Informe fisica 3

(1)

UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS

SECCIÓN DE FISICA

PRÁCTICA N° 1.

KIT KIT PARA EPARA EXPERIMENTOS XPERIMENTOS ELECTROSTATICOSELECTROSTATICOS

MSc. OPTACIANO L. VÁSQUEZ GARCÍA

HUARAZ - PERÚ

2017

(2)

UNIVERSIDAD

UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL FACULTAD FACULTAD DE DE CIENCIASCIENCIAS

“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE DE CIENCIASCIENCIAS

SECCIÓN DE FISICA SECCIÓN DE FISICA

CURSO:

FISICA III

PRACTICA DE LABORATORIO Nº 1.

KIT

KIT PARA PARA EXPERIMENTOS EXPERIMENTOS ELECTROSTATICOSELECTROSTATICOS EXPERIMENTO 1.

EXPERIMENTO 1. PRODUCCIÓPRODUCCIÓN DE N DE CARGA ELÉCTRICA POR CONTACTOCARGA ELÉCTRICA POR CONTACTO

I. OBJETIVOS

1.1

1.1 Objetivos Objetivos generalesgenerales



 Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades de la materia llamada cargaComprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades de la materia llamada carga eléctrica.

eléctrica.



 Conocer las diversas formas de electrizaciónConocer las diversas formas de electrización

1.2

1.2 Objetivos Objetivos específicosespecíficos



 Producir diferentes tipos de carga eléctrica mediante el proceso de frotamientoProducir diferentes tipos de carga eléctrica mediante el proceso de frotamiento



 Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signo contrario.Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signo contrario.



 Utilizar el electroscopio como instrumento detector Utilizar el electroscopio como instrumento detector de cargasde cargas



 Verificar el fenómeno de inducción electrostática por contacto y por conexión a tierraVerificar el fenómeno de inducción electrostática por contacto y por conexión a tierra

II.

II. MARCO MARCO TEÓRICO TEÓRICO Y Y CONCEPTUALCONCEPTUAL

Consideremos un experimento simple en el que interviene la atracción eléctrica. Una barra de

Consideremos un experimento simple en el que interviene la atracción eléctrica. Una barra de plástico se frota conplástico se frota con un trozo de piel y se suspende de una cuerda que p

un trozo de piel y se suspende de una cuerda que puede girar libremente. Si aproximamos a esta barra, uede girar libremente. Si aproximamos a esta barra, una segundauna segunda barra de plástico, frotada también con piel, observamos que las barras

barra de plástico, frotada también con piel, observamos que las barras se repelen entre sí tal como se muestra ense repelen entre sí tal como se muestra en la Fig. 01. El mismo resultado se obtiene si repetimos el mismo experimento con dos barras de vidrio que han la Fig. 01. El mismo resultado se obtiene si repetimos el mismo experimento con dos barras de vidrio que han sido frotadas con seda. Sin embargo si utilizamos una barra de plástico frotada con piel y una varilla de vidrio sido frotadas con seda. Sin embargo si utilizamos una barra de plástico frotada con piel y una varilla de vidrio frotada con seda, observamos que las barras se

frotada con seda, observamos que las barras se atraen entre sí.atraen entre sí.

Al frotar el plástico con piel o el vidrio con seda, estas sustancias se “electrizan” o “cargan”. Repitiendo este Al frotar el plástico con piel o el vidrio con seda, estas sustancias se “electrizan” o “cargan”. Repitiendo este

mismo experimento con diversos tipos de materiales encontramos que todos los objetos cargados pueden mismo experimento con diversos tipos de materiales encontramos que todos los objetos cargados pueden clasificarse en dos grupos: aquellos que se cargan como la barra de plástico frotada con piel y los que se cargan clasificarse en dos grupos: aquellos que se cargan como la barra de plástico frotada con piel y los que se cargan como la varilla de vidrio

como la varilla de vidrio cuando se frota con seda. Benjamín Franklin (1706cuando se frota con seda. Benjamín Franklin (1706-1790) sugirió que todo cuerpo posee-1790) sugirió que todo cuerpo posee

una cantidad “normal” de electricidad y cuando dos objetos se frotan en

una cantidad “normal” de electricidad y cuando dos objetos se frotan entre sí parte de la electricidad se transfieretre sí parte de la electricidad se transfiere

de un cuerpo hacia otro; así pues, uno tien

de un cuerpo hacia otro; así pues, uno tiene un exceso y el otro un déficit e un exceso y el otro un déficit de carga de valor igual. Al tipo de cargade carga de valor igual. Al tipo de carga adquirida por una barra de vidrio frotada c

adquirida por una barra de vidrio frotada con on un paño de seda le llamun paño de seda le llamóó carga positiva,carga positiva, lo cual significaba que el lo cual significaba que el

paño de

paño de seda adquiría seda adquiría unauna carga negativacarga negativa de igual magnitud. Por otro lado al tipo de carga que aparecía en el de igual magnitud. Por otro lado al tipo de carga que aparecía en el

plástico al ser

plástico al ser frotado con piel frotado con piel se le se le llamóllamó carga negativacarga negativa y lay la piel piel adquiría una carga positiva. Como vimos enadquiría una carga positiva. Como vimos en

nuestro experimento, dos objetos que poseen el

nuestro experimento, dos objetos que poseen el mimo tipo de carga, es mimo tipo de carga, es decir, dos cuerpos ambos positivos o decir, dos cuerpos ambos positivos o ambosambos negativos se

negativos serepelenrepelenentre sí, mientras que si trentre sí, mientras que si transportan cargas opuestasansportan cargas opuestas se atraen entre sí. se atraen entre sí.

Se sabe ahora que cuando el vidrio se frota

Se sabe ahora que cuando el vidrio se frota con un paño de con un paño de seda se transfieren electrones del vidrio a la seda y seda se transfieren electrones del vidrio a la seda y porpor tanto, ésta adquiere un número en exceso de electrones y el vidrio queda con un déficit de electrones, Según la tanto, ésta adquiere un número en exceso de electrones y el vidrio queda con un déficit de electrones, Según la clasificación de Franklin, que todavía tiene vigencia, la seda se carga negativamente, y el vidrio positivamente. clasificación de Franklin, que todavía tiene vigencia, la seda se carga negativamente, y el vidrio positivamente. Ahora sabemos que la materia está formada por átomos eléctricamente neutros. Cada átomo posee un pequeño Ahora sabemos que la materia está formada por átomos eléctricamente neutros. Cada átomo posee un pequeño núcleo que contiene protones cargados positivam

núcleo que contiene protones cargados positivamente y neutrones sin carga ente y neutrones sin carga y rodeando al núcleo existe un númeroy rodeando al núcleo existe un número igual de electrones cargados negativamente. El protón y el electrón son partículas muy distintas. Así la masa del igual de electrones cargados negativamente. El protón y el electrón son partículas muy distintas. Así la masa del protón

protón es es aproximadamente aproximadamente 2000 2000 veces veces mayor mayor que que la la del del electrón. electrón. Sin Sin embargo, embargo, sus sus cargas cargas son son exactamenteexactamente

APELLIDOS

APELLIDOS Y Y NOMBRES... NOMBRES... CODIGO... CODIGO... FECHA...FECHA... FACULTAD...

FACULTAD... ESCUELAPROFESCUELAPROFESIONAL... ESIONAL... GRUPO...GRUPO... AÑO LECTIVO: ...SEMESTRE ACADEMICO...NOTA... AÑO LECTIVO: ...SEMESTRE ACADEMICO...NOTA... DOCENTE... FIRMA... DOCENTE... FIRMA...

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de la carga.

de la carga. Todas las demás cargas se presentan en cantidades enteras de Todas las demás cargas se presentan en cantidades enteras de la del electrón. Es decir, la del electrón. Es decir, lala carga estácarga está cuantizada.

cuantizada. Toda carga Q presente en la naturaleza puede escribirse en la formaToda carga Q presente en la naturaleza puede escribirse en la forma

.

ee N N Q Q  (1)(1)

Donde N es un número entero y e es la carga del electrón. Donde N es un número entero y e es la carga del electrón. Cuando dos cuerpos están en íntimo contacto, co

Cuando dos cuerpos están en íntimo contacto, como ocurre al frotarles entre sí, mo ocurre al frotarles entre sí, los electrones se transfieren de unlos electrones se transfieren de un cuerpo a otro. Un objeto queda con un número en exceso de electrones y se carga por tanto, negativamente y el cuerpo a otro. Un objeto queda con un número en exceso de electrones y se carga por tanto, negativamente y el otro queda con un déficit de

otro queda con un déficit de electrones quedando cargado positivamente. Durante este proceso la carga no se creaelectrones quedando cargado positivamente. Durante este proceso la carga no se crea sino se transfiere de un cuerpo a otro. La carga neta del sistema es cero. Es decir la

sino se transfiere de un cuerpo a otro. La carga neta del sistema es cero. Es decir la carga se conservacarga se conserva..

