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Cargas Elctricas y Cuerpos Electrizados Experiencia N 11.- OBJETIVOS:

1.- Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades de la materia llamada carga elctrica.

2.- Experimentar con la electrificacin de los cuerpos mediante las diversas formas.

3.- Verificar la interaccin electrosttica entre cargas de igual signo y de signos opuestos.

4.- Conocer el funcionamiento y los principios fsicos de un generador

Electrosttico-mquina de Wimshurst y el generador de Van de Graaff.

2.- MATERIALES -El equipo de electrosttica U8491500 consta de un tablero de destellos, cubierta de electrodos esfricos, rueda con punta, barra de friccin de plstico, con clavijero de 4 mm, soporte de depsito , rodamiento de agujas con clavija de conexin , soporte con gancho para pndulo doble de bolitas de saco, clavija de conexin en pantalla de seda en varilla, trozos de mdula de saco , tablero de base en clavija de conexin y carril de rodamiento con bolas, cadenas de conexin, esfera conductora de 30 mm de dimetro, con clavija de conexin, cubierta con electrodos de punta, pie de soporte, varilla de soporte aislada, con manguitos de soporte y de conexin y juego de campanas.

- Pndulos de tecnoport

- Electroscopio

- Barras de acetato y vinilita

Figura.2. Barras de acetato, vinilito y vidrio.Figura. 1. Paos de algodn,

seda y lana.

Figura. 3. Electroscopio.

Figura. 4. Pndulo elctrico3.-FUNDAMENTO TORICO. Se atribuye a Tales de Mileto (640-548 A.C.) haber observado que un trozo de mbar frotado con un pao o una piel adquiere la propiedad de atraer cuerpos livianos. W. Gilbert (1540 1603) comprob que no slo el mbar al ser frotado atraa cuerpos ligeros, sino tambin lo hacan muchos otros cuerpos como el vidrio, la ebonita, la resina el azufre, etc. Cuando sucede esto se dice que el cuerpo ha sido electrizado por frotamiento. Aceptamos que ha aparecido en ellos una cantidad de electricidad o una cierta carga elctrica que es la causante de las atracciones, o repulsiones entre ellas. Existen dos tipos de cargas elctricas. Se comprueba experimentalmente que cuerpos con cargas elctricas de igual tipo se repelen, mientras que los de tipo distinto se atraen. Los dos tipos de cargas elctricas existentes son denominadas cargas positivas y cargas negativas. A un cuerpo que no est cargado elctricamente se le denomina cuerpo electrostticamente neutro, en este caso decimos que tiene igual nmero de cargas de ambos tipos.

GENERADOR ELECTROSTTICO: MQUINA DE WIMSHURSTLa mquina de Wimshurst es un generador electrosttico de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor britnico James Wimshurst (1832 - 1903). El generador electrosttico sirve para generar altas tensiones constantes, no son peligrosas al contacto.

Partes del Generador Electrosttico:

(1) Disco de acrlico con placas de estao El generador electrosttico consta de dos discos de cristal acrlico, de igual tamao, montados sobre un eje horizontal, paralelamente, y con escasa distancia entre s.

(2) Listn de aislamiento, el cual se encuentra atornillado al eje.

(3) Barra de electrodos, stas se encuentran conectados con las barras de electrodos, cuyos extremos tienen forma de doble esfera y entre las que se efecta la descarga de chispas.

(4) Botellas de Leyden.

(5) interruptor de aislamiento.

(6) Conductor transversal con pinceles de metal La cara externa de los discos est ocupada circularmente por hojas de estao. Frente a cada disco, se ha fijado al eje un conductor transversal, girable, con dos pinceles de metal, que frotan las hojas de estao.

(7) Estribo con escobillas. Para la toma de corriente se emplean dos escobillas fijadas a un estribo, en el extremo del listn de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable, y debe ser de algunos milmetros.(8) Palanca de acoplamiento para conexin de las botellas de Leyden.

Funcionamiento:

Bajo los pinceles, las cargas positivas o negativas de las hojas de estao del disco 2 ejercen una influencia sobre las del disco 1. Y estas, por otra parte, influencian las cargas de las hojas de estao del disco 2, cuando estas pasan por el pincel que se encuentra enfrente. Las cargas son entonces absorbidas por las escobillas y se conducen, para su descarga, a las barras de electrodos o las botellas de Leyden por medio de las esferas conductoras. La longitud de las chispas depende del dimetro del disco.

4.- PROCEDIMIENTO: A.- Ubique en la mesa de trabajo en la posicin ms adecuada la mquina de Wimshurst y

Van De Graaff.

