universidad de guanajuato DICIS

Campanas de franklin

Reporte #2

Física 3

Cristina Ferro Barbosa Luis Fernando Martínez Ramírez

René Pérez Martínez Gerardo Jesús Septién Valtierra

27/06/2012

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Introducción

A este dispositivo se lo denomina "Las campanas de Franklin", en honor al científico norteamericano Benjamín Franklin, que, estudió la electricidad producida por los rayos. Usaba el aparato para detectar los rayos en las tormentas. El conectaba uno de los cables a su pararrayos y el otro a una bomba de agua de hierro, que hacía de tierra.

La manera en como nosotros lo explicaremos será basándonos en la fabricación y simulación de las campanas de franklin, elaboradas por el científico norteamericano Benjamín Franklin para demostrar la presencia de cargas electrostáticas en el ambiente.

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Teoría;

• ELECTRICIDAD

Este utiliza los acontecimientos eléctricos de la energía o el poder por el cual podemos proporcionar el movimiento de los equipos eléctricos.

• ELECTROESTATICA: Rama de la física que estudia la incidencia y la distribución de las cargas eléctricas generadas en reposo, es decir, las cargas electrostáticas. 1 eventos conocidos desde la antigüedad. Griegos del siglo V. C. Ellos sabían que al frotar ciertos objetos adquiridos propiedad como atractivos cuerpos de luz. En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó artículos que examinan las fuerzas de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y explicó por primera vez, cómo medirlas usando una balanza de torsión. Esta ley es conocida por su respeto por el nombre de la ley de Coulomb. BENJAMIN FRANKLIN (campana electrostática)

Capacitores:

Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

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OBJETIVO:

En este experimento se demuestra el principio de conservación de la carga, energía

electrostática, así como la Fuerza electrostática que afecta al objeto de plástico.

MATERIAL:

2 latas de gaseosa

1 objeto de plástico, como un punta bola

15 cm. de hilo

2 laminas de aluminio de unos 30 cm

1 Cinta adhesiva

2 cables (caimán)

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PROCEDIMIENTO:

Este experimento es muy fácil de construir, toma aproximadamente 5 minutos con

materiales caseros.

Este experimento tiene forma de una campana, con el badajo que golpea ambas latas

varias veces por segundo. De vez en cuando aparecen chispas azules. Simplemente

observando la foto ya puedes construir tu campana. Quita los aros que son para abrir las

latas. Ata uno de los aros al hilo, el otro extremo del hilo átalo al medio de la punta bola

de plástico. Coloca las latas con una separación de 6 a 10 cm. Coloca la punta bola

sobre las latas, de manera que el aro se balancee como con una altura de 3cm de la mesa

sobre las que has colocado las latas. Conecta un cable (sujetando con cinta adhesiva) a

la lata de la derecha (no olvides pelar el aislamiento de plástico), este será el cable para

conectar a tierra y el otro

Como puedes ver en la foto, el aparato de esta sobre la Tv. Se conecta un trozo de

lámina de aluminio de unos 30 cm. de longitud de la pantalla. Conecta el cable de la lata

derecha a la lámina de aluminio. El aparato comienza a funcionar al encender la Tv. El

aro es atraído por una de las latas y cuando choca es atraído por la otra lata y la acción

se repite.

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¿ Cómo y por qué funciona?

Dentro de un televisor hay un generador de alto voltaje que se usa para mandar electrones a la pantalla y que crean las imágenes. Al colocar un conductor de gran tamaño en la pantalla construimos un capacitor que se carga en forma parecida a las baterías de los autos y usamos la electricidad fuera del televisor.

El voltaje con el que se carga nuestro capacitor es alto, pero tiene muy poca corriente, de manera que si tocamos la lámina, la descarga no es más peligrosa que si caminamos por una alfombra y luego tocamos el picaporte de la puerta.

La lata de la derecha está conectada al alto voltaje y la de la izquierda a tierra, por lo que la electricidad se va a tierra.Los electrones de la lata de la derecha atraen al aro, al tocar éste a la lata, se carga con el mismo tipo de electricidad y como dos objetos cargados con el mismo tipo de electricidad se repelen, el aro es lanzado hacia la otra lata, donde se descarga y se repite el proceso.

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CUESTIONARIO:

1.- Explique porqué la aguja o el plástico se mueve de un extremo a otro de la campana

Porque tenemos una lata conectada al voltaje y otra a tierra, entonces los electrones atraen a la aguja para cargarse y luego tocar a tierra (la otra lata), cuando la aguja toca a la lata se cargan del mismo tipo de energía y se repelen, es cuando pasa ala otra lata que sucede los mismo al momento de tocarse se repelen.

2.- Es posible calcular la densidad de carga de las campanas?

Si, la densidad de carga eléctrica como en una configuración volumétrica como:

σ=dϱdv

Donde dϱ es un diferencial de carga eléctrica contenida en un diferencial de volumen dV

Si deseamos conocer como es el diferencial de campo eléctrico en que atraviesa unaconfiguración volumétrica entonces:

dE= dϱ

4 π E0 r2ar

Pero de la densidad de carga volumétrica sabemos que

dϱ=ρdv

Por lo que un diferencial de campo eléctrico estará determinado como:

dE= ρdv

4 π E0 r2ar

4.- ¿Por qué se conserva la carga?

Las latas actúan como si fueran capacitores

5.- ¿Es posible calcular la corriente que circula por las campanas?

El valor I de la intensidad instantánea será:

I=dqdt

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Fotos

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