Este documento describe la elaboración de un electroscopio para determinar la presencia de cargas eléctricas. Se detalla el procedimiento para construir el electroscopio utilizando materiales como un frasco de vidrio, alambre de cobre y papel aluminio. Los resultados muestran que al acercar un objeto cargado, las hojas del electroscopio se separan debido a la repulsión entre cargas iguales.
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Este documento describe la elaboración de un electroscopio para determinar la presencia de cargas eléctricas. Se detalla el procedimiento para construir el electroscopio utilizando materiales como un frasco de vidrio, alambre de cobre y papel aluminio. Los resultados muestran que al acercar un objeto cargado, las hojas del electroscopio se separan debido a la repulsión entre cargas iguales.
Este documento describe la elaboración de un electroscopio para determinar la presencia de cargas eléctricas. Se detalla el procedimiento para construir el electroscopio utilizando materiales como un frasco de vidrio, alambre de cobre y papel aluminio. Los resultados muestran que al acercar un objeto cargado, las hojas del electroscopio se separan debido a la repulsión entre cargas iguales.
Este documento describe la elaboración de un electroscopio para determinar la presencia de cargas eléctricas. Se detalla el procedimiento para construir el electroscopio utilizando materiales como un frasco de vidrio, alambre de cobre y papel aluminio. Los resultados muestran que al acercar un objeto cargado, las hojas del electroscopio se separan debido a la repulsión entre cargas iguales.
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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
INGENIERA CAMPUS GUANAJUATO
90 Aniversario de la Escuela Superior de Ingeniera y Arquitectura 60 Aniversario de la Escuela Superior de Economa 50 Aniversario de la Escuela Superior de Enfermera y Obstetricia 40 Aniversario de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniera Ciencias Sociales y Administrativas
INTEGRANTES: ANDREA ABIGAIL VIURQUIS HURTADO. JAIME SOLORZANO. MATERIA: LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO.
TEMA: ELABORACIN DE ELECTROSCOPIO.
GRUPO: 3IV1. MAESTRO: OMAR VARGAS FERRO. FECHA: 03 DE FEBRERO DE 2014. RESUMEN: En este artculo se aborda la elaboracin de un electroscopio. Para ello, se tiene en cuenta la ley de Coulomb y ciertos principios bsicos del electromagnetismo. Este dispositivo se realizar mediante el empleo de ciertos materiales especficos y ciertas consideraciones que permitan la obtencin de buenos resultados. Adems, los generadores de carga se utilizan para evaluar el funcionamiento del dispositivo. INTRODUCCIN: A travs de esta prctica se busc que el alumno comprendiera como se utiliza un electroscopio adems de que identificara el tipo de cargas que estn interactuando en el mismo. As con esto pudo ver fsicamente que es lo que sucede cuando dos cargas tienen el mismo signo (se separan) o cuando las dos cargas tienen signo diferente (se atraen). Tambin pudo observar el mtodo de induccin elctrica el cual consta en acercar un objeto cargado a otro elctricamente neutro sin tocarlo, en este caso se acercaron varios objetos cargados a un alambre en estado neutral. Al hacer este procedimiento se separaban las cargas del alambre neutro ya que se movan hacia un extremo es decir si era un objeto positivamente cargado atrae las cargas negativas del alambre por lo cual en el otro extremo solo quedaban cargas positivas ocasionando que se repelieran. Adems tuvo conocimiento que depender del tipo de material del objeto que se le acercara, es la carga (positiva o negativa) desprendida por el mismo, por lo cual supo que se toman en cuenta las propiedades de las que est elaborado. Finalmente corroboro que si este objeto elctricamente cargado con el mismo signo lo puede estabilizar conectndolo a tierra ya que se est haciendo contacto con el mismo. MARCO TERICO: Electroscopio: las fuerzas pueden actuar a travs del espacio e incluso producir un efecto cuando no hay contacto fsico entre los objetos involucrados. Entre estas fuerzas encontramos la fuerza elctrica la cual interactan en el campo elctrico. Existen instrumentos de medida para determinar la presencia de cargas elctricas como es el electroscopio. Propiedades de la carga elctrica: 1. Existen dos tipos de carga elctrica: carga positiva y carga negativa. Las cargas de igual signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen. Esto implica que la carga tiene una tendencia natural a ser trasferida ent re materiales diferentes. 2. La carga elctrica siempre se conserva. Esto significa que, cuando dos objetos inicialmente neutros son cargados al ser frotados entre s, la carga no se crea en el proceso. Los objetos se cargan debido a que la carga negativa se carga de un objeto a otro. Un objeto gana cierta cantidad de carga negativa, mientras que el otro pierde una cantidad igual de carga negativa y por lo tanto queda con carga positiva. 3. Por ltimo, se dice que la carga est cuantizada, lo cual significa que la carga se presenta en la naturaleza como paquetes discretos. Campo elctrico: l campo elctrico existe en la regin del espacio que rodea un objeto cargado. Cuando un objeto cargado entra a esa regin, el campo es el que ejerce una fuerza sobre el segundo objeto cargado.
