Informe de laboratorio Electrostatica

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROOMAN

“UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN”

FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Profesional Ingeniería Informática y Sistemas

“LABORATORIO DE FISICA II”

INFORME DE LABORATORIO N° 01

ALUMNOS : Jhair Rodrigo Viveros Cordova

CODIGO : 2014 - 119051

FECHA : 15 de SETIEMBRE DEL 2014

TACNA–PERU

Laboratorio De Física II Página 1


1. INDICE

CONTENIDO1. INDICE...................................................................................................................3

2. INTRODUCCION.....................................................................................................4

3. OBJETIVOS.............................................................................................................5

3.1 OBJETIVO GENERAL.....................................................................................5

4. FUNDAMENTO TEORICO........................................................................................5

4.1 PRODUCCION DE CARGA ELECTRICA POSITIVA POR CONTACTO:....................5

4.2 BOLA DE PRUEBA Y MANGO AISLANTE PARA TRANSFERIR CARGA ELECTRICA:6

4.3 EL ELECTROSCOPIO........................................................................................7

5. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS.............................................................8

5.1 MATERIALES DE LABORATORIO.......................................................................8

5.2 EQUIPOS DE LABORATORIO............................................................................8

5.3 EQUIPOS DE LABORATORIO............................................................................8

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL..........................................................................9

6.1 PRODUCCION DE CARGA ELECTRICA POSITIVA POR CONTACTO:....................9

6.2 BOLA DE PRUEBA Y MANGO AISLANTE PARA TRANSFERIR CARGA:..............10

6.3 EL ELECTROSCOPIO......................................................................................10

7. ANALISIS Y RESULTADOS.....................................................................................11

7.1 PRODUCCION DE CARGA ELECTRICA POSITIVA POR CONTACTO:.....................11

7.2 BOLA DE PRUEBA Y MANGO AISLANTE PARA TRANSFERIR CARGA ELECTRICA:11

7.3 ELECTROSCOPIO..............................................................................................12

8. CONCLUSIONES...................................................................................................12

9. BIBLIOGRAFIA......................................................................................................12

10. CUESTIONARIO:................................................................................................13



2. INTRODUCCION

La electrostática es la parte de la física que estudia la electricidad en reposo, se

preocupa de la medida de la carga eléctrica, de la cantidad de electricidad presente en

los cuerpos y, en general en todo tipo materia, y de los fenómenos asociados a

las cargas eléctricas en reposo.

El desarrollo de la teoría atómica permitió aclarar el origen y la naturaleza de los

fenómenos eléctricos; la noción de fluido eléctrico, introducida por Benjamín Franklin

(1706-1790) para explicar la electricidad, fue precisada a principios al descubrirse que

la materia está compuesta de átomos y éstos a su vez por partículas que tienen

propiedades eléctricas.

Como sucede con otros capítulos de la física, el interés de la electrostática reside no

sólo en que describe las características de unas fuerzas fundamentales de la

naturaleza, y facilita la comprensión de sus aplicaciones tecnológicas. Desde el

pararrayos hasta la televisión y una amplia variedad de dispositivos científicos y

técnicos, que están relacionados con los fenómenos electrostáticos.

Existen en la Naturaleza dos tipos de cargas, positiva y negativa, y que la cantidad

más pequeña de carga es el electrón (misma carga que el protón, pero de signo

contrario). También se ha visto que existe una fuerza entre las cargas.

La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es la menor cantidad de carga

eléctrica que puede existir en la naturaleza.

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido

electrizado. La electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas

experiencias fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más

completa, sentar las bases de lo que se entiende por electrostática.

Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que: Cargas eléctricas de

distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo positivas o negativas se

repelen.



3. OBJETIVOS

3.1 Producir Carga Eléctrica Sobre Una Varilla De Vidrio

3.2 Transferir Carga Eléctrica De Un Lugar A Otro

3.3 Detectar La Presencia De La Carga Eléctrica En Objetos

4. FUNDAMENTO TEORICO

4.1PRODUCCION DE CARGA ELECTRICA POSITIVA POR CONTACTO:

Estamos interesados en averiguar lo que le ocurre a los objetos al ser frotados

entre si. Por lo general los objetos se encuentran en un estado neutro es decir con

igual cantidad de cargas positivas + (protones) y cargas negativas – (electrones).

En particular cuando se frota una varilla con un trozo de seda, el vidrio sede

electrones, quedándose cargado positivamente (+), en tanto que la seda recibe

electrones quedando cargado negativamente (-).

La situación final de A y B suele mostrarse sencillamente en la Fig. y se dice que

luego del contacto el vidrio se carga positivamente (+) y la seda negativamente (-).

Hacemos notar que el papel de la frotación es aumentar el área de contacto entre

los cuerpos, lo importante es el contacto estrecho.

Es posible obtener también carga (+) sobre otros cuerpos usando otros

materiales.



