ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALINSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS

LABORATORIO DE FISICA C

Informe #1Profesor:

Ing. Carlos Martínez Briones

Título de la práctica:

Electrización

Estudiante:

Angel Lucero Villacís

Fecha de elaboración del informe:

Lunes, 30 de Mayo del 2011

Fecha de entrega del informe:

Lunes, 6 de Junio del 2011

Paralelo: 8

Mail: alucero@espol.edu.ec

Resumen:

En esta práctica vamos a identificar los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas, observando y reconociendo la electrización por frotación, inducción y por contacto. Vamos a ver como físicamente los objetos se cargan eléctricamente y se neutralizan al hacer una conexión a tierra. Al construir un electroscopio con los materiales conseguidos vamos a evidenciar su funcionamiento y el transporte de carga por medio del conducto inductivo.

Esta es una práctica en la que se observa, analiza y se registra lo observado para luego sacar nuestras conclusiones y poder comparar nuestros resultados. Para ello se ha conseguido un sinnúmero de materiales y en su mayoría caseros, para realizar muchos experimentos de electrización y polarización, luego poder explicarlos, que por su naturaleza que sucede con su neutralización, sus electrones y sus protones en cada objeto utilizado al frotar, inducir y poner en contacto con otro material eléctricamente cargado o neutralmente cargado.

Abstract:

In this lab we will identify the materials according to their electrical properties, observing and recognizing electrification by friction, induction and contact. Let's see how physical objects become electrically charged and neutralized to make a connection to ground. By building an electroscope made with the materials we will show it and its cargo through the canal inductive. This is a practice observed, analyzed and recorded the observations and then draw our conclusions and to compare our results.

This is a practice observed, analyzed and recorded the observations and then draw our conclusions and to compare our results. This has been achieved a number of materials and home mostly to perform many experiments in electrification and polarization, then to explain them, which by their nature happens to neutralization, the electrons and protons in the object used to rub, lead and connect with other material or neutrally charged electrically charged.

Objetivos:

Evidenciar, reconocer y explicar, lo que es la polarización y los procesos de electrización por frotación, inducción y contacto a través de la realización de varios experimentos electrostáticos.

Introducción:

La electricidad estática está constituida por cargas eléctricas estacionarias. Aun cuando no podemos ver la carga eléctrica, está presente en muchas situaciones de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo: al peinarnos el cabello limpio seco con un peine de plástico estamos creando electricidad estática, es decir, tanto el peine como el cabello quedan electrizados por frotamiento. Este efecto puede comprobarse al ver como es atraído el cabello por el peine, y mejor aun, sise acerca el ``peine electrizado´´ a un chorrito de agua saliendo de la llave del lavabo observará que se curva hacia el peine.

Estos efectos a veces divertidos y a veces molestosos, son producto de la friccion entre dos cuerpos, que logran generar una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, la fuerza eléctrica.

Las propiedades que presenta la carga eléctrica son:

1) Objetos cargados con cargas del mismo signo se repelen.2) Objetos cargados con cargas de distinto signo se atraen.

La existencia de dos tipos de cargas eléctricas y de fuerzas atractivas y repulsivas se puede demostrar con facilidad. Antes de aprender la manera de demostrarla, usted debe ser capaz de distinguir entre conductores y aislantes eléctricos. Lo que distingue estos amplios grupos de sustancias es su capacidad para conducir, o transmitir, carga eléctrica. Algunos materiales, en particular los metales, son buenos conductores de carga eléctrica. Otros, como el vidrio, el hule y la mayor parte de los plásticos, son aislantes, o malos conductores eléctricos.

Una apreciación general nos muestra que en los conductores, los electrones de Valencia de los átomos – los de las orbitas externas – son relativamente libres; es decir, no están ligados de manera permanente a un átomo en particular. (Esta movilidad de los electrones también juega un papel importante en la conductividad térmica). En los aislantes, los electrones de Valencia están ligados en forma apretada. La conducción de carga eléctrica puede crear una corriente eléctrica, que se considerará con más detalle en las próximas sesiones de Laboratorio.

Existe una clase intermedia de materiales llamados semiconductores. La capacidad de estos materiales para conducir carga es mucho menor que la de los metales, aunque mucho mayor que la de los aislantes. La conductividad de un semiconductor se puede ajustar agregando ciertos tipos de impurezas atómicas en concentraciones variables. Los semiconductores forman la base de los transitores y los circuitos de estado sólido, los mismos que casi han sustituido por completo a los tubos de vacío en las aplicaciones electrónicas.

El electroscopio es un dispositivo simple que se puede utilizar para demostrar las características de la carga eléctrica. Cuando los objetos cargados se colocan cerca de un bulbo metálico aislado, los electrones del bulbo son atraídos o repelidos de acuerdo con la ley de las cargas. Por ejemplo, si una varilla cargada negativamente se acerca al bulbo, los electrones son repelidos y el bulbo conserva una carga positiva. Los electrones son conducidos a las hojas metálicas, que divergen debido a las fuerzas electicas repulsivas. De manera similar, si una varilla cargada positivamente se acerca al bulbo, los electrones son atraídos al bulbo, mientras que las hojas conservan una carga positiva y divergen.

