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CARGAS ELECTRICAS Y LA MAQUINA DEWIMSHURST

1. OBJETIVOS:

1. A través de los experimentos se comprobara la existencia de una de las

propiedades de la materia llamada carga eléctrica.2. Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante las diversas

formas.

3. Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signosopuestos.

. !onocer el funcionamiento y los principios f"sicos de un generador 

Electrostático má#uina de $ims%urst.

2. MATERIALES

&a má#uina de $ims%urst 'ablero de destellos

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!lavi(a de conexión en pantalla )éndulos doble de tecnoport

de seda en varilla

*ueda con punta !ubierta con electrodos esféricos

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3. MARCO TEORICO

HISTORIA DE LA MÁQUINA DE WIMSHURST

&a má#uina de $ims%urst fue

inventado en +nglaterra por ,ames

$ims%urst - y primero informó en

enero 13 en el momento se sabe

#ue influyen en otras má#uinas de

relativamente alta potencia-

como 'oepler  - /olt014

y Voss 154- #ue eran todos un

tanto problemático- debido

principalmente a las inversiones de

polaridad constantes #ue fueron

sometidos a un alto aislamiento

eléctrico y necesarios para el

funcionamiento eficiente. El elegante

dise6o de la má#uina de $ims%urst

resuelve estos dos problemas-

evitando el uso de superficies fi(as y la

inducción de altos volta(es presentes

sólo en las proximidades de loscolectores de carga. En el momento

de la atención de la investigación se

%a centrado en la electricidad para

aplicaciones prácticas- tales como la

iluminación eléctrica- motores

eléctricos- telefon"a y telegraf"a- con gran parte de la investigación básica- #ue

comen0ó por el uso electrostático y extenso de má#uinas de fricción- ya

celebradas. /ab"a un renacimiento en el interés por las aplicaciones prácticas de

estas má#uinas después del descubrimiento de los rayos 7 en 18- seg9n

fuentes de disparo de alta tensión de los tubos de !roo:es - pero con la llegada de

la electrificación generali0ada- se desarrollaron sólo las fuentes más confiables de

energ"a- y discos má#uinas electrostáticas convirtieron dispositivos de

demostración sólo. Actualmente- los generadores mecánicos- electrostáticos sólo

se utili0an en los aceleradores de part"culas- pero más conveniente a los altos

volta(es necesarios- en el caso de la forma de Van de ;raaff 18314 y sus

derivados.

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¿Cóm !"#$%#&'

&os dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones

opuestas #ue pasan por las barras neutrali0adoras cru0adas de metal y por sus

pinceles. <n dese#uilibrio de cargas es inducido- amplificado y almacenado por 

dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie decada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a

una salida terminal. &a retroalimentación positiva- aumenta la acumulación de

cargas en forma exponencial %asta #ue la tensión de ruptura dieléctrica del aire

alcan0a una c%ispa.

&a má#uina está lista para comen0ar- lo #ue significa #ue la energ"a eléctrica

externa no es necesaria para crear una carga inicial. =in embargo- se

re#uiere energ"a mecánica para tornar los

discos en contra el campo eléctrico- y es

esta energ"a #ue la má#uina convierte enenerg"a eléctrica. &a salida de la má#uina

de $ims%urst es esencialmente

una corriente constante ya #ue es

proporcional al área cubierta por el metal y

los sectores a la velocidad de rotación. El

aislamiento y el tama6o de la má#uina

determinan la salida de volta(e máxima

#ue se puede alcan0ar. &a c%ispa de

energ"a acumulada se puede aumentar 

mediante la adición de un par de frascos

&eyden- un tipo de condensador  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 s".

(. )ARTES DE LA MÁQUINA DE WIMSHURST

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14 >isco de acr"lico con placas de esta6o- de igual tama6o- montados sobre

un e(e %ori0ontal- paralelamente- y con escasa distancia entre s"- al usarse se

mueven en sentido contrario.

