con la separacin de las lminas de aluminio al
retirar primero el cuerpocargado y luego el dedo? Explique su
respuesta.
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e. Explique cmo podra saber el signo de la carga de un cuerpo no
neutro usando elelectroscopio de laminillas
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CONCLUSIONES___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