Observe que la carga neta del electroscopio sigue siendo cero en estos casos; solo se altera la distribución de la carga. Sin embargo, es posible dar un electroscopio (y a otros objetos) una carga neta diferente de cero mediante un cambio electrostático.

En general, cargar electrostáticamente es un proceso mediante el cual un aislante o un conductor aislado reciben una carga neta. En uno de tales procesos de carga, cuando ciertos materiales aislantes se frotan con lienzo o piel, adquieren carga electica. Por ejemplo, si una varilla de hule duro se frota con piel, adquirirá carga negativa neta, y frotar una varilla de vidrio con seda le dará una carga positiva neta. Esto se llama cargar por fricción, aunque la transferencia de carga se debe al contacto y a la naturaleza de los materiales, y no únicamente a la fricción al ser frotados.

Procedimiento Experimental

Actividad 1: Clasificando los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas.

Lista de materiales; Tubo plástico, regla de plástico, lamina de acetato, franela, tela de lana, algodón y seda, globo, sal o pimienta, hilo, papel de aluminio, celofán, crepe, madera, frasco de vidrio, alambre de cobre (10cm), bincha metálica, cinta adhesiva ancha transparente.

De los materiales que ha traído, indique cuales son conductores y cuales aisladores. Si es posible averigüe la composición del material.

Actividad 2: Pegando una lámina de acetato y un globo a la pared,

Lista de materiales: lamina de acetato, globo, papel. Frote la lamina de acetato contra la portada de un cuaderno o frótela con un abrigo,

pañuelo o un pedazo de papel. Luego intente pegarla contra la pared.¿Qué observa? Y ¿A qué se debe lo que observa?

Se pega / A que al frotarla el acetato de electriza.

Intente pegarla otra vez, pero ahora aisle su mano con un papel o pañuelo.¿Qué pasó luego de aislar la mano?

Se pega / No afecta.¿Ha visto antes algo como esto? ¿Dónde?Una hoja de cuaderno se pega al plástico.¿Qué podría pasar si en vez de un acetato utiliza un globo?Ocurre lo mismo, se electriza y se pega a la pared.¿Qué observa si acerca un globo cargado a un chorrito de agua? ¿Por qué sucede esto?El chorrito se desvía hacia donde está el globo. / El globo al estar eléctricamente cargado debido a la fricción, este atrae a los protones.¿Han visto si compañeros de otros grupos consiguieron los mismos resultados?Casi a todos.

Actividad 3: Acetatos pegajosos.

Colocar 2 acetatos en la mesa y frotarlos varias veces con papel. Tomar los acetatos por una orilla, uno en cada mano. Acercar los lados frotados sin que se toquen.

¿Qué observa? Y ¿A qué se debe lo que se observa?Se repelan al tener la mismo signo de carga, en este caso tienen una carga negativa.¿Qué podría pasar si ahora voltea los acetatos y acerca los lados no frotados?Se atraen y finalmente se pegan.

Actividad 4: Limpiadores electrostáticos.

Confetis saltarines

Esparcir en un recipiente de vidrio o plástico transparente un puñado de confeti. Frotar un acetato con el pañuelo de seda varias veces.

Poner la cara del acetato frotado sobre el recipiente del vidrio.¿Qué observa? Y ¿A qué se debe lo que observa?Los confetis saltan hacia el acetato, el acetato está cargado negativamente y los atrae.

Regla pegajosa

Frote una regla de plástico (esferográfico, tuvo de pvc) con un paño de lana o un abrigo y acércala a pequeños trocitos de papel colocados sobre su cuaderno.¿Qué observa? Y ¿A qué se debe lo que observa?Saltan hacia la regla y se pegan.

Al frotar la regla de plástico con el paño de lana, la regla quedó electrizada negativamente, entonces: los electrones fueron transferidos de la regla a los papeles.

¿Ha podido observar alguna característica común de todo lo realizado hasta aquí?El objeto se electriza o se carga eléctricamente al ser frotado.

Actividad 5: Un solo toque.

Frote la regla de plástico nuevamente, luego toque la regla con su dedo. Entonces, ¿Cómo quedó la regla?b) Descargada

¿Qué observará si acerca la regla a los trocitos de papel después de haberla tocado?Ya no saltan debido a que la regla quedó descargada.

Actividad 6: El Electroscopio.

El electroscopio es un dispositivo que se emplea para detectar la carga estática y comprobar si un objeto esta o no electrizado. El dispositivo empleado comúnmente en los laboratorios es el electroscopio, que puede ser de laminillas o de aguja.

