LABORATORIO N° II LABORATORIO N° II
FENÓMENOS ELECTROSTATICOS FENÓMENOS ELECTROSTATICOS AS
ASIGNATURA IGNATURA : : FS-242 FS-242 Física Física IIIIII PROFES
PROFESOR OR : : Lic. Lic. Lorenzo Lorenzo Delgado Delgado SaireSaire ALUMNOS
ALUMNOS : : Alarcón Alarcón Tueros Tueros Juan Juan CarlosCarlos : Bautista Paquiyauri Wilber : Bautista Paquiyauri Wilber :
: Pereira Pereira Portillo Portillo Jorge IrvinJorge Irvin GRUPO
GRUPO : : NN00 , , martes martes 1 1 a a 3 3 p.m.p.m. CICLO
CICLO ACADEMICO ACADEMICO : : 2013-II2013-II
AYACUCHO _ PERÚ AYACUCHO _ PERÚ
2014 2014
FENÓMENOS ELECTROSTATICOS FENÓMENOS ELECTROSTATICOS
I.
I. OBJETIVOS:OBJETIVOS:
Explicar Explicar empleando empleando argumentos argumentos coherentes coherentes los los diferentes diferentes fenómenosfenómenos
electrostáticos observados. electrostáticos observados.
Observar las Observar las diferentes formas de diferentes formas de electrización electrización de de los cuerpos.los cuerpos.
Verificar Verificar si si un cuerpo un cuerpo esta eesta electrizado lectrizado o no o no mediante mediante un electroscopio.un electroscopio.
II.
II. INTRODUCCIONINTRODUCCION
En
En la naturaleza la naturaleza la materia la materia siempre se siempre se encuentra en encuentra en estado eléctricamente estado eléctricamente neutro, neutro, lo quelo que significa que
significa que los átomos los átomos de de un material en un material en este estado este estado tiene igual tiene igual número de número de un mun materialaterial en
en este este estado estado tiene tiene igual igual número número de de protones en protones en el el núcleo núcleo como como de de electrones electrones en en elel manto electrónico, de
manto electrónico, de tal forma que tal forma que la carga eléctrica neta es la carga eléctrica neta es decir decir la suma algebraica dela suma algebraica de todas las cargas es cero.
todas las cargas es cero. La
La Electricidad Electricidad engloba una categoría de fenómenos físicos originados por la existencia deengloba una categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de cargas eléctricas y por la
cargas eléctricas y por la interacción interacción de las mismas. Cuando una carga eléctrica sede las mismas. Cuando una carga eléctrica se encuentra estacionaria, o
encuentra estacionaria, o estática, estática, produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas produce fuerzas eléctricas sobre las otras cargas situadas en su misma región del espacio; cuando está en
en su misma región del espacio; cuando está en movimiento movimiento produce, produce, además, además, efectosefectos magnéticos.
magnéticos.
Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las Los efectos eléctricos y magnéticos dependen de la posición y movimiento relativos de las partículas
partículas con carga. con carga. En lo En lo que resque respecta a pecta a los efectos los efectos eléctricos, eléctricos, estas partíestas partículas pculas pueden ueden serser neutras, positivas o negativas. La electricidad se ocupa de las partículas cargadas neutras, positivas o negativas. La electricidad se ocupa de las partículas cargadas positivamente,
positivamente, como lcomo los protoos protones, que nes, que se rse repelen epelen mutuamente, y mutuamente, y de lade las partículas partículas cargadass cargadas negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente; la rama de negativamente, como los electrones, que también se repelen mutuamente; la rama de la
la física física que estudia las cargas eléctricas estacionarias se llamaque estudia las cargas eléctricas estacionarias se llama Electrostática, Electrostática, el cual es el el cual es el tema central del presente módulo.
III.
III. MARCO TEORICOMARCO TEORICO
LA ELECTROSTÁTICA LA ELECTROSTÁTICA
La electrostática es la rama de la
La electrostática es la rama de la Física Física que estudia los efectos mutuos que se producenque estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS
FENÓMENOS ELECTROSTÁTICOS
La existencia del fenómeno electrostático es bien conocida desde la antigüedad, existen
La existencia del fenómeno electrostático es bien conocida desde la antigüedad, existen
numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el
numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el
hecho de que ciertos materiales se
hecho de que ciertos materiales se cargan decargan de electricidad electricidad por simple frota por simple frotamiento.miento. ELECTRIZACIÓN
ELECTRIZACIÓN
Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente
Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente
electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.
electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro.
1.
1. Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otroPor contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro
previamente
previamente cargado. cargado. En En este este caso, caso, ambos ambos quedan quedan con con el el mismo mismo tipo tipo de de carga, carga, eses
decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe
decir, si se toca un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero debe
quedar con carga positiva.
quedar con carga positiva.
