Laboratorio La generación de cargas eléctricas

        [pic 1][pic 2][pic 3]

INTRODUCCION

La generación de cargas eléctricas es un fenómeno esencial en la física, que ocurre cuando se frotan diferentes materiales, resultando en la transferencia de electrones y la formación de cargas. Este informe explora cómo la combinación de materiales (vidrio, PVC y acrílico) y tipos de paños (lana y seda) influye en la cantidad de carga eléctrica generada. Se utiliza un electroscopio para medir y analizar la carga en cada combinación de material y paño, con el fin de comprender mejor los factores que afectan la electrización.

RESUMEN

Este informe presenta un análisis de la generación de cargas eléctricas en materiales como vidrio, PVC y acrílico, al ser frotados con lana y seda. Las mediciones realizadas con un electroscopio muestran que la lana tiende a generar más carga en vidrio y acrílico, mientras que el PVC y el acrílico muestran mayores cargas negativas con seda. Estos resultados destacan cómo tanto el tipo de material como el paño utilizado afectan la magnitud de la carga eléctrica inducida.

OBJETIVOS

Objetivo general

Observar y analizar el comportamiento de la electrización por fricción en diferentes materiales (vidrio, PVC y acrílico) al ser frotados con distintos tipos de paños, utilizando un electroscopio para medir la carga generada.

Objetivos Específicos

• Determinar cómo varía la carga eléctrica generada en los materiales (vidrio, PVC y acrílico) al ser frotados con paños de lana y seda.

• Medir el potencial eléctrico en kilovoltios (kV) utilizando un electroscopio para cuantificar la carga eléctrica generada en cada combinación de material y paño.

• Comparar los resultados obtenidos entre los diferentes materiales y paños para identificar cuáles combinaciones generan la mayor y menor carga eléctrica.

• Analizar la relación entre la naturaleza de los materiales y su tendencia a cargarse positiva o negativamente al ser frotados, basándose en los datos medidos con el electroscopio.

MARCO TEORICO

Electrización por Fricción

Es un proceso en el cual dos materiales se cargan al frotarse uno contra el otro. Durante este proceso, ocurre una transferencia de electrones entre los materiales.

Principios:

• Transferencia de Electrones: Al frotar dos materiales, uno pierde electrones (se carga positivamente) y el otro gana electrones (se carga negativamente). La dirección de la transferencia depende de la posición de los materiales en la serie triboeléctrica.

• Serie Triboeléctrica: Es una lista que clasifica los materiales según su tendencia a ganar o perder electrones. Materiales situados más arriba en la serie tienden a perder electrones y cargarse positivamente, mientras que los situados más abajo tienden a ganar electrones y cargarse negativamente.

Electroscopio

[pic 4]

El electroscopio usado en la práctica de laboratorio es “Electroscopio según Kolbe 1001027”

El electroscopio según Kolbe es un dispositivo utilizado para detectar la presencia y medir la magnitud de cargas eléctricas con alta sensibilidad. Este electroscopio está construido con una carcasa metálica y placas de vidrio que protegen el componente interno. La característica principal es su aguja índice suspendida, que se desplaza en respuesta a la carga eléctrica presente en el electroscopio. Mostrando resultados en unidades de medida de Kilovoltios.

Procedimiento: En la práctica realizada, se utilizó el electroscopio para medir las cargas por influencia (Inducción). Esto implica acercar un material previamente cargado a la placa de condensador del electroscopio sin que llegue a tocarla. La proximidad del material cargado provoca una desviación en el indicador de la aguja debido a la influencia del campo eléctrico. Tocar brevemente la placa de condensador con un dedo para así descargarla. El indicador retorna a su posición anterior.[pic 5]

Observaciones: La desviación del indicador se produce al acercar el material cargado y vuelve a su posición original cuando se aleja el material. Este método permite observar el efecto del campo eléctrico sin contacto directo, proporcionando una medida de la influencia del material cargado en el electroscopio.

Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico en un punto es la cantidad de energía potencial eléctrica por unidad de carga en ese punto. Se mide en voltios (V) y representa el trabajo necesario para mover una carga desde un punto de referencia (generalmente el infinito) hasta el punto en cuestión.

Fórmula del Potencial Eléctrico:

El potencial eléctrico 𝑉 en un punto debido a una carga puntual 𝑄 se calcula como:

[pic 6]

donde: 𝑉 es el potencial eléctrico, 𝑘 es la constante de Coulomb (8.99×109 N m2/C2), 𝑄 es la carga que genera el potencial, 𝑟 es la distancia desde la carga al punto donde se mide el potencial.

Tensión Eléctrica (Voltaje)

La tensión eléctrica 𝑉 entre dos puntos es la diferencia de potencial eléctrico representa la energía por unidad de carga que se necesita para mover una carga entre dos puntos. Se mide en voltios (V). Se calcula como:

[pic 7]

donde 𝑉𝑏 y 𝑉𝑎 son los potenciales eléctricos en los puntos 𝑏 y 𝑎, respectivamente.

Carga Eléctrica

La carga eléctrica es una propiedad fundamental que provoca la interacción entre partículas debido a fuerzas electromagnéticas. Existen cargas positivas y negativas, que se atraen o repelen entre sí según la ley de Coulomb.

...