Informe I

Introducci on

A partir de la experimentaci ́on, se determinar ́a la existencia

o no de cargas en los objetos. ¿Existen las cargas?; Si exis-

ten, ¿c ́omo las podemos observar? y ¿Existen varios tipos de

cargas?. Se pretende evidenciar entonces la naturaleza de las

cargas y explorar de manera pr ́actica c ́omo se comportan en

distintos materiales con distintos m ́etodos.

Planteamiento del Problema

El laboratorio se divide en dos problemas b ́asicos que se de-

sarrollan de manera independiente pero que est ́an estrechamente

relacionados. El primer problema trata de evidenciar cu ́al

es el signo de la carga cuando un objeto adquiere carga por

fricci ́on y se hace a trav ́es de la pregunta ¿Siempre que se

frota una barra de material aislante adquiere carga del mismo

signo?. El segundo problema trata de evidenciar la naturaleza

de la carga por inducci ́on y se hace or me dio de la pregunta

¿c ̧ o ́ mo se puede cargar un objeto met ́alico por inducci ́on?.

Objetivos

• Observar la existencia de las cargas el ́ectricas y los

tipos que existen.

• Identificar los tipos de cargas que tienen los objetos.

• Entender y diferenciar distintos m ́etodos de cargar ob-

jetos.

• Identificar los tipos de materiales (conductores y ais-

lantes).

́

Marco Te orico

Para poder realizar la pr ́actica de laboratorio se estudiaron

conceptos b ́asicos sobre los equipos y materiales que se usar ́ıan

en el laboratorio. El marco te ́orico dada la naturaleza pr ́actica

y de exploraci ́on de este primer laboratorio se enfocar ́a en los

conocimientos que se deben tener en cuenta para llevarla a

cabo.

• ¿Q U E ́ ES UN ELECTROSCOPIO ? Un electroscopio es

un instrumento usado para saber si un cuerpo est ́a o no

cargado el ́ectricamente.

́

• ¿Q U E ́ ES UN ELECTR OFORO

? Un electr ́oforo es un

generador de electricidad est ́atica de tipo capacitivo

(amacenador). Los electr ́oforos fuincionan generalmente

por inducci ́on y se pueden cargar de varios signos.

• ¿Q U E ́ ES UN MATERIAL C ONDUCTOR ? Los materi-

ales conductores son aquellos en los cuales algunos

electrones estan libres y se mueven sin restricci ́on por

el material.

• ¿Q U E ́ ES UN MATERIAL A ISLANTE ? Los materiales

aislantes son aquellos materiales que no poseen elec-

trones libres y son, en t ́erminos generales, estables el ́ectricamente.

Los materiales aislantes no conducen electrones si no

que cambian parcialmente el quilibrio el ́ectrico en sus

a ́ tomos.

• ¿Q U E ́ ES UN MATERIAL A ISLANTE ? COnectar a tierra

alg ́un material significa ponerlo en contacto con otro

material que sea capaz de donar u obtener cargas sin

que sus propiedades el ́ectricas se vean afectadas.

1. Desarrollo Experimental

1.1 Problema: El signo de la carga cuando un ob-

́

jeto adquiere carga por fricci on

En muchos procesos industriales se hace que distintos mate-

riales adquieran cargas por medio de un rodillo. El proced-

imiento requiere que los objetos se carguen siempre con un

mismo signo. Un operario de una industria cambi ́o el rodillo

usado en el procedimiento sin darse cuenta de que los re-

cubrimientos eran distintos. ¿Es posible hacer el cambio de

rodillo sin que el procedimiento de carga se afecte?

Para el desarrollo de esta pr ́actica se cuenta con

dos electroscopios, una barra de material aislante (un tubo de

PBC) y trzos de pa ̃no o de tela.

Equipo

Dibuje en cada uno de los siguientes casos la

distribuci ́on de las cargas:

Preguntas ́

Laboratorio I: Electrost atica

— 2/5

• Electroscopio Cargado:

A

A A

A A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

́

Exploraci on

Figure 1. Esquema de un electroscopio cargado.