2.
2. Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electronesPor frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones
igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con
igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con
carga negativa.
carga negativa.
CARGA ELÉCTRICA
CARGA ELÉCTRICA
Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo
Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo
u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas,
u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas,
átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada.
átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada.
Existen dos tipos de carga eléctrica, que se han denominado cargas positivas y negativas.
Existen dos tipos de carga eléctrica, que se han denominado cargas positivas y negativas.
Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo
Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo
distinto se atraen.
distinto se atraen.
PRINC
PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN Y IPIO DE CONSERVACIÓN Y CUANTIZACIÓN DE LA CARGACUANTIZACIÓN DE LA CARGA
Las cargas eléctricas solo se pueden producir por parejas. La cantidad total de las cargas
Las cargas eléctricas solo se pueden producir por parejas. La cantidad total de las cargas
eléctricas positivas producidas es igual a la de las negativas, es decir, la cantidad total de
eléctricas positivas producidas es igual a la de las negativas, es decir, la cantidad total de
carga eléctrica en cualquier proceso permanece constante.
Ejemplos de fenómenos electroestáticos
Ejemplos de fenómenos electroestáticos
1.
1. Poniendo muy próximos dos péndulos eléctricos tocados con vidrio frotado, sePoniendo muy próximos dos péndulos eléctricos tocados con vidrio frotado, se
observa una repulsión mutua; si los dos se han tocado con resina frotada, la
observa una repulsión mutua; si los dos se han tocado con resina frotada, la
repulsión se origina análogamente; si uno de los dos péndulos se ha puesto en
repulsión se origina análogamente; si uno de los dos péndulos se ha puesto en
contacto con resina frotada y el otro con vidrio, se produce una mutua atracción.
contacto con resina frotada y el otro con vidrio, se produce una mutua atracción.
2.
2. Cuando frotamos una barra de vidrio con un paño. Lo que hemos hecho es arrancarCuando frotamos una barra de vidrio con un paño. Lo que hemos hecho es arrancar
cargas negativas de la barra que han quedado atrapadas en el paño, por lo que la
cargas negativas de la barra que han quedado atrapadas en el paño, por lo que la
barra
barra inicialmente inicialmente neutra neutra ha ha quedado quedado con con defecto defecto de de cargas cargas negativas negativas (cargada(cargada
positivamente)
positivamente) y y el el paño paño con con un un exceso exceso de de cargas cargas negativas, negativas, en en el el sistema sistema totaltotal
vidrio-paño, la carga eléctrica no se ha modificado, únicamente se ha redistribuido.
vidrio-paño, la carga eléctrica no se ha modificado, únicamente se ha redistribuido.
3.
3. Cuando caminas por alfombra y tocas el pivote de la puerta metálico. Sientes unaCuando caminas por alfombra y tocas el pivote de la puerta metálico. Sientes una
descarga eléctrica.
descarga eléctrica.
4.
4. Cuando te peinas puedes recoger pedacitos de papel con el peine.Cuando te peinas puedes recoger pedacitos de papel con el peine.
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN
PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN
La influencia del campo producido por una carga aislada se puede generalizar al caso de un
La influencia del campo producido por una carga aislada se puede generalizar al caso de un
sistema formado por más de una carga y luego extenderse al estudio de un cuerpo cargado.
sistema formado por más de una carga y luego extenderse al estudio de un cuerpo cargado.
Experimentalmente se verifica que las influencias de las cargas aisladas que constituyen un
Experimentalmente se verifica que las influencias de las cargas aisladas que constituyen un
sistema son aditivas, o en otras palabras, se suman o superponen vectorialmente. Así, la
sistema son aditivas, o en otras palabras, se suman o superponen vectorialmente. Así, la
intensidad de campo E en un punto cualquiera del espacio que rodea a varias cargas será la
intensidad de campo E en un punto cualquiera del espacio que rodea a varias cargas será la
suma vectorial de las intensidades de los campos debidos a cada una de las cargas
suma vectorial de las intensidades de los campos debidos a cada una de las cargas
individualmente consideradas.
individualmente consideradas.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL CAMPO ELÉCTRICO
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL CAMPO ELÉCTRICO
A.- Por convención, las líneas deben partir de cargas positivas y terminar en cargasA.- Por convención, las líneas deben partir de cargas positivas y terminar en cargas
negativas y en ausencia de unas u otras deben partir o terminar en el infinito.
negativas y en ausencia de unas u otras deben partir o terminar en el infinito.
B.- Las líneas de campo eléctrico jamás pueden cruzarse.B.- Las líneas de campo eléctrico jamás pueden cruzarse.
