UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

FENOMENOS ELECTROSTATICOS
Apellidos y Nombres:
• Cruz Velásquez Abiud Jared

Curso:
• Física General II

DOCENTE:

• Abanto Gonzales Denis Manuel

CICLO:

• III

AÑO:

2023
TRUJILLO-PERÚ
 I.- OBJETIVOS

_ Demostrar la presencia del campo eléctrico

_ Detectar la presencia de la carga eléctrica en objetos

II.- RESUMEN

La electrostática es la rama de la física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los
cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en
equilibrio. En este documento además de dar a entender los fundamentos principales de este
interesante tema los aplicaremos para conseguir los objetivos propuestos. Para ello se hizo una serie de
pruebas donde se evidencio varios principios de la electrostática.

III.- FUNDAMENTO TEORICO

• Electrostática: La electrostática es una rama de la Física que estudia los efectos producidos en
los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas, o lo que es lo mismo, el
comportamiento de las cargas eléctricas en situación de equilibrio. Dicha carga eléctrica es la
responsable de los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los
cuerpos que la poseen (Coluccio Leskow, 2022). La electrostática surgió mucho antes de que se
comprendiera que la electricidad y el magnetismo son fenómenos emparentados y que deben
estudiarse conjuntamente. Los antiguos griegos ya habían notado los extraños fenómenos que
surgían de frotar un trozo de ámbar con lana u otros tejidos, y cómo atraían objetos
pequeños con electricidad estática. La formulación de la Ley de Coulomb en el siglo XVII y de las
Leyes de Maxwell en el siglo XIX dio forma definitiva a esta disciplina de la física y sentó las bases
para su inclusión en el estudio formal del electromagnetismo. El objeto de estudio de la
electrostática es la electricidad estática, definida como el fenómeno producido entre dos
cuerpos que han acumulado una carga eléctrica, ya sea por inducción o por fricción.
• Carga eléctrica por frotación: Determinados objetos pueden cargarse eléctricamente tras ser
frotados el uno contra el otro, ya que este contacto despoja de los electrones externos a uno y
los transfiere al otro. Un objeto queda, entonces, cargado electronegativamente, mientras que
el otro queda cargado electropositivamente.
• Carga por fricción: En el proceso de carga por fricción, al frotar ciertos materiales aislantes con
tela o piel, resultan cargados eléctricamente mediante una transferencia de carga. Por ejemplo,
si una barra de caucho duro se frota con piel, adquirirá una carga neta negativa; al frotar una
barra de vidrio con seda, la barra adquirirá una carga neta positiva. Este proceso se llama carga
por fricción. La transferencia de carga se debe al contacto entre los materiales, y la cantidad de
carga transferida depende, como podría esperarse, de la naturaleza de los materiales
implicados. Si toca un objeto metálico, como la perilla de una puerta, es probable que sienta una
chispa. Conforme su mano se aproxima, la perilla se carga positivamente y, por lo tanto, atrae
los electrones de su mano. Conforme se desplazan, chocan con los átomos del aire y los excitan,
emitiendo luz conforme pierden excitación (es decir, energía). Esta luz se ve como la chispa de
un “mini relámpago” entre su mano y la perilla.
• Carga eléctrica por inducción: Este mecanismo de carga eléctrica estática no requiere del
contacto entre los materiales. Si un material está eléctricamente cargado con carga negativa y se
lo acerca a un cuerpo eléctricamente neutro, los electrones de este último se sentirán repelidos
por el exceso de electrones en el primer cuerpo y se moverán dentro del material hasta ubicarse
lo más alejados posible del cuerpo cargado.

• La Ley de coulomb: La ley de Coulomb señala que la fuerza F (newton, N) con que dos carga
eléctricas Q y q (culombio, C) se atraen o repelen es proporcional al producto de las mismas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (metro, m) que las separa.