4.2BOLA DE PRUEBA Y MANGO AISLANTE PARA TRANSFERIR CARGA ELECTRICA:

Cuando se produce carga en un lugar eléctrica en un lugar determinado, como

por ejemplo en los recolectores de una maquina Whimshurst, o la esfera de un

generador Van der Graaff, puede ser necesario tomar una muestra de la carga

producida y llevarla a otro lugar, por ejemplo, a un plano conductor, a un

electroscopio o una botella leyben.

Esto se puede lograr mediante un sencillo dispositivo llamado “Bola de Prueba y

mango Aislante”, el cual esta constituido por una esfera conductora (de metal) bien

lisa y que va entornillada a una varilla aislante (de acrílico).

El principio del funcionamiento es sencillo, tomamos la varillas aislante y

ponemos la bola en contacto con el objeto cargado, entonces, parte de la carga se

traslada a la bola y se quedara en ella (en su superfiie), pues el mango es aislante,

podemos ahora trasladar esta carga a otro dispositivo, por ejemplo un electroscopio

Si la bola es mas grande podrá recogerse y trasladarse mas carga.



4.3EL ELECTROSCOPIO

Se suele designar con el nombre de electroscopio a un envase cerrado sea de

vidrio o metal dentro del cual se ha instalado un soporte dieléctrico D por el cual

pasa una varilla de metal denominada electrodo E y que lleva en el extremo

superior una pequeña esfera de metal y en su parte inferior dos laminillas metálicas

L (Fig.). Sirve para determinar si un objeto, por ejemplo una varilla tiene carga

eléctrica. Para esto, el objeto deberá acercarse a la esfera del electrodo central E.

Si posee carga producirá la separación de las laminillas. Cuando se toca con la

varilla la esfera del electrodo central E estará recibiendo carga.

Por ser el electrodo E un conductor, la carga que recibe distribuirá en toda su

superficie, en particular habrá carga en la parte inferior. Desde que las laminillas

puedan desplazarse entonces por tener un mismo tipo de carga, se repelaran,

quedando abierta, si recibe más carga, las laminillas se abrirán mas.



5. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS

5.1MATERIALES DE LABORATORIO

Una varilla de Vidrio.

Un trozo de Seda.

Un secador de cabellos.

Un electroscopio de hojuelas y agujas.

Cable conector

5.2EQUIPOS DE LABORATORIO

Generador Van der Graaff

Bola de Prueba.

Una tela de 30x30 cm

Un aparato

5.3EQUIPOS DE LABORATORIO

Un electroscopio

Una varilla de virio con su tela de seda

Una varilla de plástico negro PVC del equipo

6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL


Secamos las superficies de la varilla de vidrio y de la tela de seda, el electroscopio tiene su procedimiento de secado de vidrio.

Disponga el equipo como esta en la Fig.



Acerque la varilla de vidrio al electrodo central del electroscopio, observando que ocurre con las laminillas del electroscopio.

Ahora presionando fuerte y en una sola dirección, frote la varilla de vidrio con la tela de seda y nuevamente acerque la varilla (ahora ya frotado) al electrodo del electroscopio.

Finalmente toque el electrodo del electroscopio y observe lo que sucede.


Seque el mango de acrílico con la tela de felpa o con un secador de cabellos.

Obtenga carga del generador Van der Graaf y deposítela en el electroscopio.

Si desea recoger continuamente carga, se puede desentornillar un poco la Bola y enrollar un alambre, el cual se conecta al objeto que está produciendo carga.



6.3EL ELECTROSCOPIO

Acerque la varilla de vidrio a la esfera de E(esfera metálica) observe, toque la esfera E con la varilla de vidrio observe.

Con el fin de obtener cargas positivas sobre la varilla de vidrio frótela con la tela de seda suave, observe.

Paso b) Ahora acerque la varilla a la esfera de E(esfera metálica), observe toque la esfera de E(esfera metálica) con la varilla de vidrio cargada positiva con el objetivo de transferir la carga, observe.

Acerque la varilla de plástico de color negro a la esfera de E(esfera metálica), observe, toque la esfera de E con la varilla de plástico negra, observe.

Frote la varilla de plástico color negro con la tela seda gruesa acérquela a la esfera E, observe, toque la esfera de E(esfera metálica) con la varilla de plástico negra, observe.



7. ANALISIS Y RESULTADOS


Se observa que las agujas del electroscopio al ser acercadas con la varilla de vidrio en un inicio no mostraban reacción alguna pero después de ser frotada la varilla de vidrio con la tela esta produjo que las agujas del electroscopio se muevan con gran rapidez.

Se concluye que en un estado inicial la varilla de vidrio se encontraba cargada de manera neutra pero al ser frotada con la tela de seda esta se cargo positivamente lo que produjo una transferencia de electrones hacia el electroscopio moviendo las hojuelas del mismo.




