OXIDACION-REDUCCION

INDICE

OBJETIVO.. 2INTRODUCCION 2-4MATERIAL A UTILIZAR 5DESARROLLO EXPERIMENTAL. 5-8CUESTIONARIO. 8-10CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES.. 10-13BIBLIOGRAFIA. 13

OBJETIVOQue el alumno:Verifique que los cuerpos son susceptibles de electrizarse.Identifique los diferentes procedimientos de electrizacin de los cuerpos.Compruebe la existencia de los tipos de electrizacin que pueden adquirir los cuerpos.Diferenci los conductores de los aisladores.Describa los espectros de los campos elctricos obtenidos entre electrodos de diversas geomtricas,Concluya que en la regin que rodea a un cuerpo electrizado existe una fuerza de origen elctrico que recibe el nombre de campo elctrico.INTRODUCCIONEn nuestra vida diaria hemos observado destellos luminoso: cuando nos quitamos una camisa de nylon en un cuarto obscuro; al frotar los pies sobre una alfombra; en un da seco puede suceder que al tocar a otra persona se sienta sacudida elctrica, o al peinar el cabello seco escuchamos chasquidos, estos fenmenos son evidencia de la naturaleza elctrica de la materia.Se puede considerar que materia es todo aquello que posee masa y que ocupa un lugar en el espacio, presentndose como solido, lquido o gas. La materia est constituida por lo que se conoce como elementos, por ejemplo: el oxgeno, el nitrgeno, el hidrgeno, que al combinarse originan compuestos cuyas caractersticas son diferentes a las de los elementos que los constituyen.La molcula es la parte ms pequea de un compuesto, antes de que se descomponga en sus elementos. A su vez, la parte ms pequea a la que se puede reducir un elemento, conservandosus propiedades, es el tomo.S se divide el tomo, ste deja de existir y aparecen unas partculas subatmicas, las cuales tienen una caracterstica muy importante: aparecen en todos los tomos de todos los elementos.Estas partculas son los electrones, protones y neutrones, por eso se dice que todos los cuerpos (materia) estn constituidos por estas partculas. En el centro del tomo o ncleo se encuentran protones y neutrones, los electrones se encuentran en el ncleo.Se sabe que la carga elctrica de los protones es positiva, los neutrones negativa. Como los protones y neutrones se encuentran en el ncleo, estese encuentra electrizado, (cargado) positivamente.En todas las operaciones ordinarias de la fsica y la qumica, los ncleos de los tomos no son alterados, conservando ntegramente su carga, sin embargo, bajo diversas influencias, el tomo puede ganar o perder electrones, esto se efecta en la ultima orbita del tomo, conocida como de valencia, y los electrones que se encuentran en dicha orbita reciben el nombre de electrones de valencia.DE manera natural los tomos son elctricamente neutros ya que la carga negativa representa el conjunto de electrones y es igual al valor absoluto de la carga positiva del ncleo, Es debido a esta propiedad de neutralizarse mutuamente, lo que justifica los signos (+), (-) atribuidos a las dos formas de electricidad, Si un cuerpo pierde electrones, la carga positiva global de los ncleos de todos los tomos, no estn neutralizadospor la carga negativa global de los electrones restantes y el cuerpo se electriza positivamente. Si se proporcionan electrones el cuerpo se electriza negativamente.Caracterizamos el estado de electrizacin de un cuerpo, definido por una masa, por la carga elctrica representada por la letra q. As, cualquier porcin de materia, o cualquier partcula est electrizada por dos propiedades fundamentales independientes que son: la masa y la carga; por lo que toda electrizacin aparece como una transferencia de electrones.Un pndulo elctrico, cargado, se inclina cuando se aproxima a la regin que rodea a uno o ms cuerpos electrizados, La inclinacin del pndulo se invierte si se cambia el signo de su carga, con lo que se prueba que la carga elctrica, prcticamente puntual, del pndulo, sufre la accin de una fuerza electrosttica F, cuyo sentido est ligado al signo de la carga.A la regin del espacio que rodea a un cuerpo o partcula cargada de electricidad donde se perciben las fuerzas de atraccin o repulsin que se producen sobre otros cuerpos cargados de electricidad se le llama Campo elctrico.La existencia del campo elctrico se debe a la regin del espacio que rodea a un cuerpo electrizado se modifica, de alguna manera, por la presencia de la carga en dicho cuerpo. Al campo elctrico se le asocia, en cada uno de sus puntos, una propiedad vectorial llamada intensidad del campo, que es la que permite producir una fuerza sobre cualquier carga elctrica.Para definiroperacionalmente la intensidad del campo elctrico colocamos un pequeo cuerpo de prueba que tenga una carga q, supuestamente positiva, en el punto del espacio que se ha de examinar y medimos la fuerza elctrica F, (si existe), que acte sobre ese cuerpo. La intensidad del campo elctrico E en el punto se define como:

En la ecuacin es necesario que el campo de la carga de prueba no altere sensiblemente el campo de las cargas en estudio, esto implica que q0-->= con lo que es posible establecer una definicin ms rigurosa que es:

El campo elctrico de un cuerpo cargado puede describirse no slo por una magnitud vectorial: la intensidad del campo elctrico E; sino tambin por una cantidad escalar. El potencial elctrico V; o sea que cada uno de los puntos de un campo elctrico, se le atribuye una propiedad escalar llamada potencial elctrico y que cumple con la siguiente ecuacin:

Por lo antes expuesto, hay 2 formas diferentes de representar grficamente un campo electrosttico:a) Por un conjunto de lneas (lneas de fuerza) que indican en cada punto la direccin de la intensidad del campo elctrico.b) Por un conjunto de superficies (superficies equipotenciales) que indican en cada punto el potencial elctrico.Las lneas de fuerza son lneas imaginarias que corresponden a la trayectoria que seguirn pequeos cuerpos de electricidad positiva que se movieran libremente en el campo que se trate.La relacin entre las lneas de fuerza y el vector intensidad del campoelctrico es la siguiente:1. La tangente a una lnea de fuerza en un punto cualquiera nos indica la direccin de E en este punto.2. Las lneas de fuerza se dibujan de modo que el nmero de lneas por unidad de rea de seccin transversal sea proporcional a la magnitud de E.A la representacin grafica de las lneas de fuerza de un campo elctrico se le designa con el nombre de Espectro del Campo Elctrico.Finalmente cabe recalcar, en esta introduccin, la importancia del conocimiento de los conceptos de carga, electrizacin y campo elctrico, ya que son de mucha utilidad en la ingeniera elctrica y electrnica, por ejemplo: en el tubo de rayos catdicos, en filtros electrostticos, en el pararrayos, en la proteccin de circuitos integrados, etc.

MATERIAL A UTILIZAR Juego de accesorios de la cuba electrostticaPndulo elctricoBarra de vidrioElectrodo de pruebaPao de lanaAgitadorCables de conexinGenerador de Van de GraaffCuba electrostticaBarra de poliestirenoBarra de hierroPao de nylonSoporte aislanteAceite de ricinoDESARROLLO EXPERIMENTALI.- Electrizacin de un cuerpo.Existen 3 procedimientos por medio de los cuales los cuerpos pueden electrizarse: por frotamiento, por contacto y/o por induccin.1.1.- Electrizacin por frotamientoDispositivo: Se emplea un pndulo elctrico, figura 1.

Procedimiento:Realice las actividades siguientes y explique sus observaciones en cada caso:a) Frote la barra de vidrio con el pao de lana. Acrquelaa algunos trocitos de papel.b) Nuevamente frote la barra de vidrio con el pao de lana y aproxmela, sin tocar, a la esfera de sauco del pndulo elctrico.c) Ahora frote la barra de poliestireno y aproxmela al pndulo elctrico, sin tocar la esfera de sauco.Repita el procedimiento anterior con el electrodo de prueba plano en su parte metlica. Explique detalladamente sus observaciones.1.2.- Electrizacin por contactoProcedimiento: Tome la barra de vidrio, cargada previamente por frotamiento con el pao de lana, y pngala en contacto con el electrodo de prueba plano, como se indica en la figura 2, y acrquelo a la esfera del pndulo elctrico. Anote sus observaciones.

Repita el procedimiento anterior usando la barra de poliestireno. Descargando previamente el electrodo de prueba con los dedos.Discusin:Explique observacionesPor qu es necesario aislar el electrodo de prueba?

Para que la carga que existe en nuestras manos no se transmita al tocarlas y no afecten el desarrollo del experimento

1.3.- Electrizacin por induccin.Dispositivo: rmelo como se indica en la figura 3

Frote la barra de vidrio con el pao de lana y acrquela a la barra de metal, sin tocar, observe la esfera del pndulo elctrico. Sin dejar de observar aleje la barra de vidrio cargada.Repita el experimento anterior, pero ahora, antes de retirar la barra de vidrio cargada elctricamente, toque con su dedo la barra de metal como se muestra en la figura 4.