C.- El número de líneas de campo eléctrico que parten de una carga positiva oC.- El número de líneas de campo eléctrico que parten de una carga positiva o
llegan a una carga negativa es proporcional a la cantidad de carga respectiva.
llegan a una carga negativa es proporcional a la cantidad de carga respectiva.
D.- Las líneas de campo eléctrico deben ser perpendiculares a las superficies de losD.- Las líneas de campo eléctrico deben ser perpendiculares a las superficies de los
objetos en los lugares donde conectan con ellas.
Representación del campo eléctrico creado por dos cargas Representación del campo eléctrico creado por dos cargas positivas de igual
positivas de igual magnitud y por unmagnitud y por un dipolo eléctrico. dipolo eléctrico.
Partícula moviéndose paralelamente al
campo.-Partícula moviéndose paralelamente al campo.- Considérese una partícula de masaConsidérese una partícula de masamm y y
carga
carga qq que se suelta a partir del reposo en un que se suelta a partir del reposo en un
campo entre dos placas paralelas cargadas tal
campo entre dos placas paralelas cargadas tal
como se muestra en la figura.El movimiento es
como se muestra en la figura.El movimiento es
similar al de un cuerpo que cae
similar al de un cuerpo que cae en elen el campo campo gravitacional
gravitacional terrestre.terrestre.
Partícula moviéndose perpendicularmente al
Partícula moviéndose perpendicularmente al
campo
campo
La figura muestra un electrón de masa
La figura muestra un electrón de masa mm y carga y carga ee que que
es disparado con una velocidad
es disparado con una velocidad
perpendicularment
perpendicularmente e a a un un campo campo uniformeuniforme . . ElEl
movimiento es similar al de un proyectil disparado
movimiento es similar al de un proyectil disparado
horizontalmente en el campo gravitacional terrestre.
horizontalmente en el campo gravitacional terrestre.
En consecuencia el movimiento horizontal
En consecuencia el movimiento horizontal x x y y elel
vertical
vertical y y están dados por las expresiones: están dados por las expresiones:
ELECTRICIDAD ESTÁTICA ELECTRICIDAD ESTÁTICA
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de
La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas cargas eléctricas
eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a unaen un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica descarga eléctrica cuandocuando dicho objeto se pone en contacto con otro.
dicho objeto se pone en contacto con otro.
Michael Faraday demostró que la electricidad inducida desde un imán, la electricidad Michael Faraday demostró que la electricidad inducida desde un imán, la electricidad producida por una batería
producida por una batería, y la electri, y la electricidad estática son todacidad estática son todas iguales.s iguales.
La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, La electricidad estática se produce cuando ciertos materiales se frotan uno contra el otro, como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el proceso de como lana contra plástico o las suelas de zapatos contra la alfombra, donde el proceso de
frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se frotamiento causa que se retiren los electrones de la superficie de un material y se reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables. reubiquen en la superficie del otro material que ofrece niveles energéticos más favorables. O cuando partículas ionizadas se depositan en un material, como ocurre en los satélites al O cuando partículas ionizadas se depositan en un material, como ocurre en los satélites al recibir el flujo del
recibir el flujo del viento solar viento solar y de losy de los cinturones de radiación de Van Allen. cinturones de radiación de Van Allen. La capacidad La capacidad de electrificación de los cuerpos por rozamiento se denomina
de electrificación de los cuerpos por rozamiento se denomina efecto triboeléctrico; efecto triboeléctrico; existe existe una clasificación de los distintos materiales denominada
una clasificación de los distintos materiales denominada secuencia triboeléctrica. secuencia triboeléctrica. La electricidad estática se utiliza comúnmente en la
La electricidad estática se utiliza comúnmente en la xerografía, xerografía, en filtros de aire, en algunas en filtros de aire, en algunas pinturas
pinturas de de automóvil, automóvil, en en algualgunosnos aceleradoraceleradores es de de partículaspartículas subatómicas, etc. Lossubatómicas, etc. Los pequeños
pequeños componentes componentes de de los los circuitos circuitos eléctrónicos eléctrónicos pueden pueden dañarse dañarse fácilmente fácilmente con con lala electricidad estática. Sus fabricantes usan una serie de
electricidad estática. Sus fabricantes usan una serie de dispositivos antiestáticos dispositivos antiestáticos y embalajesy embalajes especiales para evitar estos daños. Hoy la mayoría de los componentes
especiales para evitar estos daños. Hoy la mayoría de los componentes semiconductores semiconductores dede efecto de campo, que son los más delicados, incluyen circuitos internos de protección efecto de campo, que son los más delicados, incluyen circuitos internos de protección antiestática.
antiestática.