(1)

• Jaula de Faraday: El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el

interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto
se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se
polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo
electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se
ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al
campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

FIGURA N°1
• Generador de Van den Graaff: Van de Graaff ideó este generador de corriente constante, que
lleva su nombre, con el propósito de crear diferencias de potencial muy altas y poder acelerar partículas
cargadas. En la actualidad se emplea tanto para este fin como para demostraciones de física. De una
manera muy simple y genérica, se puede decir que funciona haciendo llegar cargas o extrayéndolas de a
la superficie interior de un conductor mediante una correa transportadora. El generador admite varias
construcciones posibles, el que nosotros vamos a fabricar se denomina auto excitado porque para
funcionar no necesita de un aporte de cargas desde el exterior (Aparece descrito en la figura). En él, la
polea superior y la correa, por fricción, adquieren cargas iguales pero de diferente signo, cómo se
carguen cada uno de ellos depende del material del que están hechos (de acuerdo con la escala
triboeléctrica). En nuestro caso, la polea se carga negativamente, por ser de teflón, en tanto que la
correa lo hace positivamente. Las cargas de la correa y la polea son iguales y de signo contrario pero el
campo es más intenso en el caso de la polea puesto que la superficie por la que se reparte la carga es
mucho más pequeña. Por este motivo, si se coloca un peine metálico muy próximo a la superficie de la
corre, a la altura del eje, se establece un fuerte campo entre los hilos del peine y la superficie de la
polea, de modo que el aire entre ellos se ioniza, volviéndose conductor y permitiendo el paso de cargas
positivas desde el peine hacia la polea. Lo que sucede es que en el camino se encuentran con la correa
donde se depositan, esto cancelaría el campo momentáneamente, pero como la correa se mueve, las
cargas son llevadas hacia abajo y el proceso se inicia nuevamente. Dado que el peine está unido a la
cara interior del conductor, se están extrayendo cargas positivas de él, de modo que su superficie queda
cargada negativamente. Las cargas positivas son transportadas, como ya hemos dicho, por la correa
hacia abajo. Allí, se encuentran con otro peine metálico, colocado muy próximo a la correa y conectado
a tierra. Como entre la correa y el peine se establece una diferencia de potencia, las cargas positivas van
saltando al peine y de este modo no se produce una acumulación de carga en la correa. La polea
inferior, en nuestro caso al ser de aluminio recubierta de PVC, no se carga por fricción y no juega un
papel más que puramente mecánico.

Figura N°2
• Campo eléctrico: Se define como la fuerza eléctrica Fe , que actúa sobre una carga de prueba
positiva qO, colocada en un punto en el espacio, dividida entre la magnitud de la carga de prueba qO .

(2)
• Electroscopio: es un aparato sencillo, fácil de construir, que permite demostrar la presencia de
cargas eléctricas y comparar sus signos. Existen diferentes versiones, la más popular usa dos láminas
metálicas delgadas unidas a un cuerpo conductor, muchas veces una esfera. Se suele insertar el
conjunto en un bote de vidrio o un matraz para aislarlo del exterior. La demostración más sencilla
consiste en cargar la esfera externa tocándola con un cuerpo cargado, como una varilla de vidrio que se
ha frotado con un tejido o un trozo de papel. La varilla se carga electrostáticamente y al tocar la esfera
parte de la carga pasa a ésta. A su vez parte de la carga pasa a las láminas, que al tener cargas de igual
signo se separan por repulsión electrostática. El ángulo de separación depende de la carga acumulada.
Si a continuación tocamos la esfera con otro cuerpo cargado de forma apreciable podemos ver si las
láminas se juntan o no, lo que dependerá de si la carga del cuerpo es del mismo signo o distinto que la
que almacenaba el electroscopio. Podemos también usar el electroscopio para observar el efecto de la
separación de cargas y la carga por inducción. Si acercamos un cuerpo cargado a la esfera conductora
esta, en particular la zona más cercana al cuerpo acumulará una carga neta de signo opuesto al del
cuerpo. Si el conjunto de los conductores del electroscopio era inicialmente eléctricamente neutro las
láminas adquirirán una carga neta de signo opuesto al de la esfera y se separarán.

FIGURA N°3
III.- Instrumentos y Materiales

INSTRUMENTOS MATERIALES

_ Generador de Van den Graaff _ Jaula de Faraday

_ Esferas
_ Varilla de metal
_ Electrómetro

FIGURA N°4

FIGURA N°6
FIGURA N° 5
IV-. Montaje Experimental

En el informe que hice lo que estoy detallando es una serie de experimentos hechos en
el laboratorio donde se experimento como la electricidad tiende a ser bien variada como
por ejemplo por medio del generador de van de Graff se hizo muchos experimentos
donde por medio de la jaula de Faraday, las esferas.

V.- Analizar los eventos

5.1.

