Universidad de

Guadalajara

Centro Universitario de
Ciencias Exactas e Ingenieras

PRCTICA 1
CARGA ELCTRICA Y FORMAS DE
ELECTRIZACIN

Profesor: Avia Ramirez Eduardo

Integrantes del equipo:

Delgadillo Gutirrez Abraham
Gmez Vzquez Noelly Giselle
Rivera Contreras Griselda
Rojas Gutirrez Nidia Samantha
Ubiarco Iiguez Lucero Esmeralda
ndice

INTRODUCCIN...................................................................................................3
MARCO TEORICO................................................................................................4
TOMO Y CARGA..................................................................................................4
ELECTRIZACIN...................................................................................................4
CONDUCCIN DE CARGA EN MATERIALES...............................................................5
CUANTIFICACIN DE LA CARGA..............................................................................5
INVARIANCIA RELATIVISTA......................................................................................5
PRCTICA 1: CARGA ELCTRICA Y FORMAS DE ELECTRIZACIN..............6
OBJETIVO GENERAL.........................................................................................6
OBJETIVOS ESPECIFICOS...............................................................................6
ANTECEDENTES...............................................................................................6
MATERIAL NECESARIO.....................................................................................6
DESARROLLO....................................................................................................7
CONCLUSIONES................................................................................................12
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...................................................................13

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Laboratorio de electromagnetismo
Introduccin
En la prctica nmero uno veremos cmo funcionan varios de los trminos que vimos en el curso de
electromagnetismo, por ejemplo: tipos de cargas, diferentes maneras de cargar positiva o
negativamente objetos, o aparatos de los que llegamos a escuchar hablar que sirven para medir la
corriente.
Pondremos a prueba los conocimientos adquiridos y la aplicacin de estos. Entre los
aparatos a utilizar esta el electroscopio, tres diferentes (electrnico y dos ms caseros) y las
campanas de franklin.
A travs del razonamiento lgico y la utilizacin de los aparatos ya mencionados daremos
explicacin a fenmenos electromagnticos, e incluso seremos capaces de medir los campos y la
corriente que circula a travs de algunos objetos.

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Laboratorio de electromagnetismo
MARCO TEORICO
La carga elctrica es una propiedad intrnseca de algunas partculas elementales. Los cuerpos de la
naturaleza reaccionan a las cargas elctricas y estas a su vez reaccionan entre s, las cargas del
mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen, existen dos tipos de cargas elctricas
llamadas carga positivas y cargas negativas.

tomo y carga
La carga elctrica es una propiedad fundamental de la materia. La carga elctrica est asociada con
partculas que constituyen el tomo: el electrn y el protn. El simplista modelo del sistema solar del
tomo se asemeja en su estructura a los planetas orbitando alrededor del sol. Los electrones son
considerados como orbitando un ncleo que contiene la mayora de la masa del tomo en la forma de
protones y partculas elctricamente neutras llamadas neutrones. La fuerza centrpeta que mantiene a
los planetas en orbitas alrededor del sol es proporcionada por la gravedad. De manera similar, la
fuerza que mantiene los electrones en rbita alrededor del ncleo es la fuerza elctrica. Sin embargo
hay distinciones importantes entre las fuerzas gravitatorias y elctricas.
Una distincin bsica es que solo hay un tipo de masa en la naturaleza, y se sabe que las
fuerzas gravitatorias son solo atractivas. Sin embargo, la carga elctrica existe en dos tipos
distinguidas por el tipo: (+) positiva y (-) negativa. Los protones llevan una carga positiva y los
electrones una negativa. Las diferentes combinaciones de los dos tipos de carga pueden producir
fuerzas elctricas atractivas y repulsivas.
Las direcciones de las fuerzas elctricas cuando las cargas interactan entre s, estn dadas
por el siguiente principio, llamado ley de las cargas o ley carga-fuerza: Cargas iguales se repelen
entre s, y cargas desiguales se atraen entre s.
Al tratar con cualquier fenmeno elctrico, otro importante principio es el de la conservacin
de la carga: La carga neta de un sistema aislado permanece constante.
La carga se da debido al intercambio de electrones, ya sea por distintos mtodos, cuando el
cuerpo gana electrones, es decir, cuando este tiene un exceso de electrones este se hallara cargado
negativamente, de lo contrario este tendr una deficiencia de ellos y estar cargado positivamente.