(a)

(a) (b)(b)

Figura 1.

Figura 1. aa)) DDos obos objjetetos con caos con carrgas de siggas de signo opno opuesto uesto se ase atraen; traen; b) b) DDos cueos cuerrpopos con cargs con cargas deas del mismo sigl mismo signo se repeno se repelenlen III.

III. MATERIALES Y MATERIALES Y EQUIPOS.EQUIPOS. 2.1. Una varilla de vidrio 2.1. Una varilla de vidrio 2.2. Dos varillas de plástico 2.2. Dos varillas de plástico 2,3. Un trozo de seda 2,3. Un trozo de seda

2.4. Una plataforma con soporte 2.4. Una plataforma con soporte 2.5. Un electroscopio

2.5. Un electroscopio

IV. METODOLOGÍA.

A.

A. PRODUCCIÓN DE CARGA POSITIVA Y NEGATIVAPRODUCCIÓN DE CARGA POSITIVA Y NEGATIVA

a)

a) Limpiar las Limpiar las superficies de superficies de la varilla la varilla de plástico de plástico y el y el electroscopio.electroscopio. b)

b) Disponga el equipo tal como se muestra en la Figura 2.Disponga el equipo tal como se muestra en la Figura 2.

(a)

(a) (b) (b) (c)(c)

Figura 2

Figura 2EE quipo uquipo utilitilizazado do een la expn la expeerriieencia: ncia: (a) (a) EE leclectroscotroscopio, (pio, (b) varib) varilla dlla de ve vidridriio y po y plástlástico (ico (c) c) eeleclectritrizazación poción porr fr

froottaammienientoto c)

c) Acerque la varilla de plástico sin frotar al electrodo Acerque la varilla de plástico sin frotar al electrodo central del electroscopio. ¿Qué le sucede a la laminillacentral del electroscopio. ¿Qué le sucede a la laminilla del electroscopio? Registre sus

(4)

d)

d) Frotar vigorosamente la varilla de plástico con lana y nuevamente acerque la varilla al electrodo centralFrotar vigorosamente la varilla de plástico con lana y nuevamente acerque la varilla al electrodo central del electroscopio sin tocarlo como se muestra en la figura 3a

del electroscopio sin tocarlo como se muestra en la figura 3a ¿Qué le sucede a las laminillas del¿Qué le sucede a las laminillas del electroscopio?. Registre lo observado.

electroscopio?. Registre lo observado. e)

e) Toque el electrodo central del electroscopio con la varilla de plástico previamente frotada con lana paraToque el electrodo central del electroscopio con la varilla de plástico previamente frotada con lana para transferir la carga al electroscopio. ¿Qué le sucede a la laminilla del electroscopio? Registre sus transferir la carga al electroscopio. ¿Qué le sucede a la laminilla del electroscopio? Registre sus observaciones

observaciones f)

f) Para obtener más carga sobre el electroscopio habrá que repetir varias veces el proceso de frotación yPara obtener más carga sobre el electroscopio habrá que repetir varias veces el proceso de frotación y transferencia. Registre sus observaciones.

transferencia. Registre sus observaciones.

(a)

(a) (b(b))

FF iigugurra. 0a. 03. 3. ((a) Va) Variarilla lla cargcargadada a aceacerrcándcándose ose al al eleelectroscopctroscopiio, (b) Vo, (b) Variarilla lla frfr ototadada a totocandcando o la la cabcabezeza a dedel el electlectrroscoscopopiioo g)

g) Descargar el electroscopio tocando con la mano el electrodo central del electroscopio.Descargar el electroscopio tocando con la mano el electrodo central del electroscopio. h)

h) Para obtener el tipo de carga en Para obtener el tipo de carga en el vidrio, frote la varilla de el vidrio, frote la varilla de plástico (negro) con lana y toque con la plástico (negro) con lana y toque con la varillavarilla frotada la cabeza del electroscopio

frotada la cabeza del electroscopio i)

i) Frote fuertemente ahora la varilla de vidrio con la seda y ahora Frote fuertemente ahora la varilla de vidrio con la seda y ahora acérquela lo más cerca posible a la cabezaacérquela lo más cerca posible a la cabeza del electroscopio sin tocarla. ¿Qué sucede con el ángulo que

del electroscopio sin tocarla. ¿Qué sucede con el ángulo que forma la lámina del electroscopio? ¿aumentaforma la lámina del electroscopio? ¿aumenta o disminuye?. Registre sus observaciones.

o disminuye?. Registre sus observaciones. j)

j) Repita el proceso para el caso en que la varilla es de acrílico frotadacon lana.Repita el proceso para el caso en que la varilla es de acrílico frotadacon lana. B.

B. DETERMINACIDETERMINACIÓN DEL ÓN DEL TIPO DE TIPO DE CARGA QUE CARGA QUE TIENE UN TIENE UN CUERPOCUERPO a)

a) Coja de la parte aislante la esfera de prueba y acérquela al electroscopio. ¿Qué observa? Coja de la parte aislante la esfera de prueba y acérquela al electroscopio. ¿Qué observa? ¿Se separan las¿Se separan las láminas del electroscopio?

láminas del electroscopio? b)

b) Frote vigorosamente el extremo de la Frote vigorosamente el extremo de la varilla de plástico con lana y acérquelo a varilla de plástico con lana y acérquelo a la esfera metálica colocadala esfera metálica colocada en su soporte aislante como se muestra en la figura 04a.

en su soporte aislante como se muestra en la figura 04a. c)

c) En presencia de la varilla frotada coloque su dedo en el lado opuesto de la esfera metálica como seEn presencia de la varilla frotada coloque su dedo en el lado opuesto de la esfera metálica como se muestra en la figura 04b.

muestra en la figura 04b. d)

d) Después de cierto tiempo y en presencia de la varilla cargada retire el dedo de la esfera.Después de cierto tiempo y en presencia de la varilla cargada retire el dedo de la esfera. e)

e) Ahora retire la varilla cargada y posteriormente acerque la esfera conductora a la cabeza delAhora retire la varilla cargada y posteriormente acerque la esfera conductora a la cabeza del electroscopio. ¿Qué observa?

electroscopio. ¿Qué observa?

(a)

(a) (b)(b)

Figura

Figura 4 4 ((a) Varilla de plástico frotada acercándola a la esfera conductora sin tocarla, (b) En presencia de la barraa) Varilla de plástico frotada acercándola a la esfera conductora sin tocarla, (b) En presencia de la barra se coloca e

se coloca el dedo de la ml dedo de la manoano..

f)

f) Repita los pasos (a) hasta (e) Repita los pasos (a) hasta (e) cuando la varilla de plástico es cuando la varilla de plástico es remplazada con una de acrílico frotada remplazada con una de acrílico frotada concon lana. Registre sus observaciones

(5)

C.

C. ATRACCIÓN ATRACCIÓN Y/O Y/O REPULSIÓN REPULSIÓN ELÉCTRICAELÉCTRICA a)

a) Frotar fuertemente el extremo de la varilla de Frotar fuertemente el extremo de la varilla de plástico A, de color negro con lana y lplástico A, de color negro con lana y luego colocarlo en lauego colocarlo en la plataforma

plataforma giratoria giratoria con con soporte, soporte, como como se se muestra muestra en en la la Figura Figura 5a. 5a. Ubicar Ubicar su su centro centro de de gravedad gravedad yy permitir que gire libremente.

permitir que gire libremente.

(a)

(a) (b)(b)

Figura 5.