Electroscopio: El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas elctricas y su signo. Este instrumento permite detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenmeno de separacin de cargas por induccin. El electroscopio sencillo consiste en una varilla metlica vertical que tiene una bolita en la parte superior y en el extremo opuesto dos lminas de oro muy delgadas. La varilla est sostenida en la parte superior de una caja de vidrio transparente con un armazn de metal en contacto con tierra. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsin electrosttica se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las lminas, al perder la polarizacin, vuelven a suposicin normal. Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga elctrica de un objeto aproximndolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto est cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos. Un modelo simplificado de electroscopio consiste, en dos pequeas esferas de masa m cargadas con cargas iguales q y del mismo signo que cuelgan dedos hilos de longitud l, tal como se indica la figura. A partir de la medida del ngulo que forma una esfera con la vertical, se puede calcular su carga q.
Sobre cada esfera actan tres fuerzas: el peso Mg, la tensin de la cuerda T y la fuerza de repulsin elctrica entre las bolitas F.
En el equilibrio: y
Modelo simplificado del electroscopio. Dividiendo (1) entre (2) miembro a miembro, se obtiene:
Midiendo el ngulo se obtiene, a partir de la frmula anterior, la fuerza de repulsin F entre las dos esferas cargadas.
Segn la ley de Coulomb:
Dnde:
Y como
y entonces
Entonces, como L se conoce y F ha sido calculado, despejando q se obtiene:
PROCEDIMIENTO: Para esta prctica generamos un electroscopio sencillo con el fin de determinar la presencia de cargas elctricas. Para su elaboracin utilizamos los siguientes materiales: un frasco de vidrio, un alambre rgido de cobre, plastilina, pedazos de aluminio, regla de acrlico. Una vez que tuvimos los materiales comenzaremos a construir el instrumento. Primero lijamos los extremos del alambre de cobre, y formamos un gancho para colocar pedazos de papel aluminio; despus utilizamos la plastilina como tapadera para el frasco, poniendo en alambre en el centro. Luego agarramos dos laminillas de papel aluminio, muy delgadas, en la parte donde se forma el cancho del alambre de cobre (procurando que tuvieran el espacio suficiente para moverse dentro del frasco, y un espacio entre ellas).
RESULTADOS: En la prctica se observaron los siguientes resultados: Se observa que si los extremos del alambre de cobre no estn completamente aislados no funciona el electroscopio.
Al acercar la regla previamente cargada elctricamente con tela (la regla se cargara negativamente) al electroscopio, se produce un campo elctrico, las placas se cargaron elctricamente con el mismo signo lo cual genero una fuerza de repulsin entre ellas haciendo que se separaran a una determinada distancia. 1. Qu le pasa a las hojas del electroscopio? R= Se separan a causa de la ley de Coulomb cargas iguales se repelan (se separan), cargas diferentes se atraen.
2. Qu tipo de carga tienen las hojas? R= Negativa, al tener contacto el electroscopio con la regla previamente cargada elctricamente, la parte superior del alambre de cobre queda con cargas positivas y la parte inferior con cargas negativas, es por eso que las laminillas se repelen al tener el mismo signo.
3. Discuta una forma de dejar carga en el electroscopio sin que se haga contacto y descrbala. R= Es carga por induccin es cuando, la presencia de una carga cercana hace que los electrones se junten o dispersen, aun sin contacto fsico.
4. La carga del electroscopio es positiva o negativa? Explica cmo puedes saberlo. R= Negativo, debido a que las cargas positivas suben al electroscopio.
5. Carga la regla mediante friccin frotndola con diferentes materiales y trata de cargar el electroscopio por induccin, si lo logras explica como lo hiciste y si no lo logras explica cul sera la causa. R= Depende mucho del material con el que se frote la regla, ya que lo frotamos con madera y no funciono igual que cuando lo frotamos con la tela.