B.- Experimente la Interaccin entre las barras cargadas y la esfera de tecnoport que est suspendida en el pndulo elctrico A-1 Maquina de Wimshurst 01.- Identifique las partes de las mquinas electrostticas

02.- Gire lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversales deben sealar, por arriba, hacia la izquierda y por debajo, hacia la derecha, en un ngulo de 45, en relacin con la barra de aislamiento.

03.- Mantenga el interruptor de aislamiento abierto y anote lo observado.

04.- Ahora cierre el interruptor, anote lo observado.PNDULO ELCTRICO. 1. Acerque cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que est suspendida en el pndulo elctrico como muestra la ilustracin 5. Anote lo observado.

2. Frote la barra de acetato con el pao de seda, luego acrquela a la esfera de tecnoport. Repita la operacin frotando la barra de vinilito. Anote sus observaciones.

3. Ponga frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los pndulos elctricos. A continuacin frote la barra de vinilito con el pao de lana, luego toque a la esfera 1 y a la esfera 2. Anote sus observaciones.

4. Frote nuevamente la barra de acetato con el pao de seda y la barra de vinilito con el pao de lana y toque la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con la barra de vinilito. Anote sus observaciones.

Cuestionario

1.- Cmo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport?, Explique.Si le acercamos una barra de plstico cargada elctricamente por ejemplo, si la esfera se aleja es porque tiene carga negativa ya que la barra esta electrizada negativamente y si esta se acerca o se pega es porque tiene carga positiva y es atrada por las barra.3.- Del experimento realizado, se puede deducir qu tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?

Sabemos de la experiencia que el tipo de carga adquirida por una barra de vidrio frotada con un pao de seda se llama positiva, la cual significa que el pao de seda adquiere una carga negativa de igual magnitud, el plstico frotado con piel, adquiere carga negativa y la piel adquiere una carga positiva de igual magnitud. Como vimos en nuestro experimento, dos objetos que transportan el mismo tipo de carga, es decir dos objetos ambos positivos o negativos se repelen entre s, mientras que si transportan cargas opuestas se atraen mutuamente, entonces sabemos que cuando el vidrio se frota con un pao de seda, se transfieren electrones del vidrio a la seda y por lo tanto, esta adquiere un nmero en exceso de electrones y en el vidrio queda un dficit de partculas.La materia esta formada por tomos elctricamente neutros. Cada tomo posee un pequeo ncleo que contiene protones dotados cada uno con una carga positiva y neutrones de carga nula. El nmero de protones en el ncleo es el nmero atmico.

4.- Enuncie los tipos de electrizacin, explique cada caso.frotamiento.- dos cuerpos elctricamente neutros se ponen en contacto al ser frotando el uno con el otro. Resultando del frotamiento, las cargas pasan de un cuerpo a otro y los cuerpos se cargan de diferente signo.

Induccin.- La presencia de una carga puntual Q cerca de una esfera de radio R descargada origina una distribucin de cargas de tal forma que en una parte del cuerpo surge un exceso de cargas con signo negativo y en otra parte un exceso de cargas positivas.

Contacto.- Los cuerpos conductores se ponen en contacto y se establece una transferencia de cargas entre los cuerpos cesando luego esta transferencia quedando los cuerpos con igual potencial elctrico.

5Por qu el cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad?

Explique detalladamente.

El cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad por estar constituido por un buen porcentaje de agua, adems contiene concentraciones de iones en el interior de las clulas del cuerpo.

Cuando el pulso elctrico llega al extremo de la clula, una sustancia (ACH), acetilcolina, es expulsada de las clulas de las vesculas donde se secretan y atraviesan el espacio libre entre las dos clulas (sinapsis). La otra clula absorbe esta sustancia y cambia la permeabilidad de su membrana causando una diferencia de potencial que se propaga como en la transmisin elctrica en los nervios.

CONCLUSIONES

Existen cuerpos que pueden cargarse positivamente y otros que pueden cargarse negativamente.

Los cuerpos al encontrarse en diferente cantidad de carga tienden a equilibrar su carga.

Materiales como el vidrio y la lana se carga de una forma positiva.

Materiales como la resina y la seda se carga de una forma negativa.

La fuerza de atraccin entre cargas depende tambin del radio de las esferas.

La electricidad esttica es quiz la forma de electricidad mas antigua conocida por el hombre.

Algunos materiales son mas difciles de cargar (Vidrio) debido a su naturaleza fra. (Los elementos que se calientan ms rpidamente son los que se cargan mas rpidamente).

BIBLIOGRAFIA:

FSICA UNIVERSITARIASears Zemansky

Young Freedman

Volumen II.

Fundamentos de Electromagnetismo

Cheng Finney

Volumen I

Paris Francia.