Se observa que la bola de prueba en su estado inicial al ser acercada sobre el electrodo del electroscopio esta no genera ningún movimiento sobre sus hojuelas, pero al ser cargada con el Generador van der Graaff esta se carga positivamente y una vez más acercada sobre el electroscopio esta produce movimiento sobre el electroscopio lo que significa que se realizo una transferencia de carga eléctrica.

7.3ELECTROSCOPIO :

Sé que la varilla al comienzo no tiene carga por tanto el electroscopio tampoco la tiene, luego de cargar positivamente la varilla acercamos la esfera y observamos que las laminillas se abren, luego ponemos el dedo y hacemos de conductor para restablecer la neutralidad del electroscopio

.

Luego acercamos la esfera ponemos la varilla de plástico y esta se abre al electroscopio que está cargado positivamente y se abre mas significa que la varilla negra está cargada positivamente.



8. CONCLUSIONES

Podemos concluir que el método utilizado para producción de carga eléctrica

es un método por frotamiento en cual consiste en frotar una varilla de vidrio

(arrancando de esta manera las cargas negativas) y transfiriéndolas hacia el

electroscopio.

La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y

negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de

carga.

Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de

los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro, un exceso de carga

negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total

o neta no cambia.

Los objetos cargados con cargas del mismo signo, se repelen.

Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse

el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si la

laminillas se abren significa que el objeto está cargado del mismo tipo de

carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el

electroscopio tienen signos opuestos.



9. BIBLIOGRAFIA

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//elecmagnet/campo_electrico/fuerza/

fuerza.html

http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/recursos/videos/

videos_experimentos_fisica/ondas_electromagneticas/carga_contacto.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Electroscopio

http://www.famaf.unc.edu.ar/~anoardo/electrostatica.pdf

Apuntes en clase.

10.CUESTIONARIO:

I. Sabemos que el vidrio se carga + al ser frotado con seda. Identifique otro material que de carga + sobre su superficie al ser frotado con otra tela.

El aluminio y el poliéster, el aluminio tiene tendencia a entregar electrones quedando cargado positivamente y el otro tiene tendencia absorber electrones quedando cargado negativamente.

II. Acerque la varilla de vidrio al electroscopio

a) ¿Qué ocurre con las laminillas del electroscopio?

En un estado inicial cuando la varilla se encuentra cargada de manera neutra esta no produce ningún tipo de movimiento sobre las laminillas del electroscopio.

b) ¿Qué implica esto?

Esto implica que no se ha transferido ningún tipo de carga al electroscopio.

III. Ahora presionando fuerte y en una sola dirección, frote la varilla de vidrio con la tela de seda y nuevamente acerque la varilla de vidrio (ahora ya frotada) al electrodo del electroscopio.

a) ¿Qué ocurre con las laminillas del electroscopio?

Después de haber frotado la varilla de vidrio con la tela de seda podemos ver que acercándola al electroscopio esta produce movimiento y excitación en las laminillas del electroscopio, moviéndose y quedando inertes en una sola posición.

b) ¿Toque el electrodo del electroscopio, que sucede con las laminillas?

Después de haber transferido la carga positiva de la varilla frotada, esta dejo a las laminillas del electroscopio cargadas positivamente dejando las inertes en un posición, pero al ser tocado el electrodo con la mano esta produce que las laminillas caigan repentinamente lo que explica la transferencia de carga eléctrica.



IV. ¿Se puede recoger `los dos tipos de carga con la “Bola de Prueba”?

No, la bola de prueba solo puede recoger la carga positiva que produce el Generador de Van der Graaff.

V. Con una bola de mayor diámetro ¿Se puede transferir más o menos carga?

Si la bola es más grande podrá recogerse y trasladarse mas carga.

VI. Evalue aproximadamente cuanta carga puede recibir una bola de prueba de radio r=0.75cm

Por formula sabemos E= kQr2

despejando Q,

Q= Er2

kQ=

(0.0075)2 x 3x 106

9x 109=18.75 x10−9C=18.75nC

VII. Explique por qué al transferir carga al electroscopio se abren las laminillas

Si al electroscopio se le acerca un cuerpo cargado, o se toca con él, todo el aparato se carga de electricidad por inducción, por lo que las dos tiras de lamina, al quedar cargadas con electricidad del mismo signo, se repelen entre sí, entonces se abren.

VIII. Respecto del paso b) procedimiento porque se toca la esfera del electrodo E (esfera metálica) para “retirar” la carga?

Por que al entrar en contacto con el dedo, hacemos tierra (conductor) y descargamos el instrumento.

IX. ¿Cuál es el signo de la carga de la varilla de plástico color negro al frotarla con seda gruesa ( o lanilla)?

El signo es negativo, ya que al frotar plástico con lanilla, el plástico captura electrones de la lanilla y en consecuencia, queda con carga negativa mientras la lanilla se carga positivamente.


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