Figura 5. EE quipo utquipo utiililizazado do paparra a mmostrar lostrar la a iintenterraccacciión eón eléctléctrriicaca..

b)

b) Frotar el extremo de la varilla de plástico negro B, con lana y luego acercarlo a la varilla de plásticoFrotar el extremo de la varilla de plástico negro B, con lana y luego acercarlo a la varilla de plástico colocada en la plataforma giratoria. ¿Qué obs

colocada en la plataforma giratoria. ¿Qué observa? erva? Registre dichas observaRegistre dichas observaciones,ciones, c)

c) Frotar el extremo de Frotar el extremo de la varilla de acrílico C, con la varilla de acrílico C, con la lana y luego acercarlo a la lana y luego acercarlo a la varilla de plástico ubicadala varilla de plástico ubicada en el soporte. ¿Que observa Ud.? Registre sus observaciones. Evite tocar la varilla de acrílico con la de en el soporte. ¿Que observa Ud.? Registre sus observaciones. Evite tocar la varilla de acrílico con la de plástico mientras gira, ésta debe s

plástico mientras gira, ésta debe ser guiada por la varilla de acrílico.er guiada por la varilla de acrílico. d)

d) Frotar el extremo de la varilla de acrílico con otro tipo de material y luego acérquelo al extremo de laFrotar el extremo de la varilla de acrílico con otro tipo de material y luego acérquelo al extremo de la varilla A evitando tocarla. ¿Qué

varilla A evitando tocarla. ¿Qué sucede? Registre sus observaciones.sucede? Registre sus observaciones.

V. CUESTIONARIO

A.

A. Producción de carga.Producción de carga. 5.1.

5.1. Al acercar Al acercar la varilla de la varilla de plástico sin frotar aplástico sin frotar al electroscopio. ¿l electroscopio. ¿Qué ocurre cQué ocurre con las laminillas del on las laminillas del electroscopio?electroscopio? ¿Qué implica esto?

¿Qué implica esto? No ocurre nada ya

No ocurre nada ya que la varilla de que la varilla de plástico y el electroscopio no plástico y el electroscopio no tienen carga por tienen carga por lo tanto las laminillas nolo tanto las laminillas no adquieren movimiento.

adquieren movimiento. 5.2.

5.2. Al acercar la varilla de plástico previamente frotada con seda al electroscopio sin tocarlo. ¿Qué ocurre conAl acercar la varilla de plástico previamente frotada con seda al electroscopio sin tocarlo. ¿Qué ocurre con las laminillas del electroscopio? ¿Se ha cargado

las laminillas del electroscopio? ¿Se ha cargado el electroscopio?el electroscopio?

Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de plástico tienen

plástico tienen la la misma carmisma carga ga por por lo lo tanto tanto existe una existe una repulsión. repulsión. Al rAl retirar etirar la la varilla varilla de de plástico plástico se se juntanjuntan cargas negativas y positivas es por eso que

cargas negativas y positivas es por eso que la hojuela del la hojuela del electroscopio regresa a su estado natural.electroscopio regresa a su estado natural. El electroscopio se cargó positivamente.

El electroscopio se cargó positivamente. 5.3.

5.3. ¿Qué sucede con las laminillas del electroscopio cuando Ud. toca la esfera central del electroscopio con la¿Qué sucede con las laminillas del electroscopio cuando Ud. toca la esfera central del electroscopio con la varilla

varilla de plásde plástico? tico? ExpliqueExplique Se observó:

Se observó:

Al acercar la varilla de plástico a la esfera central de electroscopio, la hojuela del electroscopio se desplazó Al acercar la varilla de plástico a la esfera central de electroscopio, la hojuela del electroscopio se desplazó en sentido horario.

en sentido horario.

Al retirar la varilla de plástico del electrodo del electroscopio se obtuvo que fue cargado positivamente el Al retirar la varilla de plástico del electrodo del electroscopio se obtuvo que fue cargado positivamente el electroscopio.

electroscopio.

Como quedo cargado positivamente el electroscopio y al tocar la esfera central, el resulta también fue una Como quedo cargado positivamente el electroscopio y al tocar la esfera central, el resulta también fue una separación entre las laminillas.

(6)

5.4.

5.4. Si Ud. remplazó la varilla Si Ud. remplazó la varilla de plástico por una de vidrio de plástico por una de vidrio o una de acrílico previamente frotada. ¿Cuáles fuerono una de acrílico previamente frotada. ¿Cuáles fueron sus observaciones?

sus observaciones? ¿Qué signo adquiere la carga en el vidrio? ¿Cuál s¿Qué signo adquiere la carga en el vidrio? ¿Cuál será el signo de la carga en el acrílico?erá el signo de la carga en el acrílico? Explique

Explique

VARILLA

Vidrio

Vidrio (+)

(+)

Plástico

Plástico (+)

(+)

Acrilico

Acrilico (-)

(-)

FROTADOR

Seda

Seda (-)

(-)

Lana

Lana (-)

(-)

Seda

Seda (+)

(+)

Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de plástico

plástico tienen tienen la la misma misma carga carga por por lo lo tanto tanto existe existe una una repulsión. repulsión. Pero Pero esta esta separación separación es es diminuta diminuta aa comparación con la varilla de vidrio

comparación con la varilla de vidrio

Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de Se observa una separación entre las laminillas esto sucede ya que tanto electroscopio como la varilla de acrílico tienen la misma carga por lo tanto existe una repulsión. Pero la separación es mucho mayor a acrílico tienen la misma carga por lo tanto existe una repulsión. Pero la separación es mucho mayor a comparación con la varilla de vidrio.

comparación con la varilla de vidrio.

B.

B. Tipo de carga que tiene un cuerpo.Tipo de carga que tiene un cuerpo. 5.1.

5.1. Al frotar el extremo de la varilla de plástico con lana. ¿Qué tipo dAl frotar el extremo de la varilla de plástico con lana. ¿Qué tipo de carga adquiere la varilla de plástico?e carga adquiere la varilla de plástico? Adquiere una carga negativa ya que se transfieren electrones de la lana hacia la varilla de plástico. Adquiere una carga negativa ya que se transfieren electrones de la lana hacia la varilla de plástico. 5.2.

5.2. Al acercar la varilla de plástico a Al acercar la varilla de plástico a la esfera metálica, sin tocarla ¿Cómo es la la esfera metálica, sin tocarla ¿Cómo es la distribución de cargas sobre ladistribución de cargas sobre la esfera?

esfera?

La parte más cercan

La parte más cercana de la esfera con respa de la esfera con respecto a la varilla de plásecto a la varilla de plástico se carga positivamtico se carga positivamente y el otro ente y el otro extremoextremo de la esfera obtiene carga negativa.

de la esfera obtiene carga negativa. 5.3.

5.3. Al tocar con el dedo el extremo derecho de la esfera. ¿Qué sucede con la carga de dicho lado?Al tocar con el dedo el extremo derecho de la esfera. ¿Qué sucede con la carga de dicho lado? Al tocar con el dedo

Al tocar con el dedo el extremo derecho de la esfera se el extremo derecho de la esfera se observó que los electrones se mueven a tierra, ya queobservó que los electrones se mueven a tierra, ya que la parte derecha de la

la parte derecha de la esfera se cargó negativamente y nosotros actuamos como conductores.esfera se cargó negativamente y nosotros actuamos como conductores.

5.4.

5.4. Al separar el dedo de la Al separar el dedo de la esfera en presencia de la varilla de plástico cargada. ¿Qué esfera en presencia de la varilla de plástico cargada. ¿Qué tipo de carga adquiere latipo de carga adquiere la esfera conductora? ¿En dónde se ubica dicha

esfera conductora? ¿En dónde se ubica dicha carga?carga?

Adquirió una carga positiva en toda la esfera y quedo demostrado la carga por inducción. Adquirió una carga positiva en toda la esfera y quedo demostrado la carga por inducción. 5.5.

5.5. Al repetir el procedimiento con la varilla de acrílico. ¿Qué tipo de carga adquiere la esfera de acero?Al repetir el procedimiento con la varilla de acrílico. ¿Qué tipo de carga adquiere la esfera de acero? Al frotar la varilla de acrílico con lana, la varilla obtuvo carga negativa al igual que el plástico, pero con Al frotar la varilla de acrílico con lana, la varilla obtuvo carga negativa al igual que el plástico, pero con menor intensidad.

menor intensidad.

Al seguir el mismo procedimiento se tuvo un resultado similar. La esfera conductora adquirió una carga Al seguir el mismo procedimiento se tuvo un resultado similar. La esfera conductora adquirió una carga positiva.

positiva. C.

C. Atracción y repulsión de cargas.Atracción y repulsión de cargas.

5.1. Al acercar la varilla de plástico B

5.1. Al acercar la varilla de plástico B frotada con lana a la varilla de frotada con lana a la varilla de plástico A frotada con lana ¿Existe atracciónplástico A frotada con lana ¿Existe atracción o repulsión?

o repulsión? ¿Por qué gira ¿Por qué gira la varilla la varilla A?A?

