TRABAJO DE LABORATORIOS

INTRODUCCION

En el presente trabajo se desarrollan las experiencias realizadas en las diferentes clases de laboratorio.

Como primera parte podemos abarcar a los dos primeros laboratorios, ya que ellos tratan sobre el reconocimiento tanto de las cargas eléctricas, así como los instrumentos que se utilizaran a lo largo del curso de laboratorio de física III.

Así tenemos a la segunda parte, donde podemos agrupar a los siguientes tres laboratorios que se enfocan en el tema de la electricidad; Campo eléctrico, Ley de Ohm y Potencia eléctrica, en donde veremos a la electricidad y como se encuentra a nuestro alrededor.

En la tercera parte se tiene al laboratorio número seis, en donde se trata sobre el galvanómetro y su uso para la construcción de amperímetros y voltímetros.

Para la cuarta parte se tiene como referencia al séptimo laboratorio, en donde se aprende el calculo de resistencias con valor desconocido mediante el puente de Wheatstone y las leyes de Kirchhoff.

Por ultimo se pueden agrupar a los dos últimos laboratorios, Campo magnético e inducción magnética, en donde se encontraran las características tanto del campo magnético como de la inducción magnetica.

CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIFICADOS

I.- OBJETIVOS

• Comprobar experimentalmente la existencia de la propiedad fundamental de la materia llamada carga eléctrica.

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

II.- MATERIALES

• Paños de algodón, seda y lana.

• Barras de acetato, vinilita y vidrio.

• Soportes.

• Electroscopio.

• Esferas de tecnopor.

III.-FUNDAMENTO TEORICO

• RESEÑA HISTORICA

Los primeros descubrimientos de los cuales se tiene noticia en relación con los fenómenos eléctricos, fueron realizados por los griegos en la antigüedad.

El Filósofo Griego Tales de Mileto (640-546 a C) observó que cuando se frotaba el ámbar, atraía objetos pequeños tales como plumas o pajitas. El estudio del magnetismo se remonta a la observación de que “piedras” que se encuentran en la naturaleza (magnetita) atraen al hierro.

En el Siglo XVI, el Físico Ingles William Gilbert (1540-1603) observa que una propiedad análoga la adquieren el vidrio y algunas materias más si se les frota con seda. Los cuerpos que adquieren este estado se denominaban electrizados. Estudio sistemáticamente los efectos eléctricos y magnéticos, demostró que muchas sustancias diferentes del ámbar adquieren una propiedad atractiva cuando se frotan, introdujo los términos de fuerza eléctrica y polo magnético. También sostuvo que la tierra es un gran imán con polos en el Norte y en el Sur.

La palabra eléctrico procede del griego elektron, que significa ámbar, y la palabra magnético procede de Magnesia, el país en donde se hallo la magnetita.

En 1720 el Ingles Stefhen Gray descubrió la conducción eléctrica, es decir, la atracción y la repulsión eléctrica puede transferirse de un cuerpo a otro si ambos se conectan mediante determinadas sustancias.

Charles Francois Du Fay (1698-1739), sugirió la existencia de dos tipos de electricidad.

En 1747, el Científico Norteamericano Benjamin Franklin, propuso un modelo en el cual por primera vez se postula el principio de la conservación de la carga. Como resultado de las observaciones efectuadas en siglos pasados, se ha descubierto que existen dos clases de cargas eléctricas, se ha aceptado universalmente que cuando se frota una barra de vidrio con seda, esta barra, adquiere la denominada "carga positiva +", y la seda queda con la otra especie de carga denominada "carga negativa -".

Joseph Priestley (1733-1804), realizando varios experimentos demostró que no existe ninguna electricidad en la superficie interior de una vasija metálica hueca, a partir de este resultado dedujo que la fuerza entre dos cargas varía proporcionalmente al inverso del cuadrado de la distancia entre ellas. Los resultados de Priestley fueron confirmados experimentalmente por Charles Coulomb (1736-1806), mediante la utilización de una balanza de torsión, creación suya.

