Electroscopio

OBJETIVOS

• Evidenciar las propiedades que adquieren los cuerpos cuando ganan o pierden cargas eléctricas.

• Analizar las características de la fuerza eléctrica.

• Verificar la primera ley cuantitativa de la electroestática

• Observar la diferencia del comportamiento de materiales conductores y

Materiales aislantes

• Deducir experimentalmente la existencia de los dos tipos de carga eléctrica

(Positiva y negativa).

• Observar la presencia de la fuerza entre cargas eléctricas

MATERIALES

• 2 ESFERAS LIVIANAS DE ICOPOR

• UN SOPORTE DE APROX. 50 cm DE ALTO

• UNA BARRA DE EBONITA Y UNA DE VIDRIO

• UN PEDASO DE CEDA O PAÑO.

• 2 HILOS DE SUSPENSION

• 2 TROZOS DE CINTA AHDESIVA

INTRODUCCION

El electroscopio es un instrumento que permite determinar la presencia de cargas eléctricas y su signo. El primer electroscopio fue creado por el médico inglés William Gilbert para realizar sus experimentos con cargas electrostáticas. Actualmente este instrumento no es más que una curiosidad de museo, dando paso a mejores instrumentos electrónicos.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.

En el laboratorio podemos encontrar diferentes tipos de materiales que son conductores o aislantes de las cargas. Los conductores son los que facilitan la movilidad de la carga eléctrica a través de ellos y los aislantes los cuales no permiten la movilidad de las cargas eléctricas.

Las cargas eléctricas negativas ejercen una fuerza de repulsión sobre otra carga negativa y una fuerza de atracción sobre una carga positiva. En general, cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.

MARCO TEORICO

El electroscopio es un instrumento que indica la presencia de cargas eléctricas. Se compone de una varilla metálica que termina en dos hojas de oro o de aluminio. Esta varilla atraviesa un soporte de plástico que va unido a una caja provista de ventanas de vidrio para observar las hojas y que al mismo tiempo las protege de las corrientes de aire.

Cuando se toca la varilla con un cuerpo cargado, las hojas adquieren cargas de un mismo signo y, por tanto, se repelen.

Explicaremos su funcionamiento empezando por ver qué sucede con las cargas en los materiales conductores.

Un conductor es un material en el que las cargas pueden moverse libremente. El cobre y el aluminio son muy buenos ejemplos de materiales conductores.

Supongamos que el objeto dentro es un trozo de papel aluminio y veamos cómo se comporta la carga eléctrica en su interior. Normalmente, la carga neta en el conductor es cero. Esto no quiere decir que no hay cargas en su interior sino que hay tantas cargas positivas como negativas. Estas cargas se distribuyen uniformemente en el conductor y se neutralizan mutuamente.

Si acercamos un cuerpo cargado con carga positiva, por ejemplo una lapicera que ha sido frotada con un paño, las cargas negativas del conductor experimentan una fuerza atractiva hacia la lapicera. Por esta razón se acumulan en la parte más cercana a ésta. Por el contrario las cargas positivas del conductor experimentan una fuerza de repulsión y por esto se acumulan en la parte más lejana a la lapicera. Lo que ha ocurrido es que las cargas se han desplazado pero la suma de cargas positivas es igual a la suma de cargas negativas. Por lo tanto la carga neta del conductor sigue siendo nula.

Consideremos ahora que pasa en el electroscopio. Si acercamos la lapicera cargada al electroscopio, la carga negativa será atraída hacia el extremo más cercano a la lapicera mientras que la carga positiva se acumulará en el otro extremo, es decir que se distribuirá entre las dos hojas del electroscopio, los dos extremos libres del electroscopio quedaron cargados positivamente y como las cargas de un mismo signo se rechazan las hojas del electroscopio se separan. Si ahora alejamos la lapicera, las cargas positivas y negativas del electroscopio vuelven a redistribuirse, la fuerza de repulsión entre las hojas desaparece y se juntan nuevamente.

Sabemos que la materia está formada por átomos, que consisten de un núcleo, en el cual se encuentran unas partículas denominadas protones (que poseen carga eléctrica positiva), otras partículas denominadas neutrones (que no poseen carga eléctrica neta) y alrededor giran otras partículas denominadas electrones (que poseen carga eléctrica negativa). En su estado natural un átomo posee el mismo número de electrones que de protones y por tanto es eléctricamente neutro, ya que el valor de la carga eléctrica de un protón es igual al valor de la carga eléctrica de un electrón. Un átomo cuando pierde electrones queda cargado positivamente y cuando gana electrones queda cargado negativamente, la manera más sencilla de ganar o perder electrones es por medio de frotamiento. Algunos de los materiales tienen la propiedad de ganar o perder electrones, con gran facilidad en un frotamiento.