AISLANTES Y CONDUCTORES AISLANTES Y CONDUCTORES
Los materiales se comportan de forma diferente en el momento de adquirir una carga Los materiales se comportan de forma diferente en el momento de adquirir una carga eléctrica. Así, una varilla metálica sostenida con la mano y frotada con una piel no resulta eléctrica. Así, una varilla metálica sostenida con la mano y frotada con una piel no resulta cargada. Sin embargo, sí es posible cargarla cuando al frotarla se usa para sostenerla un cargada. Sin embargo, sí es posible cargarla cuando al frotarla se usa para sostenerla un mango de
mango de vidrio vidrio o o dede plástico plástico y el metal no se toca con las manos al frotarlo. Lay el metal no se toca con las manos al frotarlo. La explicación es que las cargas pueden moverse libremente entre el metal y el cuerpo explicación es que las cargas pueden moverse libremente entre el metal y el cuerpo humano, lo que las iría descargando en cuanto se produjeran, mientras que el vidrio y el humano, lo que las iría descargando en cuanto se produjeran, mientras que el vidrio y el plástico
plástico no no permiten permiten la la circulación circulación de de cargas cargas porque porque aíslan aíslan eléctricamente eléctricamente la la varillavarilla metálica del cuerpo humano.
metálica del cuerpo humano.
Esto se debe a que en ciertos materiales, típicamente en los
Esto se debe a que en ciertos materiales, típicamente en los metales, metales, loslos electrones electrones másmás alejados de los núcleos respectivos adquieren fácilmente libertad de movimiento en el alejados de los núcleos respectivos adquieren fácilmente libertad de movimiento en el interior del sólido. Estos
interior del sólido. Estoselectrones libreselectrones libres son las partículas que transportarán la carga son las partículas que transportarán la carga
eléctrica. Al depositar electrones en ellos, se distribuyen por todo el cuerpo, y viceversa, al eléctrica. Al depositar electrones en ellos, se distribuyen por todo el cuerpo, y viceversa, al perder
perder electrones, electrones, los los electrones electrones libres libres se rse redistribuyen edistribuyen por por todo todo el el cuerpo cuerpo para para compensarcompensar la pérdida de carga. Estas sustancias se denominan
la pérdida de carga. Estas sustancias se denominan conductoresconductores..
GENERADORES ELECTROSTÁTICOS GENERADORES ELECTROSTÁTICOS Los
Los generadores de electricidad estática generadores de electricidad estática son máquinas que producen altísimasson máquinas que producen altísimas tensiones tensiones concon una muy pequeña
una muy pequeña intensidad intensidad de de corriente.corriente. Hoy se utilizan casi exclusivamente para Hoy se utilizan casi exclusivamente para demostraciones escolares de física. Ejemplos de tales generadores son el
demostraciones escolares de física. Ejemplos de tales generadores son el electróforo, electróforo, la
la máquina de Wimshurst máquina de Wimshurst y ely el generador de Van de Graaff. generador de Van de Graaff.
Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidad de electricidad estática. Al frotar dos objetos no conductores se genera una gran cantidad de electricidad estática. En realidad, este efecto no se debe a la fricción, pues dos superficies no conductoras En realidad, este efecto no se debe a la fricción, pues dos superficies no conductoras pueden
aumenta el contacto entre las dos superficies, lo que aumentará la cantidad de electricidad aumenta el contacto entre las dos superficies, lo que aumentará la cantidad de electricidad generada. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas generada. Habitualmente los aislantes son buenos para generar y para conservar cargas superficiales. Algunos ejemplos de estas sustancias son el
superficiales. Algunos ejemplos de estas sustancias son el caucho, caucho, los los plásticos plásticos y ely el vidrio. vidrio. CARGA INDUCIDA
CARGA INDUCIDA
La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está con una superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está con una mayor carga positiva, creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Por ejemplo, cuando mayor carga positiva, creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Por ejemplo, cuando se frota un globo, el globo se mantendrá pegado a la pared debido a la fuerza atractiva se frota un globo, el globo se mantendrá pegado a la pared debido a la fuerza atractiva ejercida por dos superficies con cargas opuestas (la superficie de la pared gana una carga ejercida por dos superficies con cargas opuestas (la superficie de la pared gana una carga eléctrica inducida pues los electrones libres de la superficie del muro son repelidos por los eléctrica inducida pues los electrones libres de la superficie del muro son repelidos por los electrones que ha ganado el globo al frotarse; se crea así por inducción electrostática una electrones que ha ganado el globo al frotarse; se crea así por inducción electrostática una superficie de carga positiva en la pared, que atraerá a la superficie negativa del globo). superficie de carga positiva en la pared, que atraerá a la superficie negativa del globo). CARGA POR FRICCIÓN
CARGA POR FRICCIÓN
En la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta En la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de un material con el otro. Los electrones más internos de un átomo están el contacto de un material con el otro. Los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerza que retiene a los están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Por ejemplo los electrones electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Por ejemplo los electrones son retenidos con mayor fuerza en la resina que en la lana, y si se frota una torta de resina son retenidos con mayor fuerza en la resina que en la lana, y si se frota una torta de resina con un tejido de lana bien seco, se transfieren los electrones de la lana a la resina. Por con un tejido de lana bien seco, se transfieren los electrones de la lana a la resina. Por consiguiente la torta de resina queda con un exceso de electrones y se carga negativamente. consiguiente la torta de resina queda con un exceso de electrones y se carga negativamente. A su vez, el tejido de lana queda con una deficiencia de electrones y adquiere una carga A su vez, el tejido de lana queda con una deficiencia de electrones y adquiere una carga positiva.
