OBJETIVO DE LA PRÁCTICA electricidad y Magnetismo

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA.

El propósito, es investigar la relación entre la carga inducida en el cubo de hielo por un objeto cargado, la naturaleza de la carga de un objeto por contacto versus la carga por inducción, demostración de la conservación de la carga, y por último, la distribución de la carga eléctrica sobre una superficie midiendo las variaciones de densidad de carga. Para comprender el concepto de campo eléctrico y poder visualizar las diferentes configuraciones de las líneas de fuerza de dicho campo.

INTRODUCCIÓN.

        El conocimiento y la comprensión de los fenómenos electrostáticos son  fundamentales ya que en la actualidad vivimos en un mundo de tecnología, en un mundo que depende de la electricidad. Basta pensar en las infinitas incomodidades que acarrea un apagón y en el terrible impacto que en nuestra vida cotidiana tienen las computadoras, teléfonos celulares, reproductores de mp3, mp4 y otros centenares de objetos que utilizamos sin detenernos demasiado a pensar en las razones de su funcionamiento, por ello es importante el estudio de uno de los estudios de Faraday su relación con las leyes de newton.

PRE LABORATORIO.

Fundamento Teóricos

Revisar en la bibliografía recomendada lo siguiente:

• Michael Faraday
• Carga eléctrica
• Naturalezas de la carga
• Clases de cargas
• Cubeta de Faraday
• Conservación de la carga
• Líneas de fuerza
• Conductividad
• Transferencia de Carga.
• Diferencia de potencial.
• Dipolos Eléctricos
• Distribución de Carga
• Ley de Coulomb
• Ley de Gauss

Preguntas

        Conteste las siguientes Preguntas:

1. ¿Explicar cómo funciona el electrómetro?
2. ¿Por qué cree que existe una diferencia de potencial entre el cubo y el blindaje solamente mientras, que el objeto cargado está adentro, de acuerdo al experimento de Faraday?
3. Dos esferas metálicas cuelgan de hilos de nylon. Cuando se colocan próximas entre sí tienden a atraerse. Con base solo en esta información, analice los modos posibles en que podrían estar cargadas las esferas ¿Es posible que después de tocarse, las esferas permanezcan adheridas una a la otra? Explique su respuesta.
4. que semejanzas presentan las fuerzas eléctricas con las fuerzas gravitatorias, ¿Cuáles son las diferencias más significativas?
5. Dos cargas puntuales iguales ejercen fuerzas iguales una sobre la otra, Pero si una carga es el doble de la otra,  ¿Siguen ejerciendo fuerzas iguales una sobre la otra, o ejercen dos veces más fuerza una sobre la otra, explique?
6. ¿la ley de Coulomb y la ley de gauss son totalmente equivalentes?¿Hay alguna situación de tipo electrostático en que una sea válida y la otra no? Explique su razonamiento.
7. Si el campo eléctrico de una carga puntual fuese proporcional a 1/r3 en vez de 1/r2 ¿Seguiría siendo válida la ley de gauss? Explique su razonamiento.
8. Una esfera solida de cobre tiene una carga positiva neta. La carga está distribuida uniformemente en la superficie de la esfera y el campo eléctrico en el interior de la esfera es cero. Luego se acerca una superficie de la esfera una carga puntual negativa externa a la esfera ¿Se mantiene toda la carga neta de la esfera en la superficie?. De ser así ¿continua distribuida uniformemente en toda la superficie?. Si no es uniforme ¿Cómo está distribuida? ¿Sigue siendo cero el campo eléctrico en el interior de la esfera? Justifique sus respuestas en todos los casos.

EQUIPOS Y MATERIALES A USAR.

1. Electrómetro (ES-9078A)
2. Cubo de hielo Faraday (ES-9042A)
3. Productores de carga (ES-9057B)
4. Cable de señal de entrada (cables de prueba)
5. Conexión a tierra
6. Fuente de tensión electrostática (ES-9077)
7. Esferas conductoras, 13 cm (ES-9059B) (2)
8. Cable de señal de entrada (Cables de prueba)
9. Formas termo-conductor (ES-9061)

CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO.

        Configuración del equipo para los procedimientos A y B.

[pic 3]

        Configuración del equipo para los procedimientos C, D y E.

[pic 4]

PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA.

Procedimiento A: La Carga Por Inducción Vs Carga Por Contacto

1. Presione el botón ZERO para eliminar por completo toda la carga del electrómetro y la el cubo de hielo.
2. Descargar la energía pérdida en los cuellos y los mangos de los productores de carga, Tocándolos disipamos la energía llevándola a tierra. Usted también debe estar conectado a tierra mientras hace esto. También ayuda si usted respira en el cuello del productor de carga, por lo que la humedad de la respiración elimina cualquier carga residual en el cuello.
3. Frote las superficies blancas y azules juntas para cargas separadas.
4. Mantenga a la mano el único productor que se va a utilizar. Ponga el otro productor lejos de la carga y del contacto con cualquiera de las superficies del cubo de hielo.
5. Antes de insertar el productor cargado en el cubo de hielo, asegúrese de estar conectado a tierra.
6. Cuidadosamente inserte el productor cargado en el cubo de hielo, todo el camino a la mitad inferior de la cubeta, pero sin que toque el cubo. Anote la lectura del electrómetro.
7. Retire el objeto y otra vez anote la lectura del electrómetro. Si nunca tocó la manija del cubo, la lectura debe ser cero.
8. Presione el botón ZERO para descargar la energía residual. Ahora inserte de nuevo el objeto, dejando que toque del cubo de hielo.
9. Retire el objeto y anote la lectura del electrómetro.
10. Para demostrar que la carga acumulada por el cubo de hielo se ha perdido por el disco, conecte a tierra el cubo hielo para eliminar toda la carga. Presione el botón ZERO para eliminar cargas residuales del electrómetro. Inserte el productor cargado de nuevo en el cubo de hielo y anote la lectura del electrómetro.

Procedimiento B: Conservación De La Carga

1. Comenzando con los productores de carga inicialmente descargados, frote los materiales azules y blancos juntos, se debe mantener ambos productores alejados de no tocar cualquier otra cosa después de la carga. (Téngalos en sus manos, sin dejar que se toquen entre sí o el cubo de hielo.)
2. Utilice el cubo de hielo Faraday para medir la magnitud y polaridad de cada uno de los productores de carga por inserción de uno en uno en el cubo de hielo y tomando nota de la lectura en el electrómetro.
3. Elimine por completo la carga de los productores de carga. No te olvides de eliminar también cualquier carga parásita de los cuellos y asas.
4. Inserte los productores carga en el cubo de hielo y frotar juntos en el interior del cubo. Anote la lectura del electrómetro.
5. Quite el productor de carga y anote la lectura del electrómetro. Vuelva a colocar el productor de carga y quite la otra. Tenga en cuenta las lecturas del electrómetro. Utilizando la magnitud y polaridad de las mediciones, son observaciones sobre conservación de la carga.

Advertencia: Asegúrese de que el electrómetro está conectado a tierra, o el cubo no será conectado a tierra correctamente. Realización de pruebas o experimentos con un cubo sin conexión a tierra puede provocar una descarga eléctrica o lesión posible.

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