Laboratorio N°1. Fenómenos Electrostáticos

Laboratorio N°1. Fenómenos Electrostáticos

Marlly Tatiana Téllez Garcia mtellezgar@uniminuto.edu.co

Miguel Ernesto Castañeda Duran mcastanedad@uniminuto.edu.co

Nelson Castellanos Plazas ncastel1@uniminuto.edu.co

Ingeniería de Sistemas, Universidad Minuto de Dios - Física Eléctrica

06 de septiembres 2019-2

Resumen

En el desarrollo de la primera práctica de laboratorio, se analizó el comportamiento de las cargas mediante las técnicas de conducción e inducción, basadas en las métricas estándar de los elementos que componen el ejercicio y en base a los principios de fricción.

Palabras claves: Frotamiento, Contacto, inducción.

1. INTRODUCCIÓN

La electricidad estática es un fenómeno de corriente que todos hemos observado. Probablemente el caso más impresionante de la electricidad estática es el rayo.

Una carga estática positiva se crea cuando la transferencia de electrones deja al objeto con diferencia de electrones. Una carga estática negativa es el resultado de un exceso de electrones en el objeto. Las cargas estáticas pueden crearse frotando una varilla de vidrio con un paño de seda. La tela frota vigorosamente la varilla de vidrio. Algunos de los electrones de valencia del vidrio se convierten en electrones libres y se transfieren a la tela. La tela adquiere una carga negativa mientras la varilla de vidrio adquiere una carga positiva. Las cargas sobre vidrio y la tela tienden a permanecer estacionarias, de aquí el nombre de “Electricidad estática”

Un objeto que posea carga estática puede atraer otros objetos que no estén cargados. Esto ocurre porque el objeto cargado puede inducir una carga en la superficie del objeto descargado. Siendo la carga inducida la polaridad contraria a la del objeto cargado, es atraída hacia dicho objeto cargado. Si los dos objetos se tocan, parte de la carga positiva de uno que lo transfiere a la otra. Entonces ambos objetos están cargados positivamente y resultara una fuerza de repulsión. (Fowler, 1994, páginas. 8-9).

Existen tres formas básicas de modificar la carga neta de un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de la carga, que nos dice que la carga eléctrica no se crea ni se destruye, solamente se transfiere de un cuerpo a otro.

a. Frotamiento. En la electrización por fricción, el cuerpo menos conductor saca electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo quedando cargado negativamente y el que pierde electrones queda cargado positivamente.

b. Contacto. En la electrización por contacto, el que tiene exceso de electrones (carga –) traspasa carga negativa al otro, o el que tiene carencia de ellos (carga +) atrae electrones del otro cuerpo. Ambos quedan con igual tipo de carga.

c. Inducción. Al acercar un cuerpo cargado al conductor neutro, las cargas eléctricas se mueven de tal manera que las de signo igual a las del cuerpo cargado se alejan en el conductor y las de signo contrario se aproximan al cuerpo cargado, quedando el conductor polarizado. Si se hace contacto con tierra en uno de los extremos polarizados, el cuerpo adquiere carga del signo opuesto (Prooctava, 2009, página 12).

2. DETALLE EXPERIMENTAL

Materiales:

• Electroscopio
• Barras de: Vidrio y ebonita.
• Paño y tela de seda.
• Cable caima – caiman.

[pic 1]

Imagen 1. Materiales utilizados en el laboratorio.

Como se observa en la imagen 1, los elementos que se requirieron para llevar a cabo el montaje.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Procedimiento:

l. Frotar la barra de ebonita con el tallo del electroscopio. Observe que ocurre en el electroscopio mientras está frotando la barra. ¿Se carga el electroscopio?, ¿se cargar la barra?, ¿cómo es el signo de la carga de la barra respecto al de la carga del electroscopio? Haga un dibujo que muestre la distribución de las cargas.

[pic 2]

Imagen 2. Barra de ebonita (con carga negativa) acercándose al electroscopio (con carga neutra).

Al frotar la barra de ebonita con el tallo del electroscopio se modifican las cargas netas de los dos objetos, ya que por medio del frotamiento la ebonita tiene la propiedad de quedar cargada negativamente; por ende, se evidencia que mientras se realiza el procedimiento, se redistribuyen las cargas, ya que las laminillas del electroscopio quedan cargadas positivamente. Como se evidencia en la imagen 2.

[pic 3]

Imagen 3. Distribución de cargas por formación de la barra de ebonita

2.1 ¿Cómo puede descargar la barra y el electroscopio? Hágalo. Verifique que la barra está descargada. ¿Cómo lo verifico?

Para realizar el proceso de descarga de la barra y el electroscopio, basta con tocar con nuestras manos los dos elementos, debido a somos conductores por naturaleza.  Se puede evidenciar la acción en el electroscopio, ya que después de tener las laminillas abiertas al contacto se cierran quitando el exceso de carga como se muestra en la imagen 3.

[pic 4]

Imagen 4. Descarga del electroscopio.

1. Frote la barra con un paño. Observe que corre en el electroscopio mientras acerca la barra.

Al frotar la barra de ebonita con el paño, esta se carga debido a un exceso de electrones, por esta razón al acercar la barra al electroscopio ocurre el mismo fenómeno que en el punto 1, solo que como es este caso no hay contacto directo al acercar la barra de ebonita, las laminillas se repelen y al retirarla esta tiende a volver a su posición inicial, debido al fenómeno de carga por inducción

1. Frote nuevamente la barra, toque el tallo del electroscopio con ella y luego retírela ¿Qué observa?

Nuevamente al cargar la barra de ebonita y al tocar el tallo del electroscopio las laminillas se abren y al retirarla tiende a quedar en estado neutro.

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