positiva. Los Los átomos átomos con con deficiencia deficiencia de de electrones electrones son son iones, iones, iones iones positivos positivos porque, porque, alal perder electrones (que ti
perder electrones (que tienen carga negativa), su carenen carga negativa), su carga neta resulta positivaga neta resulta positiva.. CARGA POR INDUCCIÓN
CARGA POR INDUCCIÓN
Se puede cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el Se puede cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento a él de una varilla de material aislante, cargada. Considérese una esfera acercamiento a él de una varilla de material aislante, cargada. Considérese una esfera conductora no cargada, suspendida de un hilo aislante. Al acercarle la varilla cargada conductora no cargada, suspendida de un hilo aislante. Al acercarle la varilla cargada negativamente, los electrones de conducción que se encuentran en la superficie de la esfera negativamente, los electrones de conducción que se encuentran en la superficie de la esfera emigran hacia el lado lejano de ésta; como resultado, el lado lejano de la esfera se carga emigran hacia el lado lejano de ésta; como resultado, el lado lejano de la esfera se carga negativamente y el cercano queda con carga positiva. La esfera oscila acercándose a la negativamente y el cercano queda con carga positiva. La esfera oscila acercándose a la varilla, porque la fuerza de atracción entre el lado cercano de aquélla y la propia varilla es varilla, porque la fuerza de atracción entre el lado cercano de aquélla y la propia varilla es mayor que la de repulsión entre el lado lejano y la varilla. Vemos que tiene una fuerza mayor que la de repulsión entre el lado lejano y la varilla. Vemos que tiene una fuerza eléctrica neta, aun cuando la carga neta en las esfera como un todo sea cero. La carga por eléctrica neta, aun cuando la carga neta en las esfera como un todo sea cero. La carga por inducción no se restringe a los conductores, sino que puede presentarse en todos los inducción no se restringe a los conductores, sino que puede presentarse en todos los materiales.
APLICACIONES APLICACIONES
La electricidad estática se usa habitualmente en
La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía xerografía en la que un pigmento en polvoen la que un pigmento en polvo (tinta seca o toner) se fija en las áreas cargadas previamente, lo que hace visible la imagen (tinta seca o toner) se fija en las áreas cargadas previamente, lo que hace visible la imagen impresa.
impresa. En
En electrónica, electrónica, la electricidad estática puede causar daños a los componentes, por lo que los la electricidad estática puede causar daños a los componentes, por lo que los operarios han de tomar medidas para descargar la electricidad estática que pudieran haber operarios han de tomar medidas para descargar la electricidad estática que pudieran haber adquirido. Esto puede ocurrir a una persona por frotamiento de las suelas de los zapatos (de adquirido. Esto puede ocurrir a una persona por frotamiento de las suelas de los zapatos (de materiales como la goma) contra suelos de tela o alfombras, o por frotamiento de su materiales como la goma) contra suelos de tela o alfombras, o por frotamiento de su vestimenta contra una silla de plástico. Las tensiones generadas así serán más altas en los vestimenta contra una silla de plástico. Las tensiones generadas así serán más altas en los días con baja humedad relativa ambiente. Hoy las alfombras y las sillas se hacen con días con baja humedad relativa ambiente. Hoy las alfombras y las sillas se hacen con materiales que generen poca electricidad por frotamiento. En los talleres de reparación o en materiales que generen poca electricidad por frotamiento. En los talleres de reparación o en fábricas de artefactos electrónicos se tiene el cuidado de evitar la generación o de descargar fábricas de artefactos electrónicos se tiene el cuidado de evitar la generación o de descargar estas cargas electrostáticas.
estas cargas electrostáticas.
Al aterrizar un avión se debe proceder a su descarga por seguridad. En los automóviles Al aterrizar un avión se debe proceder a su descarga por seguridad. En los automóviles también puede ocurrir la electrificación al circular a gran velocidad en aire seco (el aire también puede ocurrir la electrificación al circular a gran velocidad en aire seco (el aire húmedo produce menores cargas), por lo que también se necesitan medidas de seguridad húmedo produce menores cargas), por lo que también se necesitan medidas de seguridad para evitar las chi
para evitar las chispas eléctricas.spas eléctricas.