II.- Clases de carga elctrica y fuerzas de origen elctrico.Procedimiento.Toque con la barra de vidrio, frotada con el pao de lana, la esfera de medula de sauco del pndulo durante un corto intervalo de tiempo. Anote sus observaciones.Explique lo ocurrido, obtenga conclusiones.Nuevamente cargue la esfera de medula se sauco, ponindola en contacto con la barra de vidrio, previamente frotada con el pao de lana. Explique sus observaciones.Ahora, acerque suficientemente la esfera cargada del pndulo elctrico, sin hacer contacto, primero a la barra de vidrio cargada y despus a la barra de poliestireno frotada con el pao de lana.Explique sus observaciones y seale que sucede con el espacio que rodea a un cuerpo cargado.

III.- Conductores y AisladoresDispositivo: Arme el dispositivo que se muestra en la figura 5

Procedimiento.Toque el extremo A de la barra de poliestireno con la barra de vidrio cargada, previamente, por frotamiento con el pao de lana. Observe el pndulo elctrico.Descargue la barra de vidrio y colquela en el soporte aislante, en lugar de la barra de poliestireno, y cargue esta ultima repitiendo el experimento.Explique sus observaciones.Anote sus conclusiones.IV.- Espectros del campo elctricoDispositivo: Vierta el aceite de ricino en la cuba electrosttica, hasta tener una capa de 4mm de profundidad. Espolvore un poco de aserrn e instale una lenteja y el anillo grande (Figura 6), en los porta electrodos de la cuba yestos a su vez conctelos a tierra y a la esfera del generador de Van de Graaff, respectivamente.

Procedimiento.Ponga a funcionar el generador y observe lo que sucede con el aserrn. Realice un dibujo del espectro observado.Realizado lo anterior desconecte el generador, pero antes descrguelo tocando la esfera con un alambre, conectando previamente a tierra, y remueva por medio del agitador el aceite de ricino con el aserrn e invierta conexiones en los porta electrodos, de tal manera que la lenteja est conectada a la esfera del generador y pngalo a funcionar.Explique su observacin y dibuje el espectro formado.Cambie los electrodos (lenteja y arillo), por otro par, de modo que se observe el campo formado por:a) Dos cargas puntuales de diferente signo.b) Dos cargas puntuales del mismo signo.c) Dos placas paralelas cargadas de diferente signo que simulen un condensador de placas paralelas.d) Dos anillos circulares cargados con diferente carga, de tal manera que simulen un condensador de placas cilndricas.e) Un cuerpo con punta y una placa cargada con signo contrario.Dibuje los espectros de los campos obtenidos para cada uno de los incisos anteriores y explique sus observaciones, en cada cas.Indique el procedimiento a seguir para conocer el tipo de carga que proporciona la esfera de Van de Graaff y diga que tipo es.

CUESTIONARIO1.- Qu es la carga elctrica? Es aquella propiedad de la materia, la cual est asociada con partculas atmicas, el electrn y el protn; asociando una carga negativa con el electrn y una carga positiva con el protn.Las cargas negativas estn dadas por el exceso de los mismos y las cargas positivas por la deficiencia de estos.2.- Cuntas clases de carga identifico en este experimento? Fueron 3 electrizaciones: por contacto, por induccin y por friccin.3.- Cmo se comportan las cargas elctricas entre s? En el experimento se comprueba que cargas con el mismo signo se repelen y de signo diferente se atraen. Su fuerza de atraccin o repulsin depende de la ley de coulomb.4.- Qu interpretacin se da al principio de la conservacin de la carga elctrica cuando se carga la barra de vidrio por frotamiento con el pao de lana? Frotando la barra de vidrio con el pao de lana, este adquiere una carga positiva de igual valor que la de la barra de vidrio, es decir, si la carga total antes de frotarse la barra de vidrio y el pao era cero, despus de frotarse la suma que cargas de ambos cuerpos tambin ser cero.5.- Cmo se podra usar una barra, cargada negativamente para cargar por induccin dos barras metlicas, de manera que una quede con carga positiva y otra con carga negativa? Se pueden colocar dos cuerpos metlicos sobre soportes de plstico acercamos una varilla cargada positivamente a uno de los cuerpos, los electrones del metal son atrados por la varilla y una parte de stos se desplaza hacia el cuerpo dejando en el cuerpo un dficit de electrones, es decir, una carga positiva.6.- Cul es la diferencia entre un conductor y un aislador? Un conductor es aquel material que permite el libre flujo de electrones a travs de su cuerpo, en cambio en un aislante no existe tal caracterstica las cargas solo quedan en la superficie.7. -Cmo afecta el medio ambiente a estos experimentos? La humedad puede afectar que cuerpos puedan ser cargados fcilmente, contrario a lo que sucede en un ambiente con poca humedad.8.- Cmo se descubri que la carga elctrica estaba cuantizada? Por que nicamente puede tomar valores enteros de la carga que tiene el electrn.9.- Explique ley de coulomb.La ley de Coulomb relaciona dos cargas y la distancia que hay entre estas para poder calcular la fuerza de atraccin o repulsin que ejercen. Y se enuncia as: La fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa, en el medio que las rodea.10.- Defina los siguientes trminos.

