PRODUCCIÓN DE CARGAS ELECTRICAS

PRODUCCIÓN DE CARGAS ELECTRICAS

I. RESUMEN:

La electrostática es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Los cuerpos cargados tienen la propiedad de atraer objetos de pequeñas masas, como la propiedad de reacomodación de las cargas.

Con la ayuda del generador de Van de Graff se pueden generar cargas eléctricos e identificar los campos que estas cargas producen, también observar el fenómeno de las descargas. Los materiales buenos conductores de electrones como es el caso de la jaula de Faraday, producen una anulación en sus cargas en su interior.

II. OBJETIVOS:

Producir cargas eléctricas sobre materiales por frotamiento.

Identificar los efectos que produce las cargas eléctricas.

Identificación de los campos eléctricos.

Electrización por contacto.

Utilizar el generador de Van de Graff para producir cargas.

III. FUNDAMENTO TEÓRICO:

La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.

Históricamente los fenómenos eléctricos y magnéticos se descubrieron y estudiaron de forma independiente, hasta que en 1861 James Clerk Maxwell unificó todos ellos en las cuatro ecuaciones que llevan su nombre.

En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el Culombio (C). Un Culombio es la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio.

La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los átomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones.

La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del electrón es:

La carga del electrón es una constante física fundamental. El protón tiene la misma cantidad de carga que un electrón pero con signo opuesto.

La fuerza es una magnitud vectorial, por lo tanto además de determinar el módulo se deben determinar dirección y sentido.

Entre dos o más cargas aparece una fuerza denominada fuerza eléctrica cuyo módulo depende del valor de las cargas y de la distancia que las separa, mientras que su signo depende del signo de cada carga. Las cargas del mismo signo se repelen entre sí, mientras que las de distinto signo se atraen.

IV. MATERIALES:

Barra de plástico

Péndulo electrostático

Generador de van de Graff

Fusible (foquito)

Electroscopio

Papel picado

Paño de lana

V. PROCEDIMIENTO:

A. Varilla de plástico y papel picado:

Primero, acercamos la varilla de plástico a los papeles picados; observamos que los papeles picados, se mantiene en su sitio, sin ningún cambio. Luego se frota la varilla con un paño de lana, y se le acerca al papel picado y se observa que estos papeles son atraídos por la varilla.

Sucede que cuando se frota la varilla de plástico contra la lana, se carga con electricidad estática, producida por las cargas eléctricas que se transmiten de este material a la varilla. Estas a su vez generan un campo electromagnético que atrae las partículas de papel.

B. Varilla de plástico y péndulo electrostático

Al acercar la varilla al péndulo electrostático se puede apreciar que no sucede nada, todo se mantiene igual. Cuando la varilla se frota con un paño de lana fuertemente, se pude apreciar que la bola del péndulo es atraída por la varilla.

Esto se debe que al frotar la varilla de plástico con el paño de lana, la primera adquiere carga negativa, mientras que el segundo, adquiere carga positiva, y al acercar la varilla electrizada a la bola neutra, se produce una redistribución de las cargas eléctricas en este último. La carga neta de la bola no varía, pero la mayor proximidad a las cargas negativas a la varilla hace que la bola sea atraída.

C. Varilla de plástico y electroscopio

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo.

Al poner en contacto la varilla con la bola de aluminio del electroscopio, todo se mantiene igual,

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