CUESTIONARIO:
1.- Explique otras formas de producir electricidad. R= Existen 6 formas de obtener electricidad las cuales son: FRICCIN: Al frotar dos cuerpos entre s, se genera la suficiente energa para liberar electrones de un cuerpo a otro, por ejemplo: al frotar una barra de vidrio con un pao. CALOR: Al aplicar calor a dos metales diferentes, los electrones del cobre se transfieren a los tomos del zinc y en sus extremos se obtiene un voltaje. Ejemplo.: Termopar. MAGNETISMO: Cuando un conductor atraviesa un campo magntico, las lneas de fuerza de ste impulsan electrones de los tomos del conductor a uno de sus extremos. Por ejemplo: el generador. LUZ: El material fotosensible libera electrones al recibir la energa en forma de fotones de la luz y acumula un voltaje en sus extremos. Ejemplo: la Celda fotovoltaica ACCION QUMICA: Al reaccionar el cobre con el electrolito, transfiere electrones a los radicales y stos los llevan hasta el zinc, para obtener una diferencia de potencial entre ambos. Ejemplos: las bateras, pilas, etc. PRESION: Al presionar un cuarzo los electrones se liberan y se desplazan a la cara opuesta del cristal, a este fenmeno se le llama efecto Piezoelctrico.
2.- Explique 5 aplicaciones de la electricidad esttica. R=Las cargas electrostticas se usan: En los pararrayos. En el plstico adherente, como los que emplean para envolver la carne. En algunas operaciones de pintura por rociado. En precipitaderos electrostticos que sirven para mover partculas de polvo en el aire. Se usa en xerografa donde un pigmento de polvo (tinta seca o tner) se fija en las reas cargadas previamente haciendo visible la imagen impresa. En aviacin, al aterrizar un avin por seguridad se debe proceder a su descarga.
3.- Explique el funcionamiento de un pararrayos. R= Consiste en una varilla metlica situada en la parte superior de un edificio de gran altura, cuando una nube con abundancia de cargas elctricas se aproxima a un edificio alto equipado con un pararrayos conectado a tierra, las cargas de un signo opuesto son atradas desde la tierra a la punta de la varilla, donde la intensidad de campo elctrico es mxima. Cuando la intensidad del campo elctrico excede la rigidez dielctrica del aire hmedo, ocurre la ruptura y se ioniza el aire cerca de la punta, convirtindose en conductor. Las cargas elctricas de la nube se descargan entonces de manera inofensiva a tierra a travs de un camino conductor. Ya hemos comentado que normalmente las nubes de tormenta tienen su base cargada negativamente, mientras que la regin de tierra que se encuentra debajo de ellas, por efecto de induccin electroesttica, presenta carga positiva. Las cargas negativas de la nube se repelen entre s y son atradas por las cargas positivas de la tierra. Puesto que el pararrayos est conectado a tierra, sus electrones son repelidos por los de la nube con lo que queda cargado positivamente al igual que la tierra bajo la nube.
4.- Explique al menos dos dispositivos que generan electricidad esttica y su funcin. R=Los generadores de electricidad esttica son mquinas que producen altsimas tensiones con una muy pequea intensidad de corriente. Ejemplos de tales generadores son el electrforo, la mquina de Wimshurst y el generador de Van de Graaff. El generador de Kelvin es un dispositivo con el cual se puede generar y almacenar electricidad esttica y, finalmente, hacer saltar una chispa entre dos cables.
5.- Explique la ley de coulomb. R= La ley de Coulomb nos dice que la fuerza que acta sobre una carga Q 2 debido a la presencia de otra carga Q 1 es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y pueden ser repulsivas o atractivas dependiendo de sus cargas, por lo tanto depender las cargas que contengan para saber con qu fuerza estn interactuando las mismas y a su vez debido a la fuerza depender que tanta distancia se atraen o se repelen.
CONCLUSIONES: El material usado como tapa del recipiente influye en el comportamiento del sistema. Si esta no presenta baja permisividad, se observa que el sistema no funciona correctamente, puesto que afecta la trayectoria de la carga a travs del alambre. Si fijamos la respuesta del electroscopio como la separacin de las placas, se puede observar que se obtiene una mejor medicin o una mejor respuesta siestas son simtricas. Al observar que las placas de aluminio se separaron se puede determinar que la carga de la regla tiene el mismo tipo de carga que las lminas de aluminio.
El tamao de las placas debe estar acorde con el grosor del alambre; con el objetivo de que el sistema no se descompense, pues habra prdida de carga por distribucin de esta en los materiales.
BIBLIOGRAFA: [1]. Serway, Raymond A; Faunghn, Jerry s.Fisica. Editorial Thomson. Sexta edicin.