Electrizacin
Para cargar un cuerpo se pueden aplicar distintos mtodos ya sea por contacto, induccin o friccin
estas formas de cargas son las siguientes:
La carga por friccin es cuando dos cuerpos son frotados y estos se transfieren electrones o
iones de un cuerpo al otro. Cuando esto ocurre uno de estos cuerpos tendr un exceso de electrones
mientras que el otro tendr un dficit de ellos.
El que tenga un exceso de electrones se considera que esta cargado negativamente y el que
tenga un dficit de ellos estar cargado positivamente.
La carga por contacto es cuando un cuerpo ya se encuentra cargado ya sea negativamente o
positivamente, si este cuerpo llegara a tocar otro cuerpo cuya carga sea neutra la carga de este se le
transfiere. Hay que afirmar que esto tambin depende mucho de si el cuerpo es un buen conductor, si
este lo es esa carga se dispersara hacia todas las partes de la superficie del cuerpo que se encuentra
neutro, debido a que las cargas del mismo tipo se repelan. Si se presentara el caso de que el cuerpo
cuya carga es neutra no es un buen conductor, lo ms posible es que abra que tocar a ese cuerpo en
distintos puntos para as poder cargarlo.
La carga por induccin es un proceso de cargar elctricamente un objeto sin tener contacto
con l. Un ejemplo de este proceso es si tenemos dos esferas cada una de ellas con cargas neutras y
estn entre ellas haciendo contacto. Luego si tuvisemos por ejemplo una varilla con carga positiva, y
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Laboratorio de electromagnetismo
la pusiramos cerca de las esferas, llammosla A sucedera que os electrones libres de las esferas
serian atrados y dejaran a la otra esfera con una carga excesiva positiva y la esfera A quedara con
una carga negativa.
Al final se vera que cada esfera tendra la misma magnitud de carga y los signos opuestos.

Conduccin de carga en materiales

Conductores: es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad
transmite sta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o
compuestos con electrones libres que permiten el movimiento. Se llaman conductores elctricos a los
materiales que puestos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite sta a todos los
puntos de su superficie. Los mejores conductores elctricos son los metales y sus aleaciones.
Aislantes: Material con escasa capacidad de conduccin de la electricidad, utilizado para
separar conductores elctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario
determinadas partes de los sistemas elctricos que de tocarse accidentalmente cuando se
encuentran en tensin pueden producir una descarga. Los ms frecuentemente utilizados son los
materiales plsticos y las cermicas. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de
potencial que se establece entre las bandas de valencia y conduccin que dificulta la existencia de
electrones libres capaces de conducir la electricidad a travs del material. Para ms detalles ver
semiconductor.

Cuantificacin de la carga
En trminos actuales se dice, que la carga q esta cuantizada, donde q es el smbolo estndar
utilizado para la carga. En el experimento de Millikan se encontr que la unidad fundamental de la
carga es:

e= 1.602 * 10-19 C (i)

Cualquier carga q debe ser un mltiplo entero de esta unidad fundamental. Esto es:
Q= Ne, para todo N Z

Invariancia relativista
La magnitud de la carga, medida en diferentes sistemas inerciales de referencia, resulta ser igual. Por
consiguiente, la carga elctrica es una invariante relativista. De esto se sigue que la magnitud de la
carga no depende de su estado de movimiento o reposo.

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Laboratorio de electromagnetismo
PRCTICA 1: CARGA ELCTRICA Y FORMAS DE ELECTRIZACIN
OBJETIVO GENERAL.
El alumno ser capaz de determinar la trasferencia de carga que puede ocurrir entre dos objetos.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.
El alumno ser capaz de:
a) Cargar elctricamente cuerpos por: friccin, contacto e induccin
b) Descargar elctricamente cuerpos por conduccin e ionizacin
c) Explicar algunos de los fenmenos relacionados con la carga elctrica.
d) Determinar la polaridad de un cuerpo cargado.
e) Medir la carga contenida en una esfera.

ANTECEDENTES
Previo a la realizacin de la prctica, el estudiante deber investigar acerca de los siguientes temas:
a) Cuantizacin de la carga.
b) Carga elemental.
c) Conservacin de la carga.
d) Definicin de carga elctrica.