IV.
IV. MATERIAMATERIALES Y LES Y EQUIPO:EQUIPO:
Trocito de papel.Trocito de papel. Un pedazo de fieltro.Un pedazo de fieltro. Un pedazo de tela de seda.Un pedazo de tela de seda. Un pedazo de bolsa de plástico.Un pedazo de bolsa de plástico. Dos varillas metálicas.Dos varillas metálicas.
Alcohol.Alcohol.
Dos bolitas de algodón.Dos bolitas de algodón.
Un soporte Un soporte universal con universal con aditamaditamentos. entos. (Vari(Varillas llas metálica y metálica y nuez).nuez). Un trozo de hilo.Un trozo de hilo.
Un peUn pedazo dazo de de papel papel de de aluminialuminio.o. Un generador de Van der Graff.Un generador de Van der Graff. Una pinza.Una pinza.
Una barra metálica.Una barra metálica. Un electroscopio.Un electroscopio. Una Una pinza pinza de de sujeción.sujeción. Una esfera aislada.Una esfera aislada.
V.
V. PROCEDEMIENTO:PROCEDEMIENTO: GENERAR
GENERAR CARGAS CARGAS ELECTRICAS ELECTRICAS POR POR FROTAMIENTO FROTAMIENTO MEDIANTE MEDIANTE LALA MÁQUINA
MÁQUINA DE VAN DE VAN DER DER GRAFFGRAFF
PR
PRII MM ERA PERA PARTE:ARTE:
COMPORTAMIENTO
COMPORTAMIENTO DE DE LOS LOS SORBETESSORBETES
Se
Se limpian limpian las barras (ebonita, plas barras (ebonita, plástico, y metálica) con lástico, y metálica) con el algodón impregnado de el algodón impregnado de alcoholalcohol para quitar residuo
para quitar residuos de sociedad s de sociedad y grasa.y grasa.
Resultados y obs
Resultados y observacioneservaciones
Cuando f
Cuando frotamrotamos os las vlas varilla metálica o arilla metálica o de pde plástico con lástico con algodón esta oalgodón esta obtiene carga ebtiene carga eléctricaléctrica positivamente
positivamente o o negativamente negativamente esta esta al al acercar acercar al al sorbete sorbete estos estos reaccionan reaccionan alejándose alejándose oo acercándose a la varilla de acuerdo a las cargas que tengan opuestas(se atraen) iguales(se acercándose a la varilla de acuerdo a las cargas que tengan opuestas(se atraen) iguales(se repelen).
S
SEGUNDA EGUNDA PARTE:PARTE:
PURIFICADOR DE AIRE PURIFICADOR DE AIRE Resultados y obs
Resultados y observacioneservaciones
Cuando se
Cuando se conecta la conecta la carga carga al purificador al purificador de de aire aire se se observa cómo se observa cómo se adhieadhiere re a las pa las paredesaredes por eso oscurece las pared
por eso oscurece las paredes.es.
Al conectar el primer cable el gas (humo) se ioniza positivamente a causa de que Cuando Al conectar el primer cable el gas (humo) se ioniza positivamente a causa de que Cuando un átomo es golpeado por una partícula rápida expulsa electrones y el átomo queda con una un átomo es golpeado por una partícula rápida expulsa electrones y el átomo queda con una carga positiva y al conectar el otro cable o de polo opuesto en la parte inferior (negativa) carga positiva y al conectar el otro cable o de polo opuesto en la parte inferior (negativa) esta atrae a las paredes del electroscopio y por lo tanto se purifica el aire.
esta atrae a las paredes del electroscopio y por lo tanto se purifica el aire.
TERCERA
TERCERA PARTE:PARTE:
CAMPANILLAS ELECTROSTATICAS CAMPANILLAS ELECTROSTATICAS Resultados y obs
Resultados y observacioneservaciones
Cuando lo conectamos la parte superior de las campanillas a la carga positiva y la parte otra Cuando lo conectamos la parte superior de las campanillas a la carga positiva y la parte otra parte con carga negativa
parte con carga negativa y los hilos y los hilos son aislantes se observason aislantes se observa..
Una de las latas atrae a la bolita por tener cargas diferentes, la bolita va hacia la lata y la Una de las latas atrae a la bolita por tener cargas diferentes, la bolita va hacia la lata y la toca. Como la bolita es metálica, se carga con cargas del mismo signo que la lata y por toca. Como la bolita es metálica, se carga con cargas del mismo signo que la lata y por tanto se repelen y el péndulo se dispara hacia la otra lata y se repite el proceso. Si la otra tanto se repelen y el péndulo se dispara hacia la otra lata y se repite el proceso. Si la otra lata está conectada a tierra el efecto es más intenso.