Como las varillas son del mismo material se cargaron con el

Como las varillas son del mismo material se cargaron con el mismo signo que en este caso fue negativo pormismo signo que en este caso fue negativo por lo tanto hubo repulsión. Haciendo que la varilla

lo tanto hubo repulsión. Haciendo que la varilla A gire porque hay una fuerza electrostática de rA gire porque hay una fuerza electrostática de repulsión queepulsión que al acercar la varilla B esta gira.

al acercar la varilla B esta gira. 5.2. ¿Girará la varilla A desc

5.2. ¿Girará la varilla A descargada al acercársele la varilla B cargaargada al acercársele la varilla B cargada? da? ¿Por qué?¿Por qué?

Se observó que, si gira, porque hay un proceso de inducción ya que uno está cargado y el otro se encuentra neutro Se observó que, si gira, porque hay un proceso de inducción ya que uno está cargado y el otro se encuentra neutro (POR INDUCCIÓN GIRA).

(7)

5.3. ¿Qué sucede si se toca la varilla A cargada con la varilla B también cargada? ¿Explique el fenómeno? 5.3. ¿Qué sucede si se toca la varilla A cargada con la varilla B también cargada? ¿Explique el fenómeno?

En un inicio existe una repulsión entre ambas por tener la misma carga, luego al tocar las varillas se vuelven En un inicio existe una repulsión entre ambas por tener la misma carga, luego al tocar las varillas se vuelven neutras es decir quedan descargadas.

neutras es decir quedan descargadas. 5.4.

5.4. Responda a las preguntas anteriores si se usa las Responda a las preguntas anteriores si se usa las varillas de plástico A interactuando con la varillas de plástico A interactuando con la varilla de acrílicovarilla de acrílico C.

C.

Cuando acercamos las varillas A y C se observó una atracción

Cuando acercamos las varillas A y C se observó una atracción ya que la varilla A se cargó ya que la varilla A se cargó negativamente y lanegativamente y la varilla C se cargó positivamente.

varilla C se cargó positivamente.

Se observó que, si gira, porque hay un proceso de inducción ya que uno está cargado y el otro se encuentra Se observó que, si gira, porque hay un proceso de inducción ya que uno está cargado y el otro se encuentra neutro

neutro

En un inicio existe una atracción entre ambas por tener cargas opuestas, luego al tocar las varillas se vuelven En un inicio existe una atracción entre ambas por tener cargas opuestas, luego al tocar las varillas se vuelven neutras es decir quedan descargadas.

neutras es decir quedan descargadas.

5.5.

5.5. ¿Qué sucede cuando toca c¿Qué sucede cuando toca con la mano la región cargada de la on la mano la región cargada de la varilla? varilla? ExpliqueExplique

Cuando se toca una varilla cargada con la mano, esta se descarga instantáneamente, ya que nuestro cuerpo Cuando se toca una varilla cargada con la mano, esta se descarga instantáneamente, ya que nuestro cuerpo hace las veces de un conductor de electrones y se transfiere espontáneamente las cargas para neutralizar la hace las veces de un conductor de electrones y se transfiere espontáneamente las cargas para neutralizar la varilla. Si a una

varilla. Si a una varilla cargada se le toca, varilla cargada se le toca, esta varilla se neutraliza porque nosotros podemos ceder electronesesta varilla se neutraliza porque nosotros podemos ceder electrones o neutrones.

o neutrones.

5.6.

5.6. Describa lo que sucede cuando acerca Ud. el extremo frotado de la varilla de acrílico C al extremo de laDescriba lo que sucede cuando acerca Ud. el extremo frotado de la varilla de acrílico C al extremo de la varilla de plástico ubicada en la plataforma.

varilla de plástico ubicada en la plataforma. Existe una atracción y eso se debe a

Existe una atracción y eso se debe a que la varilla de vidrio se carga positivamente y la que la varilla de vidrio se carga positivamente y la varilla de plástico sevarilla de plástico se carga negativamente.

carga negativamente. 5.7.

5.7. Explique por qué algunas de las combinaciones barra-tela utilizadas en la práctica producen interaccionesExplique por qué algunas de las combinaciones barra-tela utilizadas en la práctica producen interacciones más intensas que otras. Idea: use la

más intensas que otras. Idea: use la teoría atómica.teoría atómica.

Existen materiales que son más intensas con la electrización como también hay algunas que no, para entender Existen materiales que son más intensas con la electrización como también hay algunas que no, para entender más detenidamente este fenómeno se hace uso de la secuencia triboeléctrica que nos ayuda a determinar la más detenidamente este fenómeno se hace uso de la secuencia triboeléctrica que nos ayuda a determinar la intensidad de las interacciones de materiales.

intensidad de las interacciones de materiales. 5.8.

5.8. ¿Explique por qué el chorro de agua es atraído por la barr¿Explique por qué el chorro de agua es atraído por la barra cargada?a cargada?

Como la barra se carga eléctricamente y al estar cerca

Como la barra se carga eléctricamente y al estar cerca al chorro induce una carga de signo contrario en al chorro induce una carga de signo contrario en el ladoel lado que se le enfrenta, lo atrae y lo desvía de su trayectoria.

(8)

VI.

CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y Y SUGERENCIASSUGERENCIAS 6.1 CONCLUSIONES

6.1 CONCLUSIONES a)

a) Se lleSe llegó gó a dema demostrar ostrar lo aprendido lo aprendido en en la la teoría.teoría. b)

b) Nuestro cuerpo puede descaNuestro cuerpo puede descargar a un material, objeto, etc.rgar a un material, objeto, etc. c)

c) Existen diferentes Existen diferentes combinaciones qucombinaciones que pueden e pueden generar que generar que una barra una barra se cargue se cargue positiva o positiva o negativamente.negativamente. 6.2 SUGERENCIAS

6.2 SUGERENCIAS a)

a) Se recomiendo frotar las varillas ya sea con lana o seda en un solo sentido si se quiere obtener losSe recomiendo frotar las varillas ya sea con lana o seda en un solo sentido si se quiere obtener los resultados correspondientes.

resultados correspondientes. b)

b) Ser precavido al usar la varilla de vidrio.Ser precavido al usar la varilla de vidrio.

EXPERIMENTO 2:

EXPERIMENTO 2:INDUCCIÓN ELINDUCCIÓN EL ECTROSTÁTICAECTROSTÁTICA..

I.

I. OBJETIVOSOBJETIVOS 1.1



 Conocer las diversas formas de electrizaciónConocer las diversas formas de electrización 1.2



 Producir diferentes tipos de carga eléctrica por contacto e inducción electrostáticaProducir diferentes tipos de carga eléctrica por contacto e inducción electrostática



 Verificar el fenómeno de inducción electrostática mediante la conexión a tierraVerificar el fenómeno de inducción electrostática mediante la conexión a tierra 

 Construir un electróforo y usarlo en la obtención de carga por Construir un electróforo y usarlo en la obtención de carga por inducción electrostáticainducción electrostática



 Utilizar el electroscopio en la dUtilizar el electroscopio en la detección de cargas por inducción electrostáticaetección de cargas por inducción electrostática II.

II. MARCO MARCO TEÓRICO TEÓRICO Y Y CONCEPTUALCONCEPTUAL

Existe un método simple y práctico de cargar un conductor aprovechando el movimiento de los electrones libres Existe un método simple y práctico de cargar un conductor aprovechando el movimiento de los electrones libres en un metal. Como se indica en

en un metal. Como se indica en la Figura1 tenemos dos esferas metálicas sin cargar en contacto. la Figura1 tenemos dos esferas metálicas sin cargar en contacto. Al acercar a unaAl acercar a una de las esferas una barra cargada negativamente, los electrones libres de una esfera fluyen de una esfera a la otra. de las esferas una barra cargada negativamente, los electrones libres de una esfera fluyen de una esfera a la otra. Si la barra está

Si la barra está cargada negativamente, cargada negativamente, repele a los elecrepele a los electrones trones cargados negativamecargados negativamente nte y la esfera my la esfera más alejada aás alejada a la barra adquiere electrones de la otra. La esfera más próxima adquiere carga positiva y la más alejada carga la barra adquiere electrones de la otra. La esfera más próxima adquiere carga positiva y la más alejada carga negativa (Fig. 1b). Si las esferas se separan antes de retirar la varilla (Fig. 1c), quedarán con cargas iguales y negativa (Fig. 1b). Si las esferas se separan antes de retirar la varilla (Fig. 1c), quedarán con cargas iguales y opuestas (Fig. 1d). Un resultado semejante se obtiene con una barra cargada positivamente, la cual hace que los opuestas (Fig. 1d). Un resultado semejante se obtiene con una barra cargada positivamente, la cual hace que los electrones pasen de la esfera más alejada a la q

electrones pasen de la esfera más alejada a la que está más próxima. Este proceso se llaue está más próxima. Este proceso se llamama

iinducci

nducción

ón ele

electr

ctrostá

ostátitica

ca

o

(9)