Lista de materiales: frasco de vidrio, alambre de cobre (10cm), papel de aluminio, regla de plástico, papel.

Acerque un cuerpo cargado negativamente a la parte metálica del electroscopio sin ponerlos en contacto.¿Qué le sucede a las laminillas de aluminio? ¿Qué explicación le da a lo observado?Las laminilla de aluminio se repelan entre sí / Éstas al estar neutralmente cargados no se repelen ni se atraen, pero al inducir electrones al alambre de cobre, las laminillas de aluminio reciben electrones y por ende se cargan eléctricamente.

Si usted pone en contacto el cuerpo cargado con el electroscopio ¿éste quedará cargado? ¿A qué se debe esto?Si / Por el simple hecho de que se lo está cargando eléctricamente por conducción.

Nuevamente acerque el cuerpo cargado al electroscopio sin ponerlo en contacto, ahora toque con su dedo la parte metálica del electroscopio. ¿Qué sucede con la separación de las laminillas de aluminio al retirar primero el cuerpo cargado y luego el dedo?

Primero se separan y luego al tocar el alambre se juntan nuevamente.

Por cualquier procedimiento cargue el electroscopio. ¿Qué observa cuando acerca un cuerpo cargado a éste? ¿A qué se debe esto?El cuerpo es atraído al electroscopio.

Actividad 7: El péndulo.

Acerque un cuerpo cargado a un péndulo, ¡evite ponerlos en contacto!¿Qué observa? ¿Qué explicación le da a lo observado?La parte de aluminio es atraído hacia el cuerpo cargado eléctricamente / Los electrones atraen a los protones que el aluminio posee.

Actividad 8: Consulte en Internet como funciona un electróforo, consiga los materiales de fácil acceso, construirlo y llevarlo a la clase.

Se necesita un circulo de cartón de unos 25 cm de radio, un pedazo de papel aluminio en tuvo de PVC.

El procedimiento consiste en cubrir una cara del círculo de cartón con el papel aluminio y pegar con cualquier tipo de pegamento el tubo de PVC en la parte que no está cubierta de aluminio.

El electroscopio funcionara en días secos si no es así secar el electróforo por un periodo de 20 minutos más o menos.

Discusión:

Ambiente: El ambiente influye en la capacidad eléctrica, por ello fue necesario apagar el acondicionador de aire. El profesor se hizo cargo de eso.

Observaciones: Al realizar cualquier experimento, tenemos que observar cuidadosamente que sucede con el objeto experimentado para luego registrar lo observado y dar una explicación.

Escriba las observaciones del Generador de Van de Graaff.

Se electriza y tiene la capacidad de atraer cuerpos medianos o pequeños que están inicialmente neutros. Siempre teniendo en cuenta que se tiene que descargar.

Análisis:

a) ¿Influye la humedad en la obtención de los resultados de los experimentos de esta práctica? ¿En qué forma?

Claro que sí. Porque la humedad, es decir, el agua contiene átomos y oxigeno que atrae cargas positivas y por lo tanto influye en la práctica.

b) ¿Por qué las hojas del electroscopio se separan cuando se acerca la barra?

Porque cada hoja se electriza negativamente y por ende se repelen lo que hace que se alcen.

c) ¿Para qué propósito sirvió su dedo cuando tocó el electroscopio?

Para descargar al electroscopio, ya que el dedo estaba neutralmente cargado y además hacia de conexión a tierra.

d) ¿Qué tipo de carga adquiere un electroscopio cuando se carga por contacto?

Carga por conducción.

Conclusiones:

Se cumplieron con todos los objetivos que eran el de observar los distintos procesos de electrización por medio de fricción, contacto e inducción para los que se utilizaron los distintos proyectos o experimentos que eran el electroscopio, el electróforo y el péndulo eléctrico.

También al clasificar los materiales como conductores, semiconductores y aislantes para los distintos experimentos que se realizaron, nos dimos cuenta de que no todos los cuerpos tienen la misma capacidad de conducir electricidad.

Experimentamos y comprobamos que a través de un electroscopio podíamos ver qué tipo de carga tiene un objeto.

Vimos también las utilizaciones en la vida real que tienen estos experimentos como por ejemplo el agua en una represa que hace girar una turbina que genera energía eléctrica por fricción.

Bibliografía:

Guía de Laboratorio de Física C.

Anexos:

Imágenes:

Aquí observamos como las láminas de acetato después de ser frotadas se pegan a la pared.

Observamos como el chorrito de agua se mueve hacia el globo que se encuentra electrizado.

Aquí notamos como los confetis saltan y son atraídos por la barra de acetato electrizada.

Se puede observar como las láminas de acetato al ser frotadas se repelan entre sí debido a la misma carga que poseen.

Al tocar el objeto electrizado, automáticamente se descarga.

Se puede observar como los confetis son atraídos hacia la regla que se encuentra electrizada.