CUARTA P
CUARTA PARTE:ARTE:
EL PODER DE LAS PUNTAS EL PODER DE LAS PUNTAS Resultados y obs
Resultados y observacioneservaciones
Se
Se produce produce cuando cuando unun conductor conductor electrizadoelectrizado tiende a acumular latiende a acumular la carga carga en la regiónen la región puntiaguda.
puntiaguda. La La concentración concentración de de carga carga en en una una región región casi casi plana plana es es mucho mucho menor menor que que lala acumulación de carga eléctrica en un saliente acentuado. Debido a esta distribución, el acumulación de carga eléctrica en un saliente acentuado. Debido a esta distribución, el campo eléctrico de las puntas es mucho más intenso que el de las regiones planas. El valor campo eléctrico de las puntas es mucho más intenso que el de las regiones planas. El valor de la rigidez dieléctrica del aire en la porción más aguzada será sobrepasado antes que en de la rigidez dieléctrica del aire en la porción más aguzada será sobrepasado antes que en las otras regiones, y será por ello que el aire se volverá conductor y por allí escapará la las otras regiones, y será por ello que el aire se volverá conductor y por allí escapará la carga del conductor.
carga del conductor.
-Al acercar la llama de una vela a la punta el viento electrostático generado por la -Al acercar la llama de una vela a la punta el viento electrostático generado por la ionización del aire hará mover.
ionización del aire hará mover. Si co
Si conectamos la nectamos la carga carga positiva positiva es mes mayor el ayor el viento electrostático generado poviento electrostático generado por lar la ionización del aire es como sopla.
ionización del aire es como sopla. Si co
Si conectamos la nectamos la carga carga positiva positiva es menoes menor el r el viento electrostático generado poviento electrostático generado por lar la ionización del aire es como estaría absorbiendo.
QUINTA PAR QUINTA PARTE:TE:
MOLINETE ELECTROSTATICO MOLINETE ELECTROSTATICO Resultados y obs
Resultados y observacioneservaciones
Cuando conectamos al molinete electrostático, la carga se distribuye por todo el molino. Cuando conectamos al molinete electrostático, la carga se distribuye por todo el molino. Como éste presenta dos extremos afilados, la concentración de cargas será mayor en esas Como éste presenta dos extremos afilados, la concentración de cargas será mayor en esas puntas. U
puntas. Una carna carga quga que se e se encuentre encuentre en el en el vértice vértice será repserá repelida por elida por las las del del mismo mismo signo signo queque la empuja desde el molino, y atraída por alguna molécula de aire cercana. Al descargarse, la empuja desde el molino, y atraída por alguna molécula de aire cercana. Al descargarse, se producirá una repulsión entre esa molécula y el vértice del molinete, provocando el se producirá una repulsión entre esa molécula y el vértice del molinete, provocando el retroceso de éste. Mientras sigamos suministrando cargas, el proceso se repetirá para otras retroceso de éste. Mientras sigamos suministrando cargas, el proceso se repetirá para otras moléculas del aire, generando el llamado "viento eléctrico". Las fuerzas aplicadas a ambos moléculas del aire, generando el llamado "viento eléctrico". Las fuerzas aplicadas a ambos extremos del molinete provocan su rotación; con cualquier carga suministrada positiva o extremos del molinete provocan su rotación; con cualquier carga suministrada positiva o negativa hasta que supere la fuerza de fricción se moverán en el mismo sentido en nuestro negativa hasta que supere la fuerza de fricción se moverán en el mismo sentido en nuestro caso anti-horario.
caso anti-horario. Si
Si conectamos conectamos la cla carga parga positiva ositiva gira gira con con mayor mayor velocidad ya velocidad ya que que el viento el viento eléctricoeléctrico generado es con mayor fuerza
generado es con mayor fuerza Si
Si conectamos conectamos la cla carga negativa arga negativa gira gira con menocon menor intensidad r intensidad debido debido que que el viento el viento eléctricoeléctrico generado es muy bajo
S
SEXTA EXTA PARTE:PARTE:
PLUMEROS
PLUMEROS ELECTROSTATICOS:ELECTROSTATICOS:
Cuando
Cuando se se conecta conecta los los plumeros plumeros electrostáticos electrostáticos uno uno a a la la cargas cargas positiva positiva se se observa observa queque los hilos
los hilos del polímero del polímero se estiran los se estiran los hilos con hilos con carga positiva.carga positiva. Cuando
Cuando se se conecta conecta los los plumeros plumeros electrostáticos electrostáticos uno uno a a la la cargas cargas negativa negativa se se observa observa queque los hilos
los hilos del polímero del polímero se pegan se pegan los hilos con los hilos con carga negativa.carga negativa. Es por eso
Es por eso cuando acercamos cuando acercamos los dos plumeros se los dos plumeros se ve que los hilos se ve que los hilos se atraenatraen..
