ELECTRIZACIÓN POR FROTAMIENTO
Juan camilo Murcia Arias
Geraldin Ule Duque
Norberto Lasso Avendaño
Laboratorio de electromagnetismo
PROFESOR: Mario Arturo duarte
Universidad sur colombiana
Neiva-Huila
Facultad de ciencias exactas
Programa de física
Tabla de contenido
1. Resumen
2. Marco Teórico
3. Procedimiento
4. Resultado y análisis
5. Conclusiones.
6. Bibliografía
1. Resumen
En este informe se encuentra el resultado de análisis experimentales con objetos que son cargados eléctricamente por frotamiento generando fuerzas apreciables entre sí de tipo atractivo y repulsivo también el comportamiento de la jaula de Faraday.
2. Marco teórico
1. ¿Qué nombre recibió la electricidad que se obtenía del ámbar y del vidrio al ser frotados con piel y con seda respectivamente?
La electricidad que se obtenía para materiales resinosos (ámbar, cera, caucho, etc.) al ser frotados con piel o lanas se le denominó electricidad resinosa, y suele ser electricidad negativa.
La electricidad que se obtenía para materiales vítreos se le denominó electricidad vítrea y suele ser electricidad positiva.
2. ¿Cuáles son las características de las cargas eléctricas?
La carga eléctrica es una magnitud fundamental de la física, responsable de la interacción electromagnética. Sus características son:
La dualidad de la carga: Todas las partículas cargadas pueden dividirse en positivas y negativas de forma que las de un mismo signo se repelen mientras que las de signo contrario se atraen.
Conservación de la carga: En cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado se conserva, es decir, la suma algebraica de cargas positivas y negativas presente en cierto instante no varía.
Cuantificación de la carga: La carga eléctrica siempre se presenta como un múltiplo entero de una carga fundamental, que es la del electrón.
3. ¿Cómo es el funcionamiento de un estroboscopio?
El estroboscopio es un instrumento inventado por el matemático e inventor austríaco Simon von Stampfer hacia 1829. Permite encender y apagar alguna luz, en un lapso dado, la cantidad de veces que uno desee.
En esencia un estroboscopio está dotado de una lámpara, normalmente del tipo de descarga gaseosa de xenón, similar a las empleadas en los flashes de fotografía, con la diferencia de que en lugar de un destello, emite una serie de ellos consecutivos y con una frecuencia regulable. Si tenemos un objeto que está girando a N revoluciones por minuto y regulamos la frecuencia del estroboscopio a N destellos por minuto e iluminamos con él el objeto giratorio, éste, al ser iluminado siempre en la misma posición, aparecerá a la vista como inmóvil.
4. ¿Cuál es el funcionamiento de la balanza de torsión que uso Coulomb para establecer interacciones entre cargas eléctricas?
Este aparato permitió establecer y comprobar la ley que rige la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas, además de resultar muy útil en otros experimentos de gran importancia científica. Se basa en el principio demostrado por Coulomb que dice: ”la fuerza de torsión es proporcional al ángulo de torsión”. El aparato se compone de una base de madera sobre la que se apoya una caja cilíndrica de cristal con una cinta graduada a su alrededor colocada a media altura y cerrada en su parte superior por una cubierta que está atravesada en su centro por un cilindro hueco de cristal que se prolonga hasta el interior de la caja. Este cilindro se cierra en su extremo superior por el micrómetro del aparato: dos tambores metálicos, uno graduado en su borde, con giro suave del uno sobre el otro . Sujeto a este elemento se encuentra un hilo muy fino de plata que pende por el interior de este cilindro hueco y se prolonga hasta el interior de la caja de cristal; en este otro extremo el hilo de plata sostiene una aguja o varilla horizontal de goma laca. Por un orificio en la cubierta se introduce una bolita aislada, con un mango de vidrio, que podrá ser electrizada convenientemente desde el exterior. El proceso consistía en medir los ángulos de torsión que sufría la varilla móvil unida al hilo de plata como resultado de la fuerza de atracción o repulsión con la esferita fija previamente electrizada, a partir de estos se deducían las fuerzas existentes entre ambos elementos debido a la carga eléctrica, quedando establecidas las variables de las que depende dicho valor y en que medida lo hace concluyendo en la conocida Ley de Coulomb. 5. ¿Cuál es el valor de la constante de Coulomb?
La constante K es la Constante de Coulomb cuyo valor es 8.987 × 109 N·m2/C2 que es aproximadamente 9 × 109 N·m2/C2
6. ¿Qué se entiende por permitividad del espacio libre?¿Cuál es su valor?
La permitividad (o impropiamente constante dieléctrica) es una constante física que describe cómo un campo eléctrico afecta y es afectado por un medio. La permitividad del vacío es 8,8541878176x10-12 F/m. La permitividad está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material.
7. ¿Cuáles son las características de los conductores, aisladores y semiconductores?
- Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga.
- Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga.
- Un semiconductor es un material intermedio en su capacidad para transportar carga.
8. Elabore una lista de conductores, aisladores y semiconductores.
Conductores: Oro, plata, aluminio, cobre, hierro, etc.