Figura 1

Figura 1..CCargarga pa por or iinducción. a) nducción. a) EE sfersferas eas en contacn contacto cto cerca de erca de una bauna barrrra caa carrggadada pa positiositivavamementente. b) . b) esferas sepesferas separadaaradas ens en p

presreseencia ncia dde e la la vavariri lla lla cacargrgaaddaa. . c) Al c) Al qquitauitar la r la bbaarrrr a a lalas s eesfesferas ras qqueueddaan n cacargrgaaddaas s cocon cn caargrgaas s igiguaualeles s y y ooppueueststaass Por otro lado nuestro planeta

Por otro lado nuestro planeta tierra se constituye en un tierra se constituye en un conductor que para muchos propósitos puede considerarseconductor que para muchos propósitos puede considerarse como un cuerpo cargado negativamente infinitamente grande. Cuándo un conductor se pone en contacto con la como un cuerpo cargado negativamente infinitamente grande. Cuándo un conductor se pone en contacto con la tierra se dice está

tierra se dice estáconectado a tierra. Esto se representa esquemáticamente mediante un cconectado a tierra. Esto se representa esquemáticamente mediante un cable de conducción queable de conducción que termina en unas pequeñas líneas horizontales como se indica en

termina en unas pequeñas líneas horizontales como se indica en la Figura 2c.la Figura 2c.

Figura 2

Figura 2 EE leclectritrizazación pción por ior inducnducción utilición utilizazando ndo coconenexixión a ón a tierrtierr a. (a) Ea. (a) E sfera msfera meetátálilica ca ininiicialmcialmeente nte dedescascarrgadgada; (a; (b)b) ace

acerrcacamiento miento de de la bala barrrra inductoa inductorra haca haciia la ea la esfersfera pa para producir ara producir la pla polaolarriizazación; ción; ((c) c) CConeonexixión dón de la e la esfera conesfera con la tierra mediante un hilo conductor (los electrones viajan a tierra); (d) retiro de la conexión a tierra en la tierra mediante un hilo conductor (los electrones viajan a tierra); (d) retiro de la conexión a tierra en p

presreseencncia ia ddeel indl inductuctoor, (e) Esfera r, (e) Esfera cocondnducuctotora ra cacargrgaadda a ppoositivasitivammeentntee..

Es posible usar a la tierra para cargar un conductor por inducción electrostática. En la Figura1a se muestra una Es posible usar a la tierra para cargar un conductor por inducción electrostática. En la Figura1a se muestra una esfera conductora descargada, en la figura 2b se acerca una barra cargada negativamente a una esfera

esfera conductora descargada, en la figura 2b se acerca una barra cargada negativamente a una esfera conductoraconductora sin carga. Los electrones son repelidos ubicándose en el

sin carga. Los electrones son repelidos ubicándose en el extremo derecho de la esfera, dejando el extremo derecho de la esfera, dejando el extremo cercanoextremo cercano con carga positiva. Si se conecta a tierra la esfera con la

con carga positiva. Si se conecta a tierra la esfera con la barra cargada presente, aquella adquiere una carga opuestabarra cargada presente, aquella adquiere una carga opuesta a la de la barra, ya que los electrones se desplazan a través de hilo conductor hacia la tierra como se muestra en la a la de la barra, ya que los electrones se desplazan a través de hilo conductor hacia la tierra como se muestra en la Figura 2c. La conexión a tierra se interrumpe antes de retirar la barra

Figura 2c. La conexión a tierra se interrumpe antes de retirar la barra para completar la carga por para completar la carga por inducción (Fig.inducción (Fig. 2d). Retirando entonces la barra, la esfera queda cargada positivamente (Figura 2e).

2d). Retirando entonces la barra, la esfera queda cargada positivamente (Figura 2e). III.

III. MATERIALES Y MATERIALES Y EQUIPOSEQUIPOS 2.1. Una lámina de material aislante 2.1. Una lámina de material aislante 2.2. Un electroscopio

2.2. Un electroscopio

2.2. Un tubo pequeño de neón 2.2. Un tubo pequeño de neón

2.3. Una disco de material conductor,

2.3. Una disco de material conductor, generalmente metálico, con un mango aislante para generalmente metálico, con un mango aislante para sostenerlosostenerlo 2.5. Tela de seda, lana y otros

2.5. Tela de seda, lana y otros

IV. METODOLOGÍA

a)

a) Frotar fuertemente la parte superior del material aislante con un trozo de piel de conejo o con un trozo deFrotar fuertemente la parte superior del material aislante con un trozo de piel de conejo o con un trozo de lana, a fin de que la

lana, a fin de que la superficie quede cargada negativamente por fricción (figura 03a). Evite el contacto superficie quede cargada negativamente por fricción (figura 03a). Evite el contacto físicofísico de la zona frotada.

de la zona frotada. b)

b) Acerque el disco de aluminio sosteniéndolo por el mango aislante hacia la placa aislante hasta que hagaAcerque el disco de aluminio sosteniéndolo por el mango aislante hacia la placa aislante hasta que haga contacto mecánico para que la electrización en la placa circular por inducción sea efectiva como se muestra contacto mecánico para que la electrización en la placa circular por inducción sea efectiva como se muestra en

en la la figura figura 3c3c c)

c) Sostener con la otra mano, el Sostener con la otra mano, el tubo de neón y ponerlo en tubo de neón y ponerlo en contacto con la placa de aluminio (en caso contacto con la placa de aluminio (en caso no dispongano disponga del tubo de neón, toque con el dedo la parte supero del disco de aluminio). Se notará que el tubo de neón del tubo de neón, toque con el dedo la parte supero del disco de aluminio). Se notará que el tubo de neón relampaguea instantáneamente debido al flujo de carga eléctrica; ver Figura 03d.

relampaguea instantáneamente debido al flujo de carga eléctrica; ver Figura 03d. d)

d) Separar el tubo de neón o retirar el dedo y posteriormente la placa de aluminio, quedando está cargadaSeparar el tubo de neón o retirar el dedo y posteriormente la placa de aluminio, quedando está cargada positivamente como se muestra e

(10)

e)

e) Una vez separada la placa de aluminio, conecte con el tubo de neón, ahora nuevamente el tubo de neónUna vez separada la placa de aluminio, conecte con el tubo de neón, ahora nuevamente el tubo de neón relampagueará, indicando que existe nuevamente flujo de carga tal como se muestra en la Figura 03f.

relampagueará, indicando que existe nuevamente flujo de carga tal como se muestra en la Figura 03f. f)

f) Repetir el experimento (cuantas veces sea necesaria) para verificar Repetir el experimento (cuantas veces sea necesaria) para verificar el proceso de inducción.el proceso de inducción.

(a)

(a) (b) (b) (c)(c)

(d)

(d) (e) (e) (f)(f)

FF igurigura a 3.3. EE squesquema ma de de eleelectrictri zazacición poón por r iinducciónnducción g)

g) Existe otra forma como demostrar que la lámina de aluminio se carga. (i) Colocar la placa metálica sobre laExiste otra forma como demostrar que la lámina de aluminio se carga. (i) Colocar la placa metálica sobre la superficie de material aislante previamen

superficie de material aislante previamente frotado con lana, (ii) te frotado con lana, (ii) Coloque por un período de tiempo breve elColoque por un período de tiempo breve el dedo de una de sus manos en la parte superior de la lámina de aluminio como se muestra en la figura 4a, (iii) dedo de una de sus manos en la parte superior de la lámina de aluminio como se muestra en la figura 4a, (iii) Cogiendo del mango aislante retire la lámina del conductor y ahora acérquelo sin tocarlo a la cabeza del Cogiendo del mango aislante retire la lámina del conductor y ahora acérquelo sin tocarlo a la cabeza del electroscopio. ¿Qué observa? (iv) Poner en contacto el metal con la

electroscopio. ¿Qué observa? (iv) Poner en contacto el metal con la cabeza del electroscopio como se muestracabeza del electroscopio como se muestra en la figura 4b. ¿Qué le sucede a la ´laminilla del electroscopio?.

en la figura 4b. ¿Qué le sucede a la ´laminilla del electroscopio?.

(a)

(a) (b)(b)

Fig. 04.

