UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS cargas elctricas y cuerpos electrizadosLABORATORIO DE FISICA III practica n1

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, DECANA DE AMRICA)

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO - FSICA III

EXPERIENCIA N 1: CARGAS ELCTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOSPROFESOR: ALUMNOS:

TURNO:FECHA: Lunes 6:00 pm- 8:00pm 9 de setiembre del 2013

INDICEINDICE2OBJETIVOS:3MATERIALES:3MARCO TERICO:5GENERADOR ELECTROSTTICO (MQUINA DE WIMSHURST)6GENERADOR ELECTROSTTICO: MQUINA DE VAN DE GRAAFF, EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF7PROCEDIMIENTO:10Aplicacin de los principios de la electrosttica14PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS15SISTEMA DE ASPERSIN ELECTROSTTICA16JAULA DE FARADAY17CUESTIONARIO:18CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES:29BIBLIOGRAFA:30

OBJETIVOS:

Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades fundamentales de la materia llamada carga elctrica.

Experimentar con la electrificacin de los cuerpos mediante las diversas formas.

Verificar la interaccin electrosttica entre cargas de igual signo y de signos opuestos.

Conocer el funcionamiento y los principios fsicos de un generador Electrosttico-mquina de Wimshurst y la mquina de Van de Graaff.

MATERIALES:

El equipo de electrosttica U8491500 consta de un tablero de destellos, cubierta de electrodos esfricos, rueda con punta, barra de friccin de plstico, con clavijero de 4mm, soporte de depsito, rodamiento de agujas con clavija de conexin, soporte con ganchos para pndulo doble de bolitas de sauco, clavija de conexin en pantalla de seda en varilla, trozos de mdula de sauco, tablero de base en clavija de conexin y carril de rodamiento con bolas, cadenas de conexin, esfera conductora de 30 mm de dimetro, con clavija de conexin, cubierta con electrodos de punta, pie de soporte, varilla de soporte aislada, con manguitos de soporte y conexin y luego de campanas.

Pndulos de tecnoport Electroscopio Barras de PVC, vidrio Mquina de Wimshurst Mquina de Van de Graaff Paos de algodn (de color negro), franela Pedazos de tecnoport

ElectroscopioPndulo de tecnoportMquina de Van de GraaffMquina de Wimshurst

MARCO TERICO:

Se atribuye a Thales de Mileto (640 -548 A. C.) haber observado que un trozo de mbar frotado con un pao o una piel adquiere la propiedad de atraer cuerpos livianos. William Gilbert (1540 1603) comprob que no slo el mbar al ser frotado atraa cuerpos ligeros, sino tambin lo hacan muchos otros cuerpos como el vidrio, la ebonita, la resina, el azufre, etc. Cuando sucede esto se dice que el cuerpo ha sido electrizado por frotamiento. Otras formas de electrizacin son: por contacto y por induccin. Aplic el trmino elctrica para la fuerza que ejercen estas sustancias despus de ser Frotadas. Fue el primero en utilizar trminos como energa elctrica, atraccin elctrica y polo magntico. Quiz su aportacin ms importante fue la demostracin experimental de la naturaleza magntica de la Tierra. Tambin se observa la existencia de una cierta carga elctrica que es la causante de las atracciones, o tambin las repulsiones que se producen. Existen dos tipos de cargas elctricas. Se comprueba experimentalmente que cuerpos con cargas elctricas de igual tipo se repelen, mientras que los del tipo distinto se atraen. Los dos tipos de cargas elctricas existentes son denominados cargas positivas y cargas negativas. A un cuerpo que no est cargado elctricamente se le denomina cuerpo electrostticamente neutro, en este caso decimos que tienen igual nmero de cargas de ambos tipos.