En la práctica de laboratorio se pretende concluir que existen dos tipos de cargas diferentes mediante el uso de él electroscopio el cual nos permite observar las reacciones que existen entre las cargas y comprender el principio de la Ley de Coulomb (cargas de mismo signo se repelen y cargas de signo opuesto se atraen), todo esto se logra gracias a los instrumentos de laboratorio que son (Electroscopio, barra de vidrio, ebonita, cobre, pita, seda y lana), que son los instrumentos que permiten observar estos fenómenos y donde se establece que la materia está constituida por átomos, los cuales le dan propiedades a la materia debido a la fuerza existente entre el núcleo y los electrones, esto permite clasificarlos en conductores, semiconductores y dieléctricos, también se cargaron cuerpos neutros con métodos diferentes (inducción, contacto y por frotamiento) lo que contribuyó a observar los fenómenos entre cargas.

Palabras Clave: Electroscopio, Cargas eléctricas, Conductores, Dieléctricos, Carga inducida, Carga por contacto, Ley de Coulomb.

PROCEDIMIENTO

1. Elabore un electroscopio sencillo del tipo “péndulo eléctrico”, colgando en el soporte una esfera en un extremo de hilo.

2. Frote muy fuerte la barra de vidrio con el pedazo de seda y luego toque la esfera con la barra de vidrio, frote nuevamente la barra de vidrio y acerque la esfera sin tocarla.

3. Descargue la esfera colgándola con la mano y realice el mismo proceso “2”, pero utilizando la barra de Ebonita a cambio de la barra de vidrio.

4. Muy cerca al péndulo eléctrico que tienen el soporte cuelgue otro péndulo eléctrico.

5. Frote fuertemente la barra de ebonita con el pedazo de seda y toque ambas esferas con la ebonita.

6. Acerque y aleje las esferas, cuidando de no descargarlas.

7. Descarque las 2 esferas tocándolas con la mano, y ahora frote fuerte la barra de vidrio con el pedazo de seda y toque ambas esferas con el vidrio.

8. Aleje y acerque las esferas cuidando de no descargarlas.

9. Descargue las 2 esferas tocándolas con las manos, frote con la seda la barra de vidrio y toque una de las esferas con el vidrio, ahora frote con la seda la barra de ebonita y toque con ella la otra esfera.

10. Aleje y acerque las 2 esferas, cuidando de no descargarlas.

11. Con cinta adhesiva transparente, realice el siguiente experimento:

Doble aproximadamente un centímetro de un extremo de la cinta para manipularla, y luego pegue unos 10cm sobre una superficie seca y lisa, peque un segundo pedazo de la cinta sobre el primero. Despegue rápidamente las 2 cintas y póngalas aparte en un borde el que se puedan quedar suspendidas. Las 2 cintas deben colgar, una muy cerca de la otra.

Ahora frote un peine en sus ropas y aproxímelos sin tocarlas, Primero un pedazo de cinta y luego el otro.

12. Abra la llave de agua y forme un chorro muy fino, frote fuertemente la ebonita y acérquela al chorro fino de agua.

13. Elabore un electroscopio de laminillas.

SOLUCION DEL LABORATORIO

1. ¿Qué es un electroscopio?

Un electroscopio es un dispositivo que permite detectar si hay presencia de carga eléctrica o no e identificar la polaridad de esta.

Su principio de funcionamiento nos permite detectar la presencia de un objeto cargado aprovechando el fenómeno de separación de cargas por inducción. Un conductor es un material en el que las cargas pueden moverse libremente. El cobre y el aluminio son muy buenos ejemplos de materiales conductores.

Funcionamiento: Supongamos que el objeto de la figura es un trozo de papel aluminio y veamos como se comporta la carga eléctrica en su interior. Normalmente, la carga neta en el conductor es cero. Esto no quiere decir que no hay cargas en su interior sino que hay tantas cargas positivas como negativas. Estas cargas se distribuyen uniformemente en el conductor y se neutralizan mutuamente. La situación se

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