Informe De Laboratorio Fisica..carga Electrica

FACULTAD DE QUIMICA INGENIERIA QUIMICA E INGENIERIA AGROINDUSTRIAL.

EAP: INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

LABORATORIO DE FISICA III

EXPERIENCIA: Nº1

TEMA:

CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS.

INTEGRANTES:

 VEGA ECHEVARRIA, FIORELLA 10070071

 LEITON PALACIOS, ELI BRYAN 09070182

OBJETIVO

1. Comprobar experimentalmente la resistencia de una de las propiedades de la materia llamada carga eléctrica.

2. Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante los diversos procesos.

3. Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signos opuestos.

4. Conocer el funcionamiento y los principios físicos de un generador electrostática-maquina de

5. Wimshurst y la Maquina de Van der Graff.

MATERIALES

o Barra de pvc.

o Barra de acetato.

o Barra de vidrio.

o Barra de vinilito.

o Paños de algodón y seda.

o Electroscopio.

o Maquina de WIMSHURST MODELO U15310.

o MAQUINA DE VAR DE GRAFF.

FUNDAMENTO TEORICO

 CONCEPTOS GENERALES DE LA ELECTROSTATICA

1. ELECTRIZACIÓN

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.

Si una barra de ámbar (de caucho o de plástico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una varilla de vidrio se frota con un paño de seda. Aun cuando ambas varillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de ámbar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el caso de que ambas sean de vidrio. Sin embargo, la barra de ámbar es capaz de atraer a la de vidrio y viceversa.

Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544-1603) a distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la que adquiere el ámbar. Posteriormente Franklin al tratar de explicar los fenómenos eléctricos consideró la electricidad como un fluido sutil, llamó a la electricidad «vítrea» de Gilbert electricidad positiva (+) y a la «resinosa» electricidad negativa (-). Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que:

Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo se repelen.

Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedad de la materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se observa que tanto una como otra se electrizan ejerciendo por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado. Pero si una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto paño-barra se comporta como si no lo estuviera, manteniendo una neutralidad eléctrica.

Este fenómeno fue interpretado por Franklin introduciendo el principio de conservación de la carga, según el cual cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro, pero en conjunto no hay producción neta de carga. En términos de cargas positivas y negativas ello significa que los cuerpos y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se trata, en este caso, de una electrización a distancia o por influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo neutro más próximo se cargará con electricidad negativa y la opuesta con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de características eléctricas opuestas hace que a la electrización por influencia se la denomine también polarización eléctrica. A diferencia de la anterior este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo al neutro.

2. LA NATURALEZA ELÉCTRICA DE LA MATERIA

La teoría atómica moderna explica el por qué de los fenómenos de electrización y hace de la carga eléctrica una propiedad fundamental de la materia en todas sus formas. Un átomo de cualquier sustancia está constituido, en esencia, por una región central o núcleo y una envoltura externa formada por electrones.

El núcleo está formado por dos tipos de partículas, los protones, dotados de carga eléctrica positiva, y los neutrones, sin carga eléctrica aunque con una masa semejante a la del protón. Tanto unos como otros se hallan unidos entre sí por efecto de unas fuerzas mucho más intensas que las de la repulsión electrostática -las fuerzas nucleares- formando un todo compacto. Su carga total es positiva debido a la presencia de los protones.

Los electrones son partículas mucho más ligeras que los protones y tienen carga eléctrica negativa. La carga de un electrón es igual en magnitud, aunque de signo contrario, a la de un protón. Las fuerzas eléctricas atractivas que experimentan los electrones respecto del núcleo hace que éstos se muevan en torno a él en una situación que podría ser comparada, en una primera aproximación, a la de los planetas girando en torno al Sol por efecto, en este caso de la atracción gravitatoria. El número de electrones en un átomo es igual al de protones de su núcleo correspondiente, de ahí que en conjunto y a pesar de estar formado por partículas con carga, el átomo completo resulte eléctricamente neutro.

Aunque los electrones se encuentran ligados al núcleo por fuerzas de naturaleza eléctrica, en algunos tipos de átomos les resulta sencillo liberarse de ellas. Cuando un electrón logra escapar de dicha influencia, el átomo correspondiente pierde la neutralidad eléctrica y se convierte en un Ion positivo, al poseer un número de protones superior al de electrones. Lo contrario sucede cuando un electrón adicional es incorporado a un átomo neutro. Entonces el Ion formado es negativo.

3. ELECTRICIDAD.- La palabra Electricidad deriva de "electrón" que quiere decir "ámbar". Es un agente natural que se manifiesta por atracciones y repulsiones de masa cargadas de electrones o masas deficitarias de electrones.

4. ELECTROSTATICA.- Es la parte de la Física que estudia a las cargas eléctricas en reposo (masa de electrones ganada o cedida).

Aproximadamente 6 siglos antes de Cristo vivió Thales, nacido en la ciudad de Mileto (antigua ciudad de Asia Menor con puerto en el mar Egeo. Fue sede de la escuela filosófica de Jonia, Grecia).

Según la historia científica, parece que fue Thales quien descubrió que frotando una barra de AMBAR con un paño, atraía objetos muy livianos como pedazos de papel o plumas. Posteriormente, a este fenómeno se le llamo Electricidad, derivado de "electrón", que en griego quiere decir ámbar.

5. CARGA ELÉCTRICA.- Se llama carga eléctrica a la masa de electricidad ganada o perdida por un cuerpo cualquiera; por eso hay dos clases de electricidad:

6. ELECTRICIDAD POSITIVA O VITREA.- Es la que aparece en una barra de vidrio al ser frotada por una tela de seda, debido a que los electrones de los átomos superficiales del vidrio han pasado a la tela de seda y la barra de vidrio ha quedado deficitaria en electrones, por consiguiente, cargada de protones o con electricidad positiva.

7. ELECTRICIDAD NEGATIVA O RESINOSA.- Es la que aparece en una barra de resina (o plástico) cuando se frota con una tela o lana, debido a que los electrones debido a que los electrones de la lana han pasado a la resina; la lana se ha quedado deficitaria de electrones y la barra de resina ha quedado cargada de electrones o con electricidad negativa.

 LEYES DE LA ELECTROSTÁTICA

A. Primera ley de la electrostática

“Los cuerpos con cargas diferentes se atraen, cuerpos con cargas iguales se repelen"

B. Segunda ley de la electrostática (LEY DE COULOMB)

“La fuerza de atracción o repulsión en la línea que une los centros entre dos cargas electrostáticas, es directamente proporcional al producto de su masa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros"

 GENERADORES ELECTROSTATICOS

 MAQUINA DE VAN DER GRAAFF

El generador de Van der Graaff El generador de Van der Graaff (máquina electrostática), fue ideada por Robert J. Van der Graaff en 1929, con el fin de generar voltajes elevados para experimentos en Física Nuclear, aunque la idea base de la máquina, puede ser originaria alrededor de los años 1800. El generador de Van der Graaff clásico, consiste en un cinturón aislante, motorizado, que transporta carga a un terminal hueco, dentro del terminal, la carga es recolectada por un peine metálico que se aproxima al cinturón y transferida a la superficie

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