a) Campo: Un campo de fuerza es creado por la atraccin y repulsin de cargas elctricas esto es generado por el flujo elctrico y las cuales son observadas en espectros elctricos.b) Polarizacin: Modificacin de la distribucin de carga que ocurre en un material aislador por efecto de un campo elctrico.c) Dipolo: Dos cargas de signos opuestos e igual magnitud muy cercanas entre s.d) ionizacin: Es separar los electrones de una molcula neutra travs de alguna energa como los rayos X o Luz Ultravioleta.e) Carga puntual: Es un pequeo espacio de un cuerpo donde se concentra la carga, (Ej. puntas).f) Gradiente potencial: Es el cociente resultante de dividir la variacin elctrica de un punto A menos un punto B entre la variacin de la distancia de los puntos hacia la carga.11.- Por qu las lneas de fuerza no se cruzan? Resulta que el campo elctrico es tangente a la lnea de fuerza es por eso que nunca se cruzaran las lneas de fuerza.13.- Qu es una superficie equipotencial? Es aquella en el que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concntricas centradas en la carga, como se deduce de la definicin de potencial.14.- Dos cargas, de magnitud y signos desconocidos, estn separados una distancia d. la intensidad del campo elctrico es cero en un punto situado entre ellas, en la lnea que las une. Qu se puede decir respecto a las cargas? Que forman un dipolo elctrico.15.- Explique la ley de Gauss. La ley de Gauss relaciona el flujo elctrico a travs de una superficie cerrada y la carga elctrica encerrada por esta superficie. De esta misma forma, tambin relaciona la divergencia del campo elctrico con la densidad de carga.

CONCLUSIONES1.1 electrizacin por frotamiento.Mauricio perez: al frotar la barra de vidrio con el pao de lana y acercarlo a diversos trozos de papel, no logramos observar alguna interaccin de atraccin entre estos, ya que el vidrio se considera un aislante elctrico, por lo que no pudimos cargar elctricamente esta barra de vidrio. Al frotar la barra de vidrio con el pao de lana y acercar la barra al pndulo elctrico, no pudimos observar algn tipo de atraccin entre la barra y el pndulo elctrico. Al frotar la barra de poliestireno con el pao de lana y acercarlo al pndulo elctrico, pudimos observar que el pndulo era atrado por la barra debido a que esta estaba cargada elctricamente por frotamiento ya que la barra de poliestireno es buen conductor elctrico.

Rafael alvarez:Al frotar el pao de lana con la barra de vidrio no hay reaccin al acercarla a los trozos de papel ni a la esfera de sauco ya que el vidrio no es un conductor en cambio al frotar la barra de poliestireno con el pao de lana y acercarlo al pndulo de sauco el pndulo se acerca a la barra ya que esta fue cargada elctricamente por el pao elctrico.

Edgar ceron:Al frotar dos cuerpos se produce la transferencia de algunos electrones de un material a otro, provocando un desequilibrio de cargas elctricas. El cuerpo que gana electrones adquiere carga negativa y el que pierde electrones con carga positiva.1.2 electrizacin por contacto.Mauricio perez: Para electrizar un cuerpo con este mtodo, es necesario frotar la barra de poliestireno con el pao de lana; lo que se hace con esto, es transferir los electrones del cuerpo donde estn ms dbilmente unidos hacia el otro, el cual para este caso particular es el pao de lana, el cual transfiere los electrones a la barra de poliestireno debido al material, de este modo, la barra se estar cargando negativamente. Posteriormente, para visualizar ms claro este efecto de electrizacin, se colocan pedacitos de papel y se acerca la barra de poliestireno; se puedeobservar que los pedacitos de papel se mueven y existe una atraccin, esto sucede ya que la barra adquiri una carga negativa.

