EVENTOS ELECTROSTÁTICOS BÁSICOS

EVENTOS ELECTROSTÁTICOS BÁSICOS

Objetivo:

Formarse la idea más objetiva de los conceptos: CARGA ELECTRICA, CAMPO ELECTRICO y FUERZA ELECTRICA.

Fundamento teórico:

CARGA ELECTRICA.

En una época tan remota como 600 A.C., los griegos de la antigüedad descubrieron que cuando frotaban ámbar contra lana, el ámbar atraía otros objetos. En la actualidad decimos que con ese frotamiento el ámbar adquiere una carga eléctrica neta o que se carga. La palabra “eléctrico” se deriva del vocablo griego elektron, que significa ámbar. Cuando al caminar una persona frota sus zapatos sobre una alfombra de nailon, se carga eléctricamente; también carga un peine si lo pasa por su cabello seco.

Las varillas de plástico y un trozo de piel (verdadera o falsa) son especialmente buenos para demostrar la electrostática, es decir, la interacción entre cargas eléctricas en reposo (o casi en reposo). La figura (a) muestra dos varillas de plástico y un trozo de piel. Observamos que después de cargar las dos varillas frotándolas contra un trozo de piel, las varillas se repelen. Cuando frotamos varillas de vidrio con seda, las varillas de vidrio también se cargan y se repelen entre sí (figura b). Sin embargo, una varilla de plástico cargada atrae otra varilla de vidrio también cargada; además, la varilla de plástico y la piel se atraen, al igual que el vidrio y la seda (figura c).

Estos experimentos y muchos otros parecidos han demostrado que hay exactamente dos tipos de carga eléctrica: la del plástico cuando se frota con piel y la del vidrio al frotarse con seda. Benjamín Franklin (1706-1790) sugirió llamar a esas dos clases de carga negativa y positiva, respectivamente, y tales nombres aún se utilizan. La varilla de plástico y la seda tienen carga negativa; en tanto que la varilla de vidrio y la piel tienen carga positiva.

FORMAS DE OBTENER CARGA.

Por fricción.

Cuando se frota un material a otro, se les cobra por la fricción. Material de electrónica de perder es de carga positiva y electrones de materiales ganando carga negativa. Cantidad de electrones ganados y perdidos es igual a la otra. En otras palabras, podemos decir que los cargos del sistema se conservan. Cuando se frota una varilla de vidrio para la seda, el vidrio pierde electrones ganancia de electrones y la carga positiva y la seda y con carga negativa.

Por contacto.

Se puede cargar un cuerpo solo al obtener contacto con otro cuerpo anteriormente cargado. Y las cargas se distribuyen equitativamente en los cuerpos.

Por inducción.

Existe Carga por inducción cuando un cuerpo con carga eléctrica se aproxima a otro neutro causando una redistribución, en las cargas de éste último, debido a la repulsión generada por las cargas del material cargado y también se origina cuando las cargas de un cuerpo neutro se reordenan al estar en las cercanías de un cuerpo cargado.

Para completar el proceso de carga por inducción se debe conectar brevemente el objeto a "tierra" y luego retirar el cuerpo cargado.

Por radiación.

Sucede cuando se liberan electrones en la superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiación electromagnética.

CAMPO ELECTRICO.

En vez de pensar que una distribución de cargas una fuerza F ⃗ sobre una carga puntual q ubicada en un punto r ⃗, podemos pesar que el espacio (todo los r ⃗), debido a la distribución de carga, adquiere una propiedad física que lo capacita para ejercer una fuerza sobre cualquier carga que se coloque en un punto r ⃗. Esta propiedad física queda cuantitativamente definida de la siguiente manera:

El campo eléctrico en un punto r ⃗ es el límite de la razón: fuerza electrostática F ⃗ que actúa sobre una carga q colocada en r ⃗ entre el valor de la carga, cuando este se aproxima a cero, es decir:

E ⃗(r ⃗ )=lim┬(q→0)⁡〖F ⃗/q〗…………..(1)

El proceso de limite nos asegura que E ⃗(r ⃗ ) es una función de R^3 en R^3 porque si q es muy pequeño no altera la distribución de carga cuyo campo eléctrico queremos determinar. Se tiene entonces que E ⃗(r ⃗ ) depende solo de r ⃗ (la posición) y delas cargas que producen pero no de la carga de prueba (q).

Aplicando la definición (1), nos da la fuerza electrostática de un sistema general de cargas sobre una carga puntual q, tenemos:

E ⃗(r ⃗ )=1/(4πϵ_0 ) [∑_(i=1)^N▒(q_i (r ⃗-(r_i ) ⃗ ))/|r ⃗-(r_i ) ⃗ |^3 +∫▒(dq^'(r ⃗-(r^' ) ⃗ ) )/|r ⃗-(r^' ) ⃗ |^3 ]

Esta expresión nos da el campo eléctrico de una distribución conocida de carga, discreta y/o continua en cualquier punto r ⃗ del espacio.

Materiales y/o equipos:

KIT Electrostático.

01 péndulo electrostático.

01 generador de Van Der Graff.

01 extensión.

02 cables con pinzas en los extremos.

Procedimiento:

Obteniendo carga por fricción:

Necesitaremos de un péndulo electrostático y de una varilla neutra.

Ubicar en sitio adecuado el péndulo electrostático (ya sea en una mesa inmovible).

Frotar la varilla con una tela.

Después de que la varilla este bien frotada, a que acercarlo al péndulo.

Observar el fenómeno que obtenemos y dar una explicación.

Obteniendo carga por contacto:

Limpiar las superficies

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