Informe N°1 de Fisica III
Informe N°1 de Fisica III
Informe N°1 de Fisica III
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que
se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de
campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos
electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción
electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones
fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es
una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.
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OBJETIVOS
MATERIALES
- Péndulos de tecnoport
- Electroscopio
- Barras de acetato y vinilita
-Máquina de Wimshurst, modelo U15310.
- Generador de Van de Graaff
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FUNDAMENTO TEORICO
Se atribuye a Tales de Mileto (640-548 A.C.) haber observado que un trozo de ámbar frotado con
un paño o una piel adquiere la propiedad de atraer cuerpos livianos. W. Gilbert (1540 – 1603)
comprobó que no sólo el ámbar al ser frotado atraía cuerpos ligeros, sino también lo hacían muchos
otros cuerpos como el vidrio, la ebonita, la resina el azufre, etc. Cuando sucede esto se dice que el
cuerpo ha sido electrizado por frotamiento. Aceptamos que ha aparecido en ellos una “cantidad de
electricidad” o una cierta carga eléctrica que es la causante de las atracciones, o repulsiones entre
ellas. Existen dos tipos de cargas eléctricas. Se comprueba experimentalmente que cuerpos con
cargas eléctricas de igual tipo se repelen, mientras que los de tipo distinto se atraen. Los dos tipos
de cargas eléctricas existentes son denominadas cargas positivas y cargas negativas. A un cuerpo
que no esté cargado eléctricamente se le denomina cuerpo electrostáticamente neutro, en este
caso decimos que tiene igual número de cargas de ambos tipos.
(1) Disco de acrílico con placas de estaño El generador electrostático consta de dos discos de cristal
acrílico, de igual tamaño, montados sobre un eje horizontal, paralelamente, y con escasa distancia
entre sí.
(3) Barra de electrodos, Éstas se encuentran conectados con las barras de electrodos, cuyos
extremos tienen forma de doble esfera y entre las que se efectúa la descarga de chispas.
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(6) Conductor transversal con pinceles de metal La cara externa de los discos está ocupada
circularmente por hojas de estaño. Frente a cada disco, se ha fijado al eje un conductor transversal,
girable, con dos “pinceles” de metal, que frotan las hojas de estaño.
(7) Estribo con escobillas. Para la toma de corriente se emplean dos escobillas fijadas a un estribo,
en el extremo del listón de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable, y
debe ser de algunos milímetros.
Funcionamiento:
Bajo los pinceles, las cargas positivas o negativas de las hojas de estaño del disco 2 ejercen una
influencia sobre las del disco 1. Y estas, por otra parte, influencian las cargas de las hojas de estaño
del disco 2, cuando estas pasan por el pincel que se encuentra enfrente. Las cargas son entonces
absorbidas por las escobillas y se conducen, para su descarga, a las barras de electrodos o las
botellas de Leyden por medio de las esferas conductoras. La longitud de las chispas depende del
diámetro del disco.
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PROCEDIMIENTOS
A-1 Maquina de Wimshurst
08.- Descarga de punta (figura -04); colocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el
soporte, conectar la fuente de carga y transmitir la carga.
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12.- Tablero de destellos; (figura -08) colocar el tablero de destellos en el soporte, conectar las
fuentes de carga y aumentar lentamente el volumen de la carga suministrada.
13.- Danza eléctrica; ( figura -09) colocar el tablero de base sobre el soporte, colocar sobre él bolitas
de saúco de 5 a 8 unidades, y poner encima de la cubierta con electrodos esféricos invertida,
conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga suministrada.
14.- Aparato fumívoro; (figura – 10) colocar el tablero de base sobre el soporte, invertir sobre Este
la cubierta con electrodos de punta y conectar la fuente de carga. Hacer penetrar en la cubierta el
humo de un cigarro o de una vela de humo.
15.- Carril de rodamiento con bolas; (figura -11). Colocar sobre el soporte la placa de base, y el carril
de rodamiento de bolas. Al hacerlo, asegúrese de que la distancia del carril de rodamiento con bolas
no caiga hacia un lado. Coloca la bola, limpia y seca, sobre la placa de base de tal manera que entre
en contacto con el canto del electrodo esférico superior. Conectar la fuente de alimentación y
suministrar lentamente la carga.
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A-2 Máquina de Van Der Graff:
B. PÉNDULO ELÉCTRICO.
1. Acerque cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que está suspendida en el
péndulo eléctrico como muestra la ilustración 5.
2. Frote la barra de acetato con el paño de seda, luego acérquela a la esfera de tecnoport. Repita
la operación frotando la barra de vinilito.
3. Ponga frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los péndulos eléctricos. A
continuación frote la barra de vinilito con el paño de lana, luego toque a la esfera 1 y a la esfera 2.
4. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilito con el paño de
lana y toque la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con la barra de vinilito.
5. Asigne el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los pasos 3 y 4.
6. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego toque la esfera 1 y la esfera 2.
7. Frote nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego acérquela a la esfera 1 y esfera
2.