Fig. 04. ((a) Ca) C argargandando eo el electl electrróforo de Volta óforo de Volta ((b) Mb) M ostrando ostrando que que la placla placa ma metetáliálica eca estástá

carggad

car

adaa

V. CUESTIONARIO

(11)

Cuando frotamos la placa de vidrio con seda, la placa de vidrio se carga positivamente, luego al acercar la Cuando frotamos la placa de vidrio con seda, la placa de vidrio se carga positivamente, luego al acercar la placa de aluminio circular a la plac

placa de aluminio circular a la placa, esta se carga negaa, esta se carga negativamente en la cara adjunta pues los electrones de tivamente en la cara adjunta pues los electrones de lala placa de aluminio son a

placa de aluminio son atraídos por la carga positiva de la placa de traídos por la carga positiva de la placa de vidrio.vidrio. 5.2. Indique el tipo de

5.2. Indique el tipo de carga que se induce en la carga que se induce en la placa metálica en ambas caras y donde placa metálica en ambas caras y donde se ubica dicha carga. ¿Quése ubica dicha carga. ¿Qué sucedería si toca Ud. la placa con su mano? Explique

sucedería si toca Ud. la placa con su mano? Explique Cuando acercamos la placa metálica de aluminio a

Cuando acercamos la placa metálica de aluminio a la placa de vidrio, la placa de vidrio, entonces la cara más cercana al vidrioentonces la cara más cercana al vidrio tendrá un exceso de electrones, mientras que la

tendrá un exceso de electrones, mientras que la cara más lejana de cargará de cara más lejana de cargará de manera positiva.manera positiva.

Al tocar la placa de aluminio con la mano, ésta se descarga, es decir que la placa de aluminio ganará Al tocar la placa de aluminio con la mano, ésta se descarga, es decir que la placa de aluminio ganará electrones en su superficie superior hasta que sea neutra.

electrones en su superficie superior hasta que sea neutra.

5.3. Explique por qué relampaguea el tubo de neón al ponerlo en contacto con la superficie de la placa metálica. 5.3. Explique por qué relampaguea el tubo de neón al ponerlo en contacto con la superficie de la placa metálica. El tubo de neón relampaguea al estar en contacto con un cuerpo que se encuentre cargado (positivo o El tubo de neón relampaguea al estar en contacto con un cuerpo que se encuentre cargado (positivo o negativo), es por ello que al hacer contacto con la superficie de la placa metálica relampaguea.

negativo), es por ello que al hacer contacto con la superficie de la placa metálica relampaguea. 5.4. ¿Cómo debe ser la distribución de carga en un conductor aislado puntiagudo?

5.4. ¿Cómo debe ser la distribución de carga en un conductor aislado puntiagudo? Sabemos por teoría que la

Sabemos por teoría que la distribución de carga es en toda distribución de carga es en toda la superficie de un conductor en la superficie de un conductor en este caso existiráeste caso existirá mayor distribución de carga (positivo o negativo) en las puntas del conductor.

mayor distribución de carga (positivo o negativo) en las puntas del conductor. 5.9.

5.9. ¿Describa el funcionamiento del electróforo de Volta?¿Describa el funcionamiento del electróforo de Volta? En primer lugar, se frota la

En primer lugar, se frota la superficie superior de la láminasuperficie superior de la lámina aislante aislante con piel ocon piel o lana, lana, a fin de que la superficie a fin de que la superficie quede

quede cargada cargada negativamente. Una vez que el aislante está negativamente. Una vez que el aislante está cargado, se acerca el disco cargado, se acerca el disco metálico sosteniéndolometálico sosteniéndolo por el mango

por el mango aislante, con lo que aislante, con lo que tanto el disco conductor tanto el disco conductor y la lámina aislante, sey la lámina aislante, se polarizan, polarizan, situándose las situándose las cargas negativas del conductor en la superficie superior como consecuencia de la repulsión ejercida por las cargas negativas del conductor en la superficie superior como consecuencia de la repulsión ejercida por las cargas negativas que el material aislante tiene en su

cargas negativas que el material aislante tiene en su superficie.superficie.

Se apoya el disco conductor encima del aislante, en contacto. Como el aislante tiene exceso

Se apoya el disco conductor encima del aislante, en contacto. Como el aislante tiene exceso de carga negativade carga negativa su

su potencial potencial es negativo; como están próximos, el potencial del disco metálico neutro también es negativo.es negativo; como están próximos, el potencial del disco metálico neutro también es negativo. Se conecta el disco conductor a

Se conecta el disco conductor a tierra tierra (si no se tiene algo que sirva de toma de tierra, basta con que se toque(si no se tiene algo que sirva de toma de tierra, basta con que se toque con un dedo). Se origina una

con un dedo). Se origina una corriente corriente de carga negativa desde el disco hasta la tierra, Esto sucede cuando elde carga negativa desde el disco hasta la tierra, Esto sucede cuando el disco queda cargado positivamente de forma que su potencial positivo se anula con el negativo generado por disco queda cargado positivamente de forma que su potencial positivo se anula con el negativo generado por el aislante.

el aislante.

Se desconecta el disco metálico de la toma de tierra Se desconecta el disco metálico de la toma de tierra

Se separa el disco metálico del aislante, agarrándolo por el mango, ya que, si se tocase el disco con la Se separa el disco metálico del aislante, agarrándolo por el mango, ya que, si se tocase el disco con la mano,mano, en el momento en que se alejase el disco de la lámina aislante, el potencial del disco pasaría de 0 V a un en el momento en que se alejase el disco de la lámina aislante, el potencial del disco pasaría de 0 V a un potencial positivo, con lo

potencial positivo, con lo que electrones del cuerpo que electrones del cuerpo pasarían al disco, descargándolo. Esta pasarían al disco, descargándolo. Esta acción de alejaracción de alejar el disco del material aislante cargado es la que inducirá en el disco metálico una carga de algunos miles de el disco del material aislante cargado es la que inducirá en el disco metálico una carga de algunos miles de voltios. Ahora el disco metálico ha quedado cargado positivamente; si

voltios. Ahora el disco metálico ha quedado cargado positivamente; si tiene una carga suficiente y se acercatiene una carga suficiente y se acerca un dedo al disco sin tocarlo, se verá que salta

un dedo al disco sin tocarlo, se verá que salta una chispa entre el dedo y el diuna chispa entre el dedo y el disco, que quedará así descargado.sco, que quedará así descargado. 5.10.

5.10. Utilizando materiales caseros podría construir un electróforo de Utilizando materiales caseros podría construir un electróforo de Volta?. Explique detenidamente.Volta?. Explique detenidamente.

Un modelo simple de electróforo se puede construir utilizando

Un modelo simple de electróforo se puede construir utilizando un plato de aluminio descartable, un vaso deun plato de aluminio descartable, un vaso de plástico como mango aislante y un

(12)

Pasos a seguir: Pasos a seguir:

El electróforo de Volta funcionará bien en días

El electróforo de Volta funcionará bien en días secos. Para operar el electróforo, se coloca la hoja de plásticosecos. Para operar el electróforo, se coloca la hoja de plástico sobre una mesa y se frota bien

sobre una mesa y se frota bien su superficie con un trozo de tela de su superficie con un trozo de tela de lana, trozo de fieltro de un sombrero, etc.lana, trozo de fieltro de un sombrero, etc. Se apoya el disco sobre el

Se apoya el disco sobre el plástico, sujetándolo por el mango aisplástico, sujetándolo por el mango aislante. Con el disco sobre el lante. Con el disco sobre el plástico, se tocaplástico, se toca el papel aluminio con el dedo. Esto permite el paso de la carga eléctrica del disco a nuestro cuerpo y a tierra. el papel aluminio con el dedo. Esto permite el paso de la carga eléctrica del disco a nuestro cuerpo y a tierra. Luego de retirar el dedo

Luego de retirar el dedo levantamos por el mango aislante, el disco estará cargado (electrizado) levantamos por el mango aislante, el disco estará cargado (electrizado) y su carga sey su carga se podrá

podrá utilizar utilizar para para realizar realizar varios varios experimentos como: experimentos como: encender encender una una pequeña pequeña lámpara lámpara de de neón neón (NE-2),(NE-2), producir pequeñas chispas, mover la

producir pequeñas chispas, mover la aguja de un electrómetro, cargar aguja de un electrómetro, cargar una botella de Leyden, una botella de Leyden, hacer girar unhacer girar un molino eléctrico, atraer la esferita de un péndulo electrostático, curvar el chorro de agua que

molino eléctrico, atraer la esferita de un péndulo electrostático, curvar el chorro de agua que cae de una pileta,cae de una pileta, separar las hojas de un electroscopio etc.

separar las hojas de un electroscopio etc.