MATERIAL NECESARIO
a) Electrmetro con accesorios.
b) Separados de carga.
c) Esferas conductoras con soporte aislante.
d) Electroscopio.
e) Barras: vidrio, ebonita, plstico, madera y hierro.
f) Multmetro con opcin para medicin de capacitancia.
g) Mquina de Wimhurst con accesorios.
h) Frotadores: piel, seda, plstico y franela.
i) Encendedor.
j) Esfera conductora de 38mm de dimetro.

Figura1.1 Figura 1.2

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 Figura1.3 Figura 1.4

DESARROLLO

El profesor dar las instrucciones necesarias y suficientes para el manejo y utilizacin correcta de los
materiales y equipos.

a) Con ayuda del profesor, conecte las puntas de prueba de electrmetro a la jaula de Faraday
como se indica en la figura 1.1. Cercirese de que antes de su uso, el sistema se encuentre
descargado, el electrmetro se encuentre en el mximo rango y ajustado en 0 V.

1. PROCESOS DE CARGA.

a) Frote cada una de las barras disponibles con los diferentes frotadores y acerque cada una de
estas a la jaula de Faraday como se indica en la figura 1.5, anotando sus observaciones en la
siguiente tabla.

Frotador Barra Signo

Seda Vidrio +6
Piel Ebonita -5
Piel Plstico +4
Plstico Madera 0
Franela Hierro 0 Figura 1.5

Pregunta
Tabla 1.1 1
Cules barras adquirieron carga positiva? Cules
carga negativa? Y Cules no se cargaron?
Adquirieron carga positiva: el vidrio y el plstico, en cambio la ebonita adquiri carga negativa. La
madera y el Hierro no se cargaron.

Pregunta 2
Por qu ocurri esto? Explique.
Porque existen materiales con menor conductividad que otros, tal es el caso de la madera que no
obtuvo ningn tipo de carga en el experimento

b) Frote entre si los separadores de carga y acrquelos a la jaula de Faraday, uno a la vez, en la
misma posicin y a la misma altura, anotando la lectura del electrmetro.

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Pregunta 3
Durante el proceso de friccin, se crea la carga elctrica? Explquelo en base al experimento
anterior.
Un separador sede electrones y el otro los adquiere.

c) Frote entre s los separadores de carga y acrquelos a la jaula de Faraday en la misma

posicin, frente a frente (muy prximos entre s pero sin contacto entre ellos), anotando la
lectura del electrmetro. Figura 1.6

Figura 1.6

Pregunta 4
Qu concluye de la experiencia anterior?
Se comporta como un dipolo.

d) Mediante una barra previamente cargada, toque una de las esferas conductoras con soporte
aislante y acerque est a la jaula de Faraday.

Pregunta 5.
Qu tipo de carga adquiere la esfera conductora? Qu fue lo que ocurri?
Adquiri carga positiva a travs de contacto con el material previamente cargado
e) Frote la barra de plstico contra un trozo de piel y acerque sta a las esferas conductoras que
se encuentran en contacto entre s como se muestra en la figura 1.7, enseguida separe las
esferas en presencia de la barra y luego acerque cada una de ellas (una a la vez), a la jaula
de Faraday

Figura 1.7

f) Represente mediante un dibujo lo que ocurri en el experimento anterior.

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Laboratorio de electromagnetismo
 Figura 1.8
Pregunta 6
Qu concluye de la experiencia anterior?
Las esferas se polarizan.

g) Usando el mtodo de carga por induccin, cargue una de las esferas con polaridad
positiva. Mediante un dibujo, indique y explique cmo lo logr?

2. PROCESOS DE DESCARGA. Figura 1.9

a) Mediante la barra de plstico frotada contra un trozo de piel, cargue el electroscopio,

enseguida descargue ste mediante el mtodo de conduccin (mediante un cable a tierra o tocndolo
con la mano).

b) Repita la actividad anterior y descargue ahora el electroscopio mediante el mtodo de

ionizacin (aproximando la flama del encendedor o cerillo a la pieza metlica de la parte superior del
electroscopio).