Aisladores: Vidrio, porcelana y materiales cerámicos.
Semiconductores: Silicio, germanio, azufre, etc.
9. ¿Cuál es la masa y la carga eléctrica del protón, electrón y neutrón?
PORTÓN: m= 1,672 621 777 × 10−27 Kg q= 1,602 176 487 × 10–19 C
ELECTRÓN: m= 9,109 382 91 × 10−31 Kg q= −1.602 176 565 × 10−19 C
NEUTRÓN: m= 1,674 927 29 × 10−27 q= 0 C
3. Procedimiento
1. Acerque el tubo de plástico a los pedacitos de viruta de madera. ¿Qué ocurre?
2. Ahora acerque la tela plástica. ¿Qué ocurre?
3. Frote fuertemente el tubo (barra de ebonita) con la tela plástica (o con una lámina de acetato) por unos momentos, ahora acerque el tubo plástico a las virutas, ¿Qué aprecia? Explique lo que está ocurriendo.
4. Toque con la mano el tubo (barra de ebonita) de plástico y quite los pedacitos de madera, acerque nuevamente el tubo a los pedacitos de viruta de madera ¿Que ocurre ahora?
5. Repita el procedimiento anterior pero con las tiritas de papel y luego con los pedacitos de papel de aluminio, y luego a la tira grande de papel aluminio describa lo que observa.
6. Repita los puntos anteriores pero en lugar del tubo de plástico utilice la barra de vidrio previamente frotada con un pedazo de seda.
7. Ahora acerque el tubo plástico (barra de ebonita previamente frotada con la tela plástica) paralelamente al tarrito metálico. Describa lo que ocurre.
8. Acerque el tubo de plástico previamente frotado con la tela elástica a un chorrito de agua. Describa lo que ocurre.
9. Repita ahora el mismo procedimiento en el electroscopio y describa lo que observa.
10. Acerque la barra de plástico simultáneamente a las dos bolitas de icopor del péndulo electrostático, ¿Qué ocurre? Luego acerque el tubo a una sola bolita, y en seguida despéguela del tubo, Ahora pase el tubo previamente frotado por el centro del péndulo electrostático, ¿qué ocurre?, describa lo anterior, descargue una bolita tocándola con su mano y repita el procedimiento.
11. Repita los puntos anteriores pero en lugar del tubo de plástico utilice la barra de vidrio previamente frotada con un pedazo de seda.
12. Recubra las bolitas de icopor con papel metálico y repita todo lo anterior.
13. Recorte tiras de papel y colóquelas una por dentro y otras por fuera de la jaula de Faraday y acerque el tubo de pvc previamente frotado con la tela plástica. Describa lo que observa.
4. Resultados y análisis
1. Al acercar el tubo plástico a los pedacitos de viruta de madera, no se observa ningún comportamiento.
2. La tela plástica no produce ningún comportamiento sobre la viruta de madera
3. Al frotar la barra plástica con la tela plástica, se ve que ocurre un efecto de atracción con la viruta de madera.
4. Si se toca el tubo de plástico y luego se acerca, se aprecia que el tubo de plástico ha perdido la carga.
5. Al repetir el proceso y utilizar tiras de papel, pedacitos de papel aluminio y una tira de aluminio se ve que se genera de nuevo atracción entre estos objetos.
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6. Al repetir los procesos cambiando la barra de plástico por la barra de vidrio, se ven los mismos comportamientos pero con una fuerza menor a la generada con la barra de plástico.
7. Cuando se frota la barra plástica con la tela plástica y después de esto es acercada al tarrito de aluminio, se encuentra que la fuerza es tan grande que este es atraído girando.
8. Al realizar el mismo procedimiento con el agua cayendo, se encuentra que es desviada de su trayectoria.
9. El electroscopio ha arrojado en una escala, la fuerza generada por la carga que tiene la barra plástica.
10. Al acercar la barra plástica a las bolas de icopor, se puede ver que existe atracción.
Pero luego de tocar ambas bolas de icopor, estas quedan cargadas con el mismo tipo de carga en la barra de plástico y se genera repulsión.
11. Al realizar los procedimientos anteriores con la barra de vidrio se encuentra el mismo comportamiento, pero esta vez es debido a una carga diferente.
12. Se encuentra que al recubrir las bolas de icopor con papel aluminio el efecto aumenta esto es debido a que se acumula mejor la carga.
13. La jaula de Faraday elimina el paso de la carga eléctrica hacia las tiritas de papel internas.
5. Conclusiones.
- El paso de electrones de un material hacia el otro, produce una fuerza atractiva entre ambos.
- Frotar dos materiales puede producir adherencia de electrones desde un material hacia el otro.
- Cuando un objeto cargado se acerca a otro objeto cargado, la fuerza que se produce es repulsiva.
6. Bibliografia.
http://www.significadode.org/electricidad%20resinosa.htm
http://estudiantesdefisica.blogspot.es/1248658380/electrostatica/
http://es.wikipedia.org/wiki/Permitividad
