EXPERIMENTO: ELECTRIZACIÓN DE LOS CUERPOS

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• Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        01
• Reglamento Interno de los Laboratorios de Física . . . . . . . . . . . . . .        02
• Plan de Actividades específicas para el semestre

Enero - Junio 2005 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        04

• Electrización de los cuerpos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        06
• Campo eléctrico y potencial electrostático . . . . . . . . . . . . . . . . .        14
• Capacitor de placas planas y paralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        22
• Relaciones VIR        . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        31
• Leyes de conservación de carga y energía . . . . . . . . . . . . . . . . .        35
• Carga y descarga de un capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        39
• Interacción entre polos magnéticos y visualización de las

líneas de inducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        46

• Interacción en campos magnéticos estáticos . . . . . . . . . . . . . . . .        51
• Campo magnético en el interior de un solenoide . . . . . . . . . . . .        55
• Estudio cualitativo del fenómeno de inducción magnética . . . . .        61
• Corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .        65
• El transformador y su eficiencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        73
• Parámetros resistivos en circuitos de corriente alterna . . . . . . . .        77
• Circuitos de C.A. y resonancia en un circuito RLC . . . . . . . . . .        82

• Sugerencias para la elaboración de un reporte escrito del Laboratorio        88
• Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        90

EXPERIMENTO:        ELECTRIZACIÓN DE LOS CUERPOS.

OBJETIVOS:        El alumno:

• Aprenderá a cargar eléctricamente los cuerpos, distinguiendo cada uno de los procedimientos que existen para electrizarlos: frotamiento, contacto e inducción.
• Comprenderá el principio de la ley de conservación de la carga.
• Analizará la atracción y repulsión entre cuerpos cargados.
• Dado un cuerpo cargado eléctricamente, identificará el signo de su carga.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

La materia en su estado natural es eléctricamente neutra, es decir contiene cantidades iguales de “electricidad positiva” y “negativa”.

Cuando se frota una barra de vidrio con un paño de seda hay una transferencia neta de “algo” entre ambos objetos. Lo que se transfiere se conoce como electricidad o carga eléctrica y en el frotamiento, los objetos se electrizan o cargan eléctricamente, alterándose de esta forma la neutralidad eléctrica en ellos.

Como sabemos, los electrones pueden pasar de un cuerpo a otro cuando se ponen dos sustancias en contacto muy estrecho; es por ello que al frotar dos cuerpos, se pueden transferir muchos electrones de un objeto a otro. Cuando esto sucede, uno de los cuerpos tendrá un exceso de electrones, mientras que el otro sufrirá deficiencias de ellos.    Así el primer objeto se habrá cargado negativamente, mientras que el otro estará cargado positivamente.

Una propiedad muy importante en relación a los procesos de carga eléctrica, es que esta carga siempre se conserva, por tanto en toda interacción o reacción, los valores iniciales y finales de la carga total deben ser los mismos. De donde se concluye que la carga eléctrica total antes de la interacción es igual a la que existe al final de la misma; esto resume en el enunciado: “la carga no se crea ni se destruye”. Este hecho se ilustra pictóricamente en la siguiente figura.

[pic 1]

GENERACIÓN DE CARGAS ELECTRICAS.

Las cargas eléctricas pueden ser transferidas de un objeto a otro durante el proceso de frotamiento, pero también existen otros medios de efectuar esta transferencia.    Los objetos que se hallan cargados influyen sobre otros objetos no cargados, esta influencia puede ser manifestada de dos formas:  por inducción y por contacto.

Entre las sustancias que se cargan más fácilmente al frotarlos se encuentras: vidrio, ámbar, baquelita, ceras, franelas, seda, etc... Estas sustancias presentan el comportamiento de los aislantes eléctricos típicos.    Las sustancias metálicas son siempre buenos conductores de la electricidad.

Equipo y material a utilizar:

• Péndulo electrostático.
• Electroscopio.
• Esfera metálica con base aislante.
• Paño de seda.
• Barra de vidrio.
• Barra de poliesterina.
• Barra de acrílico.
• Barra de baquelita.
• Esfera maciza con hilo aislante.
• Gancho soporte para barras.

Procedimiento experimental: Electrización por frotamiento:

1. Suspenda una barra de vidrio (sin frotar) en el péndulo electrostático utilizando el gancho soporte para barras, tal y como se muestra en la figura 2.

[pic 2]

1. A continuación vaya desarrollando el procedimiento indicado y escriba sobra las líneas sus observaciones y/o sus inferencias.

1. Observe que        sucede al aproximarle la barra de acrílico y anote sus observaciones:

[pic 3][pic 4][pic 5]

1. Frote la barra de vidrio con el paño de seda y la barra de   acrílico con el   paño de franela (o lana), ponga la barra de vidrio nuevamente en los ganchos del péndulo, acerque las regiones frotadas de ambas barras y explique que sucede:

[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

1. Ponga en contacto la región frotada de la barra de vidrio con la esférica del electroscopio, aproximando esta como lo muestra la figura. Anote sus observaciones:           

[pic 10][pic 11][pic 12]

1. Descargue el electroscopio tocando su esférica con la mano y repita el inciso (b) con la barra        de        poliesterina        frotada        previamente;        escriba        sus        observaciones:

[pic 13][pic 14][pic 15]

1. El procedimiento seguido en los incisos (b) y (b.1) muestra que el electroscopio es un dispositivo electrostático muy útil en la detección de

Electrización por contacto:

La carga eléctrica que ha adquirido un cuerpo puede ser transferida a otro cuerpo si se pone en contacto con él, a este procedimiento se le llama “electrización por contacto”.

Las cargas positivas significan escasez de electrones y por tanto, siempre atraen electrones; las cargas negativas en cambio. Significan exceso de electrones y siempre rechazan a los electrones.

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