Rafael alvarez:Al frotar la barra de poliestireno con el pao de lana pasamos los electrones del pao de lana a la barra, al colocar pedazos de papel cerca de la barra de poliestireno se observa que hay cierta atraccin entre los trozos de papel y la barra de poliestireno ya que esta tiene carga negativa. Edgar ceron:Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes tomos poseen un defecto de electrones, que se ver en parte compensado por la aportacin del cuerpo neutro cuando ambos entran en contacto

1.3 electrizacin por induccin.Mauricio perez:En el primer procedimiento se puede observar que la esfera se mueve un poco, este movimiento es causado por que los electrones que primero le transferimos del pao de lana a la barra de vidrio por frotamiento, despus se transfirieron a la barra de metal al aproximarla, de a que el metal es un buen conductor, pasa los electrones al otro extremo de la barra, y como sta est cerca de la esfera de sauco, genera una pequea atraccin.Al repetir el experimento tocando la barra de metal se observa que no pasa nada, esto debido a que cuando se toca la barra de metal la trayectoria del flujo de electrones se dirige hacia nuestro dedo el cual hace tierra fsica.

Rafael alvarez:En este experimento se observa que al poner en contacto la barra de vidrio con el electrodo de prueba el pndulo no se mueve, en cambio al hacer el experimento con la barra de poliestireno el pndulo de sauco se acerca a la barra de metal debido a que los electrones de la barra de poliestireno se transfieren a la barra de metal haciendo que el pndulo se acerque ya que el metal en un material conductor.

Edgar ceron:Si el cuerpo cargado es negativo entonces el efecto de repulsin sobre los electrones convertir la zona en positiva. En ambos casos, la separacin de cargas inducida por las fuerzas elctricas es limitada y desaparece cuando la barra responsable se aleja suficientemente del cuerpo.

II.- Clases de carga elctrica y fuerzas de origen elctrico.Mauricio perez:Es posible transferir cargas por contacto debido a que los electrones en exceso de un cuerpo siempre buscan la manera de fluir, para que el objeto que se encuentra cargado regrese a su estado de equilibrio elctrico.

Rafael alvarez:

Edgar ceron:Los experimentos realizados conducen a dos resultados fundamentales:

Cargas iguales se repelen.

Cargas distintas se atraen.

Las cargas elctricas no son creadas, sino que el proceso de adquirir cargas elctricas consiste en ceder algo de un cuerpo a otro, de modo que una de ellas posee un exceso y la otra un dficit de ese algo (electrones).

III.- Conductores y aisladores.Mauricio perez:En el procedimiento 1 vemos quela esfera del pndulo, se aleja por que como el poliestireno tiene una carga negativa, al momento que se toca con la barra de vidrio cargada negativamente, el poliestireno es el que cede los electrones y queda cargado positivamente; por lo tanto se crea una fuerza de repulsin con respecto a la esfera.Al cambiar las barras de lugar y repetir el procedimiento se observa que la esfera de sauco es atrada a la barra de vidrio; esto sucede porque la barra de poliestireno cargada, transfiere los electrones a la barra de vidrio y esta a su vez atrae a la esfera que tiene una carga positiva.

El campo elctrico acta respecto a la carga que tenga el objeto es decir si est cargado negativamente tiende a atraer y si est cargado positivamente tiende a repeler cargas del mismo signo.

Rafael alvarez:

Edgar ceron:Para los elementos conductores y aislantes se rigen por diferentes escalas, por lo que los hace diferentes de los otros como totalmente inversos como son los aislantes de los conductores, como los materiales que tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro estos son los mencionados conductores; y los que evitan el contacto entre las diferentes partes conductoras son los mencionados aislantes que tienen una resistencia muy elevada al paso de la corriente. Los aceites tienen caractersticas diferentes a los dems aislantes como es la viscosidad, punto de solidificacin y punto de inflamacin.

IV.- Espectros del campo elctrico:Mauricio perez:Es posible conocer el espectro que forman las cargas el cual al ojo humano es imperceptible, pero con un sencillo experimento se pueden apreciar las diferentes formas que estos tendrn dependiendo del tipo de forma que tenga el objeto y el tipo de signo que tenga su carga. El campo elctrico formara una espectro respecto a otro punto, por eso fue posible apreciar diferentes formas del mismo.Rafael alvarez:

Edgar ceron:El espectro del campo elctrico se puede definir como: la representacin grfica del campo elctrico para cada una de las cargas elctricas. En el experimento no es posible ver las lneas dibujadas por el campo elctrico pero es fcil imaginarlas con un diagrama que especialice el espectro de una carga elctrica negativa o positiva.

BIBLIOGRAFIA

Gutirrez, Carlos, fsica II, Mxico: McGraw-Hill, 2007.Riveros, Hctor, electricidad y magnetismo. Preguntas y respuestas, Mxico: trillas, 1998.Sears, W. Francis et al... Fsica universitaria, vol. 2, Mxico: Pearson, 20041