GENERADOR ELECTROSTTICO (MQUINA DE WIMSHURST)La mquina de Wimshurst es un generador electrosttico de alto voltaje desarrollado entre1880 y 1883 por el inventor britnico James Wimshurst. Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotacin (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metlicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el efecto triboelctrico, en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre s.Descripcin y datos tcnicos:El generador electrosttico consta de dos discos de cristal acrlico, de igual tamao, montados sobre un eje horizontal, paralelamente y con escasa distancia entre s. El accionamiento de los discos se realiza independientemente el uno del otro, por medio de correas de accionamiento, a travs de poleas y una manivela. Una correase desplaza de manera cruzada, por lo cual los discos giran en sentido opuesto. Lacara externa de los discos est ocupada circularmente por hojas de estao. Frente a cada disco, se ha fijado un conductor transversal, girable, con dos pinceles de metal, que frotan las hojas de estao. Para la toma de corriente se emplean dos escobillas fijadas a un estribo, en el extremo del listn de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable y debe ser de algunos milmetros. stas se encuentran conectadas con las barras de electrodos, cuyos extremos tienen forma de doble esfera y entre las que se efecta la descarga de chispas. Dimetro de los discos: 310 mm Longitud de chispa: 120 mm (mximo) Dimensiones: 360 mm x 290 x 450 mm Corriente de cortocircuito: 30 A (aproximadamente)

Funcionamiento:La teora de esta mquina es algo compleja, consistiendo lo fundamental en que al girar por el manubrio los discos en sentido opuesto el uno del otro, el roce de los sectores con las escobillas produce por induccin en stas una carga inicial a expensas de la cual, y por induccin, se electrizan los discos con electricidad de nombre contrario en las dos mitades de cada disco, y en cada sector del uno y el correspondiente del otro: de este modo mantenidas las cargas contrarias en cada sector y su opuesto, que marchan en sentido inverso, al pasar por los peines atrae, para su neutralizacin, la electricidad de nombre contrario, y los conductores quedan as cargados, el uno con electricidad positiva y el otro con negativa, con lo cual se recoge el fluido de signos contrarios encada peine colector, pasando a las escobillas, entre las que se hace saltar la chispa en la descarga.

GENERADOR ELECTROSTTICO: MQUINA DE VAN DE GRAAFF, EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFFVan de Graaff invent el generador que lleva su nombre en 1931, con el propsito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partculas cargadas que se hacan chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las caractersticas de los ncleos del material que constituye el blanco.El generador de Van de Graaff es una mquina que almacena carga elctrica en una gran esfera conductora hueca gracias a la friccin que produce una correa sobre unos peines metlicos. Las cargas son transportadas por el peine conectado a la esfera hasta sta donde se comienzan a acumular.El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batera es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan.El generador de Van de Graaff consta de: un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.En la figura, se muestra un esquema del generador de Van de Graaff. Un conductor metlico hueco A de forma aproximadamente esfrica, est sostenido por soportes aislantes de plstico, atornillados en un pi metlico C conectado a tierra. Una correa o cinta de goma (no conductora) D se mueve entre dos poleas E y F. La polea F se acciona mediante un motor elctrico.Dos peines G y H estn hechos de hilos conductores muy finos, estn situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines estn muy prximas pero no tocan a la cinta.La rama izquierda de la cinta transportadora se mueve hacia arriba, transporta un flujo continuo de carga positiva hacia el conductor hueco A. Al llegar a G y debido a la propiedad de las puntas se crea un campo lo suficientemente intenso para ionizar el aire situado entre la punta G y la cinta. El aire ionizado proporciona el medio para que la carga pase de la cinta a la punta G y a continuacin, al conductor hueco A, debido a la propiedad de las cargas que se introducen en el interior de un conductor hueco (cubeta de Faraday)Funcionamiento:Se ha estudiado cualitativamente como se produce la electricidad esttica, cuando se ponen en contacto dos materiales no conductores. Ahora explicaremos como adquiere la cinta la carga que transporta hasta el terminal esfrico. En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie de la polea y la cinta estn hechas de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario.Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor. Si una aguja metlica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje, se produce un intenso campo elctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las molculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metlica hacia la cinta. Las cargas negativas son atradas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo. La polea superior E acta en sentido contrario a la inferior F. No puede estar carga da positivamente. Tendr que tener una carga negativa o ser neutra (una polea cuya superficie es metlica). Existe la posibilidad de cambiar la polaridad de las cargas que transporta la cinta cambiando los materiales de la polea inferior y de la cinta. Si la cinta est hecha de goma, y la polea inferior est hecha de nylon cubierto con una capa de plstico, en la polea se crea una carga negativa y en la goma positiva. La cinta transporta hacia arriba la carga positiva Esta carga como ya se ha explicado, pasa a la superficie del conductor hueco. Si se usa un material neutro en la polea superior E la cinta no transporta cargas hacia abajo .Si se usa nylon en la polea superior, la cinta transporta carga negativa hacia abajo, esta carga viene del conductor hueco. De este modo, la cinta carga positivamente el conductor hueco tanto en su movimiento ascendente como descendente.