• Electroscopio cargado en presencia de un objeto con

carga del mismo signo que el electroscopio:

A

A

A

A

A

A

A

se piensa que el comportamiento de las cargas es estable y

que si se frotan siempre los mismos objetos de la misma man-

era, las cargas se repartir ́an de la misma manera. Dados los

tipos de materiales (aislantes y conductores), se puede pen-

sar que los materiales aislantes son mas estables a cargarse

siempre con el mismo tipo de carga ya que al no conducir

bien la electricidad sus cargas solo pueden orientarse parcial-

mente mientras que los materiales conductores pueden tanto

dar como recibir electrones as ́ı que pueden cargarse positiva-

mente y negativamente mas f ́acilmente.

A

• Identificaci ́on de los elementos de trabajo.

• Frotar la barra con el tallo de un electroscopio. Ob-

serve que ocurre con el electroscopio mientras frota la

barra.

• Hacer el an ́alisis correspondiente.

• Descargar el electroscopio.

• Frotar barra con pa ̃no.

• Hacer el an ́alisis correspondiente.

• Descargar barra.

A

́

An alisis

A

A

A

A

A

A

A

A

A

Figure 2. Reacci ́on de un electroscopio cargado ante su

misma carga.

• Electroscopio cargado en presencia de un objeto con

carga contraria al signo que el electroscopio:

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

Figure 3. Reacci ́on de un electroscopio cargado ante otra

carga.

́

Predicci on

Cuando se carga un objeto por fricci ́on ¿Este

adquiere carga del mismo signo en todas las ocasiones?. Si

Para la primera parte se obtuvo que al frotar la

barra de PVC contra el tallo del electroscopio, e ́ ste se em-

pez ́o a cargar. La l ́amina del electroscopio se levanta lenta-

mente a medida que se frota mas la barra y con eso se evi-

dencia que el electroscopio se esta cargando lentamente. Al

despegar la barra del electroscopio se observa que la l ́amina

permanece levantada. Es claro que las cargas no se crean,

por ello al frotar la barra y despegarla, e ́ sta queda cargada

con el signo opuesto al del elecectroscopio. Para descargar

la barra es necesario conectarla a tierra para que se estabilice

su carga. Para verificar que la barra se descarg ́o solo basta

con acercarla lentamente al electroscopio descargado (sin to-

car su tallo) y observar si reacci ́ona o no, si no lo hace la

barra esta estabilizada. Si se deja el electroscopio cargado

y se frota la barra de PVC con un pa ̃no al acercarla al tallo

del electroscopio las l ́aminas reacci ́onan levemente acercan-

dose. Esto nos indica que los signos del electroscopio y de

la barra son distintos. Se sabe que los pl ́asticos por lo gen-

eral al ser frotados adquieren cargas negativas. As ́ı cuando

se frota la barra con el tallo del electroscopio, e ́ ste se carga

positivamente mientras la barra lo hace negativamente.

Al hacer varias repeticiones del mismo procedimiento se

verific ́o que la barra de PVC se carg ́o siempre del mismo

signo, con ello se podr ́ıa decir que si los mismos materiales

se frotan una y otra vez adquirir ́an los mismos signos, ahora

a partir de la experimentaci ́on se logr ́o cargar el PVC negati-

vamente pero el vidrio no se pudo cargar.

́

Conclusi ones

En terminos generales si fue correcta la predicci ́on,

ya que s ́ı se tiene en cuenta que los mismos materiales se

frotan unos con otros se cargar ́an igualmente. Ahora la carga

para cada material est ́a sujeta a su naturaleza at ́omica, a los

electr ́ones en su u ́ ltimo nivel y a la facilidad con la que sus

cargas se pueden desestabilizar. Con esto ser ́a muy dificil que ́

Laboratorio I: Electrost atica

— 3/5

dos materiales de la misma naturaleza se carguen por fricci ́on

del mismo signo. La fricci ́on es un m ́etodo directo para car-

gar materiales ya que al frotarlos se someten a distintos es-

fuersos los electr ́ones de los u ́ ltimos niveles y se permite el

paso o migraci ́on de electrones de un material a otro.

Como condicion adicional se vi ́o que al frotar los ma-

teriales y que e ́ stos hagan contacto directo con la mano, es

pr ́acticamente imposible cargarlos ya que las cargas escapan

por el sudor de las m ́anos, al tener el sudor sales disueltas, se

convierte en un medio conductor que act ́ua como tierra que

descarga la barra.

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1.2 Problema: Cargar un objeto por Inducci on

Equipo Para el desarrollo de esta pr ́actica se cuenta con un

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