La nueva ciencia del electromagnetismo fue impulsada por muchos investigadores, de los cuales uno de los más importantes fue Michael Faraday (1791-1867) y la teoría matemática de James Clark Maxwell (1831-1879).

En 1897 el Físico Thompson demostró que todas las partículas (electrones) que constituyen un material poseen la misma relación de carga a masa.

En 1909, el Físico Norteamericano Robert Millikan descubrió que la carga eléctrica se presenta siempre en cantidades enteras de una unidad fundamental, (cargas de electrón), es decir, la carga esta cuantizada.

e 2e 3e 4e

Durante casi dos siglos, hasta finales del s. XVIII, el estudio de los cuerpos electrizados se desarrolló lentamente y se efectuaba, en general, aislado del estudio de otros fenómenos de la naturaleza. Se limitaron principalmente a electrizar los cuerpos por frotamiento y estudiar las fuerzas de acción mutua entre ellos. Esta parte de la teoría de la electricidad se denominó electrostática.

Observaciones Cualitativas: Como resumen de las principales observaciones cualitativas podemos mencionar las siguientes:

1) Existen 2 clases de cargas eléctricas denominadas "cargas positivas (+)" y "cargas negativas( - )".

2) Las cargas eléctricas del mismo tipo se repelen y de distinto tipo se atraen entre sí

( Figura 1). La fuerza F de atracción o repulsión se denomina "fuerza eléctrica o coulumbiana".

F F

F F

F F

Figura 1.

3)En general, toda sustancia en estado normal o neutro, posee la misma cantidad de carga positiva y negativa. La ruptura de este equilibrio origina que un cuerpo adquiera determinada carga. Por ejemplo una barra de vidrio y un pedazo de seda están en estado neutra antes de ser frotados; después de ser frotados, parte de la carga negativa pasa del vidrio a la seda; de esta manera el vidrio queda cargado positivamente y la seda negativamente, como se muestra en la Figura 2.

Vidrio Seda

+

+

+

+

ANTES DESPUES

Figura 2.

En resumen toda la historia del desarrollo de los descubrimientos de electricidad, se reducen a tres propiedades:

1) La carga se conserva.

2) La carga esta cuantizada.

3) La fuerza entre dos cargas puntuales varia inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.

• CARGA ELECTRICA

Se caracteriza el estado de electrización de un cuerpo definiendo una masa eléctrica, más comúnmente llamada carga eléctrica, representada por el símbolo q. Una carga eléctrica es aquello que adquieren los cuerpos al electrizarse; lo cual es un fluido imponderable.

Así cualquier porción de materia, o cualquier partícula, está caracterizada por dos propiedades independientes fundamentales: masa y carga.

Así como hay dos clases de electrización, hay también dos clases de carga eléctrica: positiva y negativa. Un cuerpo que presenta electrización positiva tiene una carga eléctrica positiva, y uno con electrización negativa tiene una carga eléctrica negativa. La carga eléctrica neta de un cuerpo es la suma algebraica de sus cargas positivas y negativas. Un cuerpo que tiene cantidades iguales de electricidad positiva y negativa (esto es, carga neta cero) se dice eléctricamente neutro. Por otra parte, un cuerpo que tiene carga neta diferente de cero, se llama a menudo ion. Como la materia en conjunto no presenta fuerzas eléctricas apreciables, debemos suponer que está compuesta de cantidades iguales de cargas positivas y negativas.

• UNIDAD DE CARGA ELÉCTRICA

La carga que posee un cuerpo es un concepto medible, es decir, es una “cantidad física “, su naturaleza es escalar.

Denotaremos por “ q ” o “ Q “ a la cantidad de carga. En el sistema MKS, la unidad de carga es el “Coulomb “ (C); en el sistema CGS, se denomina “statcoulomb “ (stc).

• ESTRUCTURA ATÓMICA

La palabra átomo deriva del griego atomos, que significa indivisible. Apenas es necesario destacar que el término es inadecuado. Todos los átomos son eléctricamente neutros en su estado normal, ya que en la materia en conjunto no se manifiestan fuerzas eléctricas grandes. Los átomos deben contener cantidades iguales de electricidad positiva y negativa, o en otras

...