Pregunta 7
Haciendo referencia a la experiencia anterior, explique Cmo ocurren los procesos de descarga por
conduccin y por ionizacin?
Por conduccin se debe a que habr transferencia de electrones libres desde el cuerpo que los posea
en mayor cantidad hacia el que los contenga en menor proporcin y mantenindose este flujo hasta
que la magnitud de la carga sea la misma en ambos cuerpos. Y por ionizacin implica que se
descargue debido a partculas ionizadas

3. MEDICIN DE LA CARGA.
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 a) Con ayuda del profesor, mida la capacitancia combinada del electrmetro y de la jaula de
Faraday, tomando nota de la capacitancia medida.

b) Cargue la esfera conductora con hilo de nylon (de 38 mm de dimetro), y soportndola de

ste, transfiera la carga de la esfera a la jaula de Faraday, tal y como se indica en la figura
1.10 note la lectura del electrmetro.

Figura 1.10
Pregunta 8
Cmo determinara la carga en la esfera?
Positiva.

Pregunta 9
Cul es la carga que contena la esfera?
+5

Pregunta 10
Qu exceso o defecto de electrones contena la esfera?
Defecto.
4. EXPERIMENTOS ELECTROSTTICOS.

a) Accione la mquina de Winshurst y determine la polaridad de cada uno de los electrodos

esfricos de la mquina.

Pregunta 11
Qu polaridad tiene cada uno de los electrodos? Cmo la determin?
Derecho +
Izquierdo -

1. Con ayuda del profesor, conecte cada uno de los accesorios disponibles para la mquina de
Winshurst como se muestra en la figura 1.11.

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Laboratorio de electromagnetismo
 Figura 1.1

Pregunta 12
Qu es lo que ocurri en cada uno de los accesorios utilizados? Explique.
Las tiras metlicas se cargaron elctricamente y se elevaron de estar en una posicin en reposo
vertical a una posicin horizontal y vertical en sentido contrario.

APLICACIONES.
Algunas de las aplicaciones de la electrosttica las encontramos en los precipitadores electrostticos
para el control de la contaminacin ambiental, as como en los procesos de pintura mediante efectos
electrostticos.

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CONCLUSIONES

La prctica numero 1 nos permiti revisar y comprobar un poco de lo que son las cargas elctricas y
como pueden ser medidas de diferentes maneras. As como tambin nos dej observar y analizar las
trasferencias de carga, o sea de electrones.
Lo primero que se realizo fue la actividad de cargar diferentes objetos frotndolos con
diferentes tipos de materiales, y observando que tipo de carga adquiran y una vez cargados,
observar cual haba sido el fenmeno que se haba presentado en el objeto a estudiar
Tambin en este trabajo se pudo observar y comprender, varios sucesos fsicos, como fue
especficamente la transferencia de cargas y el intercambio de electrones, donde llegamos a la
conclusin que partculas diminutas, conocidas como electrones, contenidas en los tomos, son las
causantes de generar cargas elctricas.
Un principio de la electrosttica es la conservacin de la carga elctrica. Segn este
principio, los electrones no se crean ni se destruyen, se redistribuyen de un material a otro. De esta
manera, se tiene que los electrones que pierde un cuerpo, son ganados por otro. Y gracias a las
prcticas que estuvimos realizando pudimos comprobar que un cuerpo cargado elctricamente influye
sobre otro cuerpo o carga. Cuando esto sucede, se dice que ejerce una fuerza elctrica. La primera
investigacin acerca de las fuerzas elctricas fue por Coulomb. Y en este trabajo pudimos corroborar
un poco de sus estudios.
En general el tema, fue muy interesante para el todo equipo, por el cual nos agrad mucho el
haber podido, aprender y comprender ms, aun cuando tenamos una visin distinta sobre el tema,
en el cual ahora podemos decir, que comprendemos en una expectativa buena.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

La naturaleza de las cosas, volumen 2, Susan M. Lea, John Robert Burke, Thomson
editores, 1999.

Fsica universitaria, volumen 2, undcima edicin, Sears, Semansky, Young y Freedman,

Addison Wesley, 2004.

Artculos relacionados (Internet).

Olivos y D. Castro, Fsica electricidad para estudiantes de ingeniera, 1ra Edicin, Ediciones
Uninorte (2008).

J. wilson y A. Buffa , Fsica , 5ta Edicin , Pearson Educacion (2003).

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