FIGURA N°7 FIGURA N°8

Lo que se puede observar es que por medio de la jaula hace que la electricidad no pase por
medio de su cuerpo metálico en eso el magnetismo no pase por ahí en eso que al
polarizarse, el conductor queda cargado positivamente en la dirección en que se
desplaza el campo electromagnético externo y, al mismo tiempo, se carga
negativamente en el sentido inverso, generando un campo eléctrico igual en
magnitud pero opuesto al campo electromagnético que ha sido aplicado.

La suma de ambos campos, en el interior de dicho contenedor o jaula de Faraday,

será igual a cero. Es decir, los materiales conductores, ante la presencia de campos
eléctricos externos, siempre ordenan sus cargas en su superficie de manera tal que
el campo eléctrico interno sea cero.
5.2.

Figura N°9

Lo sucedido aquí es que por medio de la electricidad causada por el generador hace que
pase por medio del pequeño instrumento pequeño en donde se prende un pequeño
foquito que tiene adentro donde se evidencia la carga eléctrica por inducción.

5.3.

Figura N°10
En el electrómetro haciendo contacto con el generador hace que las hélices que están
dentro se muevan en donde por medio de la esfera forme un campo eléctrico.
5.4.

Figura N°11

Aquí en la esfera lo que se puede decir es que se puede ver como la electricidad aplica en
gran manera en el cuerpo donde sale una chispa dando a conocer la presencia de
electricidad ya que también está siendo tomado por una vara de metal.

VI.- Conclusiones

• Concluimos entonces que la electrostática se encuentra en todos los lugares, entre nosotros, los seres
vivos, todos los objetos tienen átomos, la energía fluye por conductores, semiconductores o
superconductores, este último posee una resistencia cero a la electricidad.

• La energía eléctrica crea campos eléctricos los cuales podemos comparar con el campo gravitacional,
este ejerce una fuerza de atracción que va aumentando al acercarse o disminuyendo al alejarse.
• Los objetos adquieren carga cuando ganan o pierden electrones, estos objetos se pueden cargar por
fricción, por contacto o inducción.
VII.- Referencias bibliográficas

_ Abanto González. (2023).Fenomenos electrostaticos. Práctica de clase. UNT.

_ https://analfatecnicos.net/archivos/11.JaulaDeFaraday.pdf

_ https://www.ucm.es/data/cont/docs/76-2013-07-11-
15_Van_der_Graaff_generator.pdf

_ https://www.guao.org/sites/default/files/Campo%20El%C3%A9ctrico_0.pdf

_ https://www.ucm.es/data/cont/docs/76-2013-07-11-11_Stirling_engine.pdf

_ https://concepto.de/jaula-de-faraday/

_ https://materialeslaboratorio.com/electrometro/

_ https://rephip.unr.edu.ar/bitstream/handle/2133/7084/7403-
17%20FISICA%20Electrosta%CC%81tica.pdf?sequence=2&isAllowed=y
VIII.- Anexos y aplicacion

Fotos de los experimentos hechos en laboratorio:

Información adicional del libro de Física Universitaria SEARS • ZEMANSKY sobre electromagnetismo

Carga Eléctrica:

En una época tan remota como 600 A.C., los griegos de la antigüedad descubrieron que cuando frotaban ámbar
contra lana, el ámbar atraía otros objetos. En la actualidad decimos que con ese frotamiento el ámbar adquiere
una carga eléctrica neta o que se carga. La palabra “eléctrico” se deriva del vocablo griego elektron, que significa
ámbar. Cuando al caminar una persona frota sus zapatos sobre una alfombra de nailon, se carga eléctricamente;
también carga un peine si lo pasa por su cabello seco. Las varillas de plástico y un trozo de piel (verdadera o falsa)
son especialmente buenos para demostrar la electrostática, es decir, la interacción entre cargas eléctricas en
reposo (o casi en reposo). La figura 21.1a muestra dos varillas de plástico y un trozo de piel. Observamos que
después de cargar las dos varillas frotándolas contra un trozo de piel, las varillas se repelen. Cuando frotamos
varillas de vidrio con seda, las varillas de vidrio también se cargan y se repelen entre sí (figura 21.1b). Sin
embargo, una varilla de plástico cargada atrae otra varilla de vidrio también cargada; además, la varilla de
plástico y la piel se atraen, al igual que el vidrio y la seda (figura 21.1c). Estos experimentos y muchos otros
parecidos han demostrado que hay exacta mente dos tipos de carga eléctrica: la del plástico cuando se frota con
piel y la del vidrio al frotarse con seda. Benjamín Franklin (1706-1790) sugirió llamar a esas dos clases de carga
negativa y positiva, respectivamente, y tales nombres aún se utilizan. La varilla de plástico y la seda tienen carga
negativa; en tanto que la varilla de vidrio y la piel tienen carga positiva.
 Conductores, aislantes y cargas inducidas:
Cuando acerca otro cuerpo cargado a la esfera , ésta se ve atraída o repelida, lo cual demuestra que se cargó
eléctrica mente. Se transfirió carga eléctrica entre la esfera y la superficie de la varilla de plástico, a través del
alambre de cobre. El alambre de cobre recibe el nombre de conductor de electricidad. Si se repite el experimento
con una banda de caucho o un cordón de nailon en vez del alambre, se verá que no se transfiere carga a la esfera.
Esos materiales se denominan aislantes. Los conductores permiten el movimiento fácil de las cargas a través de
ellos; mientras que los aislantes no lo hacen. Por ejemplo, las fibras de una alfombra en un día seco son buenos
aislantes. Cuando usted camina sobre ella, la fricción de los zapatos contra las fibras hace que la carga se
acumule en su cuerpo y ahí permanezca, porque no puede fluir por las fibras aislantes. Si después usted toca un
objeto conductor, como una perilla, ocurre una transferencia rápida de la carga entre sus dedos y la perilla, por lo
que siente una descarga. Una forma de evitarlo consiste en enrollar algunas de las fibras de la alfombra alrededor
de los centros conductores, de modo que cualquier carga que se acumule sobre una persona se transfiera a la
alfombra de manera inofensiva. Otra solución es cubrir la alfombra con una sustancia antiestática que no
transfiera fácilmente electrones hacia los zapa tos o desde éstos; así se evita que se acumulen cargas en el
cuerpo. La mayor parte de metales son buenos conductores; en tanto que los no metales son aislantes en su
mayoría. Dentro de un sólido metálico, como el cobre, uno o más de los electrones externos de cada átomo se
liberan y mueven con libertad a través del material, en forma parecida a como las moléculas de un gas se
desplazan por los espacios entre los granos de un recipiente de arena. El movimiento de esos electrones con
carga negativa lleva la carga a través del metal. Los demás electrones permanecen unidos a los núcleos con carga
positiva, que a la vez están unidos en posiciones casi fijas en el material. En un material aislante no hay
electrones libres, o hay muy pocos, y la carga eléctrica no se mueve con facilidad a través del material. Algunos
materiales se denominan semiconductores porque tienen propiedades intermedias entre las de buenos
conductores y buenos aislantes.

Ley de coulomb:
En 1784 Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) estudió con mucho detalle las fuerzas de atracción de
partículas cargadas. Usó una balanza de torsión (figura 21.10a) similar a la que Cavendish emplearía 13 años
después para estudiar la mucho más débil interacción gravitacional. Para cargas puntuales, cuerpos cargados
muy pequeños en comparación con la distancia r que los separa, Coulomb descubrió que la fuerza eléctrica es
proporcional a 1>r 2 . Es decir, cuando se duplica la distancia r, la fuerza disminuye a de su valor inicial; cuando la
distancia disminuye a la mitad, la fuerza incrementa cuatro veces su valor inicial. La fuerza eléctrica entre dos
cargas puntuales también depende de la cantidad de carga en cada cuerpo, la que se denotará con q o Q. Para
estudiar esta dependencia, Coulomb dividió una carga en dos partes iguales poniendo en contacto un conductor
esférico con carga pequeño, con una esfera idéntica pero sin carga; por simetría, la carga se compartía por igual
entre las dos esferas. (Observe el papel esencial que tie ne el principio de conservación de la carga en este
procedimiento.) De esa manera, él podía obtener un medio, un cuarto, etcétera, de cualquier carga inicial.
Descubrió que las fuerzas que dos cargas puntuales q1 y q2 ejercían una sobre la otra eran proporcionales a cada
carga, por lo que también eran proporcionales a su producto q1q2. De ese modo, Coulomb estableció la que
ahora se conoce como ley de Coulomb.