VI.
VI. CONCLUSIÓN:CONCLUSIÓN:
Esta
Esta práctica práctica nos nos ayuda ayuda a compa comprender render principios más principios más básicos básicos de de la ela electricidalectricidad, d, ademásademás nos demuestra las nociones de las cargas positivas y negativas, sus características y nos demuestra las nociones de las cargas positivas y negativas, sus características y comportamiento, también nos demuestra cómo es que se puede medir una carga eléctrica y comportamiento, también nos demuestra cómo es que se puede medir una carga eléctrica y como se puede determinar si se trata de una carga positiva o negativa.
VII.
VII. CUESTIONARIO:CUESTIONARIO:
Responda las siguientes preguntas Responda las siguientes preguntas
1.
1. La ley de coulomb se aplica exclusivamente a:La ley de coulomb se aplica exclusivamente a:
Cargas puntiformes Cargas puntiformes
2.
2. Dos cargas puntiformes Dos cargas puntiformes de la misma de la misma magnitud se atraen cmagnitud se atraen con una fuerza de on una fuerza de 2.0 N.2.0 N. cuando están separadas
cuando están separadas 4.0 mm. Cuando 4.0 mm. Cuando se acercan se acercan a 1.0 mm la fa 1.0 mm la fuerza es de:uerza es de:
== ∗ ∗ 11 ∗ ∗ 22
22
Ree
Reemplmpl azando azando es 3es 32 2 NN
3.
3. El concepto básico de este curso es:El concepto básico de este curso es:
L
L a ca carar ga ga eléeléctrctr iicaca
4.
4. La mínima carga eléctrica positiva:La mínima carga eléctrica positiva:
Es la del pr Es la del pr otóotónn
5.
5. Es difícil observar fenómenos electrostáticos en Puerto Rico porque:Es difícil observar fenómenos electrostáticos en Puerto Rico porque:
E
El l ambiambi ente ente ees des demasiado húmasiado húmedo y salimedo y salino.no.
6.
6. Para Para observar observar fenómenos fenómenos electrostátielectrostáticos cos en en huamanga huamanga debemos:debemos:
U
Ussar ar guantguantes es y reducir y reducir lla huma humeedad dad con un scon un soploplador de ador de aiairre e seseco co en en el el áárreea a dede experimento
experimento
7.
7. El frotar El frotar una piel de conejo con una piel de conejo con una barra de ebonita hace quna barra de ebonita hace que la barra :ue la barra :
Adqui
Adqui eerr e e una carga posuna carga positiiti va.va.
8.
8. Un modelo físico es:Un modelo físico es:
U
Una explna expl icaciicaci óón de lo obsen de lo obserrvado, capaz vado, capaz de de prpredeedecir cir rresesulul tados ctados coror rrectosectos
9.
Coulombio. Coulombio.
10.
10. La materia está constituida por:La materia está constituida por:
Átomos Átomos
11.
11. El elemento con El elemento con el el átomo átomo más simple es más simple es el:el:
Hidrógeno Hidrógeno
12.
12. Los conductores eléctricos:Los conductores eléctricos:
Perm
Perm iiten ten el moviel movi mimi ento ento lliibrbre e de de carcargas gas a travéa través s de de ellellos.os.
13.
13. El rompimiento dieléctrico:El rompimiento dieléctrico:
E
Es s uun fenómeno n fenómeno eexclxcl usivo de usivo de llos os buenos buenos conductconductororeses
14.
14. Una molécula es polar cuando:Una molécula es polar cuando:
Pose
Posee e un momun momento ento permanperman ente de ente de didipolpolo.o.
15.
15. La inducción eléctricas es:La inducción eléctricas es:
Un
Un procesproceso o para para cargar cargar pospositiiti vamevamente nte un un conductor conductor aislado, aislado, ssin in tocarltocarl o,o, usando una barr
usando una barr a cargada negativamea cargada negativamentente
BIBLIOGRAFÍA: BIBLIOGRAFÍA:
Medina Guzmán Hugo. (2007).
Medina Guzmán Hugo. (2007). Física III, Lima. Física III, Lima.
Lic. Humberto Leyva Navarros (2003).
Lic. Humberto Leyva Navarros (2003). Electrostática y Magn Electrostática y Magnetismo, 3ra ed.etismo, 3ra ed.
http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica#cite_note-1 http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica#cite_note-1 http://www.youtube.com/watch?v=VpubEbsLhcY http://www.youtube.com/watch?v=VpubEbsLhcY http://laufisica.blogspot.com/2010/04/formas-de-electrizacion.html http://laufisica.blogspot.com/2010/04/formas-de-electrizacion.html