Después de usar el disco en algún experimento, este se

Después de usar el disco en algún experimento, este se descargará. Para volver a cargarlo basta con colocarlodescargará. Para volver a cargarlo basta con colocarlo nuevamente sobre la hoja de plástico, tocar con el dedo el borde de aluminio y quitarlo de la hoja

nuevamente sobre la hoja de plástico, tocar con el dedo el borde de aluminio y quitarlo de la hoja de plástico.de plástico. No es necesario frotar la hoja de plá

No es necesario frotar la hoja de plástico, pues no pierde su cstico, pues no pierde su carga (a menos que el ambiente esarga (a menos que el ambiente este húmedo).te húmedo).

VI.

VI. CONCLUSIONES CONCLUSIONES Y Y SUGERENCIASSUGERENCIAS 6.1 CONCLUSIONES

6.1 CONCLUSIONES 1.

1. Las cargas de un objeto Las cargas de un objeto están distribuidas uniformemente en su superficie debido a están distribuidas uniformemente en su superficie debido a las fuerzas repulsivaslas fuerzas repulsivas entre las cargas de mismo signo.

entre las cargas de mismo signo. 2.

2. Cuando se carga un objeto por inducción se transfieren cargas de forma indirecta.Cuando se carga un objeto por inducción se transfieren cargas de forma indirecta. 3.

3. Un aislante como el plástico se carga solo en el área de frotamiento.Un aislante como el plástico se carga solo en el área de frotamiento. 6.2. SUGERENCIAS

6.2. SUGERENCIAS 1.

1. Tocando el disco con un dedo se puede descargar una de sus caras (cargadas) por inducción.Tocando el disco con un dedo se puede descargar una de sus caras (cargadas) por inducción. 2.

2. Para comprobar que el disco está Para comprobar que el disco está cargado, basta acercarlo al electroscopio.cargado, basta acercarlo al electroscopio.

EXPERIMENTO

EXPERIMENTO 3: 3: MÁQUINA MÁQUINA DE DE WIMSHURST.WIMSHURST. 1.

1. OBJETIVOSOBJETIVOS 1.1



 Familiarizarse con el manejo de la Máquina de WimshurstFamiliarizarse con el manejo de la Máquina de Wimshurst 1.2



 Mostrar experimentalmente las líneas de campo eléctrico.Mostrar experimentalmente las líneas de campo eléctrico.



 Verificar experimentalmente las diferentes interacciones electrostáticas.Verificar experimentalmente las diferentes interacciones electrostáticas. 

 Verificar el poder de las puntasVerificar el poder de las puntas

II.

II. MARCO MARCO TEORICO TEORICO Y Y CONCEPTUALCONCEPTUAL 2.1

2.1 Máquina Máquina de de WimshurstWimshurst La

(13)

contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos

metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el

metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el efectoefecto triboeléctrico

triboeléctrico, en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí., en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.

2.2

2.2 Descripción Descripción de de la la máquina máquina de de WimshurstWimshurst Estas máquinas

Estas máquinas pertenecen a pertenecen a una clase una clase de de grupos grupos de de generadores, que generadores, que crean crean cargascargas

eléctricas por inducción electrostática. En un principio las máquinas de esta categoría fueron desarrolladas

por Wilhelm Holtz (1865 y

por Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss J. Robert Voss (1880). Las (1880). Las máquinas más antiguasmáquinas más antiguas

son menos eficientes y exhiben una tendencia i

son menos eficientes y exhiben una tendencia imprevisible a cambiar de polaridad. La máquina de Wimshurst nomprevisible a cambiar de polaridad. La máquina de Wimshurst no

tiene este defecto.

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones

opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal

opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargassus pinceles. Un desequilibrio de cargas

es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la

superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal.

La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma exponencial hasta que la tensión de

ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa.

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que

La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es la energía eléctrica externa no es necesaria paranecesaria para

crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo

eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst

es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la

velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina determinan la salida de voltaje máxima que se

puede

puede alcanzar. alcanzar. La La chispa chispa de de energía energía acumulada acumulada se se puede puede aumentar aumentar mediante mediante la la adición adición de de un un par par de frascosde frascos

Leyden, un tipo de condensador adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las placas

conectados en forma independiente a cada una de las ter

conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y conectados con minales de salida y conectados con las placas exterioreslas placas exteriores

entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del

entre sí. Una máquina Wimshurst puede producir rayos que son aproximadamente un tercio del diámetro del discodisco

de longitud y varias decenas de microamperios.

2.3

2.3 Partes Partes de de la la máquina máquina de de wimshurstwimshurst 1.

1. Disco de acrílico con placas de estaño El generador electrostático consta de dos discos de cristalDisco de acrílico con placas de estaño El generador electrostático consta de dos discos de cristal acrílico, de igual tamaño, montados sobre un eje horizontal, paralelamente, y con escasa distancia acrílico, de igual tamaño, montados sobre un eje horizontal, paralelamente, y con escasa distancia entre sí.

entre sí. 2.

2. Listón de aislamiento, el cual se encuentra atornillado al eje.Listón de aislamiento, el cual se encuentra atornillado al eje. 3.

3. Barra de electrodos, Éstas se encuentran conectados con las barras de electrodos, cuyos extremosBarra de electrodos, Éstas se encuentran conectados con las barras de electrodos, cuyos extremos tienen forma de doble esfera y entre las que se efectúa la descarga de chispas.

tienen forma de doble esfera y entre las que se efectúa la descarga de chispas. 4.

4. Botellas de Leyden.Botellas de Leyden. 5.

5. Interruptor de aislamiento.Interruptor de aislamiento. 6.

6. Conductor transversConductor transversal con pinal con pinceles de celes de metal. La metal. La cara externa cara externa de los disde los discos está cos está ocupadaocupada circularmente por hojas de estaño. Frente a cada disco, se ha fijado al eje un conductor transversal, circularmente por hojas de estaño. Frente a cada disco, se ha fijado al eje un conductor transversal,

girable, con dos “pinceles” de metal, que frotan las hojas de estaño. girable, con dos “pinceles” de metal, que frotan las hojas de estaño.

7.

7. Estribo con Estribo con escobillas. escobillas. Para la Para la toma de toma de corriente se corriente se emplean dos emplean dos escobillas escobillas fijadas a fijadas a un estribo, un estribo, enen el extremo del listón de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable, y el extremo del listón de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable, y debe ser de algunos milímetros.

debe ser de algunos milímetros. 8.

(14)

(a)

(a) (b)(b)

Figura 1.

Figura 1.((a) Fa) F ototogrografíafía da de una e una mmáqáquiuina dna de Wimshure Wimshurst, (st, (b) partes db) partes de la e la mámáquina de quina de WiWimmshurshurst.st. III.

III. MATERIALES Y MATERIALES Y EQUIPOSEQUIPOS

3.1.

3.1. EE l

l eeqquip

uipo

o dde

e eele

lect

ctros

rosttááttica

ica U849

U84915

1500

00

consta de: consta de: un tablero de destellos, cubierta de elecun tablero de destellos, cubierta de electrodos esféricos,trodos esféricos, rueda con punta, barra de fricción de plástico, con clavijero de 4 mm, soporte de depósito, rodamiento de agujas rueda con punta, barra de fricción de plástico, con clavijero de 4 mm, soporte de depósito, rodamiento de agujas con clavija de conexión, soporte con gancho para péndulo doble de bolitas de saúco, clavija de conexión en con clavija de conexión, soporte con gancho para péndulo doble de bolitas de saúco, clavija de conexión en pantalla

pantalla de sede seda en da en varilla, trozos varilla, trozos de mde médula de édula de saúco, saúco, tablero de tablero de base base en cen clavija de lavija de conexión y conexión y carril de carril de rodamientorodamiento con bolas, cadenas de conexión, esfera conductora de 30 mm de diámetro, con clavija de conexión, cubierta con con bolas, cadenas de conexión, esfera conductora de 30 mm de diámetro, con clavija de conexión, cubierta con electrodos de punta, pie de soporte, varilla de soporte aislada, con manguitos de soporte y de conexión y juego de electrodos de punta, pie de soporte, varilla de soporte aislada, con manguitos de soporte y de conexión y juego de campanas.

campanas.

3.2.

3.2. Pé

Pénd

ndulo

ulos

s dde

e tteecn

cnooppoort

rt

3.3.

3.3. Máq

Máquina

uina dde

e Wims

Wimshu

hurst,

rst, m

mooddeelo

lo U153

U15310

10..

3..4.