8. Acerque sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acerque sin tocar. La barra
de vinilito a la esfera 2.
9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo
está electrizado o no lo está. Acerque la barra de acetato previamente frotada con el paño de seda
a la esfera metálica del electroscopio.
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10. Manteniendo cerca de la esfera metálica, la barra de
acetato, coloque un dedo de su mano sobre la esfera.
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CUESTIONARIO
1.- ¿Cómo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de
tecnoport?, explique.
Por medio de la inducción magnética cargamos con carga positiva .O carga negativa a la de
la esfera de tecnoport. Lo acercamos lentamente a la máquina de Van de Graff cargada
negativamente y observamos si se atrae o repele
Carga de tecnoport
Atrae el tecnoport Positiva +
Repele el tecnoport Negativa –
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3.- Del experimento realizado, ¿Se puede deducir que tipo de carga se
traslada de un cuerpo a otro?
Si, para comprender que cargas se trasladan de un cuerpo a otro primero se debería haber
probado que tipo de carga posee el cuerpo, esto se puede lograr acercando una carga de
prueba (de carga
positiva y que sea
puntual) sise
repela entonces
el cuerpo posee
carga positiva
mientras si es
atraída el cuerpo
está cargada
negativamente.
Luego de haberlas
identificado
podemos deducir
que tipo de cargas
se trasladan,
estas cargas son
flujo de electrones que irán del cuerpo que está cargado negativamente (con exceso de
electrones) al cuerpo que está cargado positivamente (con déficit de electrones), una vez
concluida este proceso los cuerpos se neutralizaran.
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las cargas del primero y el cuerpo neutro .Como resultado de esta relación, la redistribución inicial
se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste. En
este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro,
pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente. Decimos entonces
que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con
signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.
EFECTO TERMOIÓNICO
Es la ionización producida por el calor. A altas temperaturas los electrones que vibran
cada vez más fuerte, pueden escapar del cuerpo; este quedará por tanto positivo. Ese
efecto es la base de la electrónica de válvulas.
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La carga que adquirirá la segunda esfera será de Q/2 debido a que ambas esferas están
hechas del mismo material y tienen el mismo volumen. Este proceso se llama electrización
por contacto.
𝑞1 𝑞2
=
𝑟1 2 𝑟2 2
Se tiene como información que carga de esfera 1 es Q y tiene un radio de 2r y piden hallar
la carga de la esfera 2 (q) de radio r.
Reemplazando datos:
Q q
2
= 2
(2r) r
q = Q/4
9.- En un experimento de electrostática se observa que la distancia entre
las esferas idénticas 1 y 2, inicialmente descargadas es de 12 cm,
(Ilustración 6). Luego de transmitirles la misma carga q a ambas esferas
estas se separan hasta 16 cm. ¿Cuál es el valor de esta carga, si la masa de
cada una de ellas es de 5 g y la longitud de los hilos en los que están
suspendidas las esferas es de 30 cm?
INCIO:
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Datos iniciales:
Bolas idénticas
dh= 30 cm Peso de las Bolas = 5g
Distancia entre las bolas = 12cm
Distancia del hilo = 30cm
d= 12 cm
Datos:
A d= 12 cm B
m= 2 cm m= 2 cm
D= 16 cm
Observaciones:
dh= 30 cm
α Hay 3 fuerzas que intervienen en el DCL de
la Bola “A”:
T o F=Fuerza de repulsión
F o T= Tension de la cuerda
A d=2cm o Mg=El peso de la bola
mg
F=T*sin 𝛼
F=mg*tan 𝛼
mg=T*cos 𝛼
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𝑘∗𝑞2 Donde
F=
Sabemos por Coulumb que la fuerza: 𝑑2 K=9*109
𝑘∗𝑞2
Respecto a nuestro problema sería la fuerza así: F=
(16∗10−2 )2
𝑘∗𝑞2
mg*tan 𝛼 =
Igualamos la fuerza hallada con la fuerza de la ley de Coulumb: (16∗10−2 )2
Tenemos:
m= 5g
g=9.8 m/s2
2 9∗109 ∗𝑞2
tan α = =0.067 5 ∗ 10−3 ∗ 9,8 ∗ 0,067 =
√302 −2 2
(16∗10−2 )2
Desarrollando la ecuación final, la carga que nos piden seria: q =9.66 *10−8 C
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11.- Que función cumple las botellas de Leyden en la máquina de
Wimshurst, explique detalladamente.
Mediante las botellas de Leyden se puede aumentar la chispa de energía acumulada ya que
son dos condensadores eléctricos cuya finalidad es almacenar las cargas que se separen
por acción de la maquina; adecuado para la alta tensión, con los frascos en el interior de las
placas conectados en forma independiente a cada una de las terminales de salida y
conectados con las placas exteriores entre sí.
Por lo tanto en el uso del generador electrostático como no se trabajó durante mucho
tiempo y no se concentró, por ende no pudimos observar el color no obstante si percibimos
el color a acre.
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APLICACIONES:
- Pararrayos
- Antena de televisión
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CONCLUSIONES
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B BIBLIOGRAFIA
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