24 &istón de aislamiento- el cual se encuentra atornillado al e(e.

34 ?arra de electrodos- sus extremos tienen forma de doble esfera y entre las #ue

se efect9a la descarga de c%ispas.

4 ?otellas de &eyden- condensador4.

4 interruptor de aislamiento.

4 !onductor transversal con pinceles de metal .@rente a cada disco- se %a

fi(ado al e(e un conductor transversal- girable- con dos pinceles de metal- #ue

frotan las %o(as de esta6o.

4 Estribo con escobillas. )ara la toma de corriente se emplean dos

escobillas fi(adas a un estribo- en el extremo del listón de aislamiento. &a

distancia entre las escobillas y los discos es regulable- y debe ser de algunos

mil"metros.

4 )alanca de acoplamiento para conexión de las botellas de &eyden.

*. )ROCEDIMIENTO

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E+)ERIMENTO 1

!olocar el tablero de destellos en el soporte- conectar las fuentes de carga

y aumentar lentamente el volumen de la carga suministrada.

EXPLICACIÓN: =i existe una tensión lo suficientemente alta- se producen

descargas de destellos a través de los espacios libres del tablero de

destellos.

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E+)ERIMENTO 2

!olocar la clavi(a de conexión en pantalla de seda sobre el soporte-

conectar a las fuentes de carga y acrecentar lentamente la carga aplicada.

EXPLICACIÓN: &as cargas eléctricas tienden a acumularse en la forma

puntiaguda de los cuerpos- es una ley de la electricidad. &as tiras de papel

se elevan y reparten a todos lados debido a #ue se repelen entre s"-

creando una pantalla- esto sucede cuando dos cargas tienen la misma

polaridad. En el caso de la atracción del campo eléctrico- la carga en el

canal de la pared se supone positiva- mientras #ue una part"cula con carga

negativa se introduce en el campo- la carga de la pared mantiene su

magnitud positiva- mientras #ue la carga de la part"cula se cambia de

negativa a una carga positiva. &a clavi(a de conexión en pantalla de seda

también es un electroscopio simple.

E+)ERIMENTO 3

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!olgar del soporte un péndulo doble de bolitas de sauco en soporte con

ganc%o conectar a la fuente de carga y transmitir una carga a través de

ésta.

EXPLICACIÓN: =e demuestra la repulsión electrostática- #ue dice #ue

signos iguales se repelen. Es por eso #ue las bolitas de sauco se repelen

ya #ue cargan con la misma polaridad.

E+)ERIMENTO (

!olocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agu(as en el soporte-

conectar la fuente de carga y transmitir la carga.

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EXPLICACIÓN: &a rueda con punta

empie0a a girar- debido a #ue la carga fluye rápidamente de las puntas y

éstas tienen un efecto propulsor- es decir se recarga de electrones y va

tratar de eliminar por las puntas- y se produce alrededor un campo eléctrico

muy fuerte- #ue va a manifestarse por un efecto de acción y reacción- y as"

se produce el movimiento. Al aumentar la carga aplicada- aumenta la

velocidad de rotación. En este caso gira en sentido anti %orario.

E+)ERIMENTO *

!olocar el tablero de base sobre el soporte- colocar sobre él bolitas de

sauco y poner encima la cubierta con electrodos esféricos invertida.

!onectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga

suministrada- %asta #ue las bolitas de sauco empiecen a bailar. +nterrumpir 

el suministro de carga y observar el proceso.

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EXPLICACIÓN: Bediante una carga de

la misma polaridad- el tablero de base repele las bolitas de sauco y éstospierden o adoptan la carga contraria cuando se aproximan a los electrodos

esféricos. !aen de nuevo y el proceso empie0a otra ve0- a pesar de #ue el

suministro de energ"a se %a interrumpido- ya #ue todav"a existe una

suficiente carga residual.

,. CONCLUSIONES•