EE le

lect

ctros

rosco

coppio

io

3.5.

3.5. BBaarr

rraas

s dde

e aace

cettaattoo, v

, vini

inilito

lito y

y vvidri

idrioo

3.6.

3.6. D

Doos

s pplum

lumeeros

ros eele

lect

ctros

rosttááttico

icoss

3.7

3.7 Cab

Cable

les

s dde

e co

cone

nexi

xióónn

Figura 2.

Figura 2.EE quiquipo po de de electelectrrostáostátiticaca

U8491500.

IV. METODOLOGÍA

4.1.

4.1. ADVERTENCIAS ADVERTENCIAS DE DE SEGURIDADSEGURIDAD



 Descargar las piezas de experimentación antes de tocarlas,Descargar las piezas de experimentación antes de tocarlas, 

 Descargar el generador electrostático antes de tocarloDescargar el generador electrostático antes de tocarlo



 Realizar los experimentos solamente con fuentes de alta tensión que tengan una corriente deRealizar los experimentos solamente con fuentes de alta tensión que tengan una corriente de cortocircuito

cortocircuito≤ 15 μ≤ 15 μAA

4.2.

4.2. OPERACIÓN OPERACIÓN DE DE LOS LOS EQUIPOSEQUIPOS



 Los equipos permiten buenos resultados experimentales, solamente si éstos se realizan bajoLos equipos permiten buenos resultados experimentales, solamente si éstos se realizan bajo

condiciones de limpieza y ausencia de humedad condiciones de limpieza y ausencia de humedad



 Descargar las piezas de experimentación antes de cada pruebaDescargar las piezas de experimentación antes de cada prueba



 Se aconseja utilizar una ventilador Se aconseja utilizar una ventilador si existen condiciones climáticas de humedadsi existen condiciones climáticas de humedad 

(15)



 Tener cuenta las advertencias de seguridad.Tener cuenta las advertencias de seguridad.

4.3.

4.3. EXPERIMENTOS EXPERIMENTOS A A REALIZARREALIZAR Experimento

Experimento 01. 01. Líneas Líneas de de campo campo eléctricoeléctrico a)

a) Con un cable de conexión conectar un electrodo de la máquina de Wimshurst al soporte metálico del plumeroCon un cable de conexión conectar un electrodo de la máquina de Wimshurst al soporte metálico del plumero como se muestra en la figura 3a.

como se muestra en la figura 3a. b)

b) Haga girar el manubrio de la máquina de Wimshurst hasta notar que los hilos del plumero se carguenHaga girar el manubrio de la máquina de Wimshurst hasta notar que los hilos del plumero se carguen observándose que estos se repelen formando la configuración mostrada en la figura 3b

observándose que estos se repelen formando la configuración mostrada en la figura 3b c)

c) Coloque Coloque dos plumeros a dos plumeros a una distancia deuna distancia de15 cm15 cm y conéctelos mediante cables de y conéctelos mediante cables de conexión a los dos conexión a los dos electrodoselectrodos

de la máquina de Wimshurst. Proceda a cargar los

de la máquina de Wimshurst. Proceda a cargar los plumeros haciendo girar la máquina de Wimshurst. Notaráplumeros haciendo girar la máquina de Wimshurst. Notará que los hilos electrizados se atraen tal como se muestra en la figura 03c.

que los hilos electrizados se atraen tal como se muestra en la figura 03c. d)

d) Coloque Coloque dos plumeros dos plumeros a una distana una distancia decia de 15 cm15 cm y conecte mediante alambres a un mismo electrodo de la y conecte mediante alambres a un mismo electrodo de la

máquina de Wimshurst. Proceda a cargar

máquina de Wimshurst. Proceda a cargar los plumeros haciendo girar la máquina de los plumeros haciendo girar la máquina de Wimshurst. Notará queWimshurst. Notará que los hilos electrizados se atraen tal como se muestra en la figura 3c.

los hilos electrizados se atraen tal como se muestra en la figura 3c.

(a)

(a) (b) (b) (c) (c) (d)(d)

Figura 3.

Figura 3.II mamaggen tren triidimedimensinsionaonal de las líl de las lí neaneas de cas de campmpo eléco eléctritri co de cco de cuerpos carguerpos cargadados.os. Experimento

Experimento 02. 02. Descarga Descarga de de puntapunta a.

a. Colocar la rueda de puntas Colocar la rueda de puntas sobre el rodamiento de agsobre el rodamiento de agujas (6) y el conjunto insertarlo en el soporte.ujas (6) y el conjunto insertarlo en el soporte. b.

b. Coloque los electrodos de la máquina de Coloque los electrodos de la máquina de wimshurst en posición vertical,wimshurst en posición vertical, c.

c. Conecte uno de los electrodo de la Conecte uno de los electrodo de la máquina de wimshurst con la rueda de puntas como se muemáquina de wimshurst con la rueda de puntas como se muestra en lastra en la figura4

figura4

Figura 4.

Figura 4.Rueda de puntas instalada a la Máquina de WimshurstRueda de puntas instalada a la Máquina de Wimshurst d.

d. Haga girar el manubrio de máquina de wimshurst. ¿Qué le sucede a la rueda de puntas? Registre susHaga girar el manubrio de máquina de wimshurst. ¿Qué le sucede a la rueda de puntas? Registre sus observaciones

observaciones e.

e. Aumente la velocidad de giro del Aumente la velocidad de giro del manubrio. ¿Qué le sucede a manubrio. ¿Qué le sucede a la rueda de puntas? Registre sus observacionesla rueda de puntas? Registre sus observaciones f.

f. Ahora deje de girar el manubrio de la máquina de wimshurst. ¿Qué observa?Ahora deje de girar el manubrio de la máquina de wimshurst. ¿Qué observa? g.

g. Descargue la máquina de wimshurst uniendo los Descargue la máquina de wimshurst uniendo los extremos de sus electrodosextremos de sus electrodos Experimento

Experimento 03. 03. Péndulo Péndulo dobledoble a.

(16)

b.

b. Colgar del soporte con gancho (7) un péndulo doble de cuerpos de médula de sauco como se muestra en laColgar del soporte con gancho (7) un péndulo doble de cuerpos de médula de sauco como se muestra en la figura 5

figura 5 c.

c. Con la cadena conectar el soporte con gancho a uno Con la cadena conectar el soporte con gancho a uno de los electrodos verticales de la máquina de de los electrodos verticales de la máquina de wimshurst.wimshurst. d.

d. Poner en funcionamiento la máquina de wimshurst para transferir carga al péndulo doble. Registre loPoner en funcionamiento la máquina de wimshurst para transferir carga al péndulo doble. Registre lo observado.

observado.

Figura 5.

Figura 5.Péndulo doble instalado a la Máquina de WimshurstPéndulo doble instalado a la Máquina de Wimshurst Experimento

Experimento 04. 04. Clavija Clavija de de conexión conexión en en pantalla pantalla de de sedaseda a.

a. Colocar la clavija de conexión en pantalla de seda (8) sobre el soporteColocar la clavija de conexión en pantalla de seda (8) sobre el soporte b.

b. Con la cadena conectar la clavija a uno de los electrodos verticales de la máquina de wimshurst como seCon la cadena conectar la clavija a uno de los electrodos verticales de la máquina de wimshurst como se muestra en la figura 6,

muestra en la figura 6, c.

c. Poner en funcionamiento la máquina de wimshurst para transferir carga a la clavija de conexión en pantallaPoner en funcionamiento la máquina de wimshurst para transferir carga a la clavija de conexión en pantalla de seda. ¿Qué observa? Registre lo

de seda. ¿Qué observa? Registre lo observadoobservado

Figura 6.

Figura 6.Clavija de conexión en pantalla de sedaClavija de conexión en pantalla de seda iinstalanstalada da a la Máquina de a la Máquina de WiWimshurst mshurst Experimento

Experimento 05. 05. Juego Juego de de campanascampanas a.

a. Coloca el juego de campanas (16) sobre el soporte aislante,Coloca el juego de campanas (16) sobre el soporte aislante, b.

b. Con las cadenas conectar el juego de campanas a cada uno de los electrodos verticales de la máquina deCon las cadenas conectar el juego de campanas a cada uno de los electrodos verticales de la máquina de wimshurst como se muestra en la figura 7,

wimshurst como se muestra en la figura 7, c.

c. Haga girar lentamente el manubrio de la máquina de wimshurst hasta que los badajos golpeen las campanas,Haga girar lentamente el manubrio de la máquina de wimshurst hasta que los badajos golpeen las campanas, d.