PROCEDIMIENTO:

A.1) Mquina de Wimshurst

1. Identifique las partes de las mquinas electrostticas

2. Gire lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversales deben sealar, por arriba, hacia la izquierda y por debajo, hacia la derecha, en un ngulo de 45, en relacin con la barra de aislamiento.

3. Mantenga el interruptor de aislamiento abierto y anote lo observado.4. Ahora cierre el interruptor, anote lo observado.

5. Conecte las botellas de Leyden, anote lo observado. Los pasos 2, 3 y 4 se efectan girando las manivelas del equipo.

6. Determine la polaridad del generador electrosttico por medio de un electroscopio. Este ltimo se carga con un electrodo y se toca luego con una barra de plstico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga.

7. Molinete electrosttico.- colocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, conectar la fuente de carga y transmitir la carga.

Conectamos el molinete mediante cadenas metlicas a la mquina de Wimshurst y observamos que a los pocos segundos de activarla, el molinete (que hicimos girar en sentido horario manualmente) lentamente comienza a detenerse hasta comenzar a girar en el sentido opuesto

8. Juego de campanas; colocar sobre el juego de campanas, conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la carga suministrada, anote lo observado.Observamos que la campana se activ ligeramente, producido por la oscilacin de los pndulos al golpear los platillos.

9. Tablero de destellos; colocar el tablero de destellos en el soporte, conectar las fuentes de carga y aumentar lentamente el volumen de la carga suministrada, anote lo observado.

Observamos que las chispas se producen en las aristas de las placas de aluminio dentro del tablero

10. Danza elctrica.- Colocar el tablero de base sobre el soporte, colocar sobre l bolitas de saco de 5 a 8 unidades, y poner encima de la cubierta con electrodos esfricos invertida, conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga suministrada, anote lo observado.

Las bolitas de sauco empiezan al saltar dentro del recipiente e incluso algunas quedan suspendidas en las paredes de la cubierta

A-2) Mquina de Van De Graaff:

11. Conecte la mquina de Van De Graaff, a la fuente de 250V de C.A. Tenga cuidado, si tiene dudas consulte al profesor.

12. Una vez encendida, la faja vertical comenzar a girar, identifique el signo de la carga de la esfera, con la ayuda de un electroscopio, anote lo observado.

A.3) PNDULO ELCTRICO

En esta experiencia usamos tres barras de los siguientes materiales: vidrio, PVC y asbesto, las cuales fueron frotadas enrgicamente con telas de diferentes materiales y luego los acercamos a la bolita de tecnopor.

1) Con el tubo de PVC

Al acercar la varilla frotada con la franela, la esfera de tecnopor se acerca rpidamente y se adhiere al tubo, por lo que concluimos que esta varilla quedo con mucha carga al perder o ganar electrones

2) Con el tubo de Asbesto

Con esta varilla se produce el fenmeno de atraccin pero con menor intensidad y adems la bolita no logra acercarse del todo a la varilla, solo se aproxima

3) Con el tubo de vidrio

Con el tubo de vidrio no se observa atraccin alguna, se froto ms de una ocasin y aun as no logrbamos que la pequea esfera se aproxime.

En base a estas tres experiencias podremos decir que los materiales que cuentan con ms facilidad para electrizarse son: PVC>Asbesto>Vidrio

A.4) Experiencia con el electroscopio

La ilustracin nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo est electrizado o no lo est.

Al acercar la barra, previamente frotada con la franela, de PVC a la parte superior del electroscopio, notamos que los filamentos metlicos comienzan a separarse barriendo un ngulo considerablemente grande.

Al repetir el procedimiento con la barra de asbesto, se produce el mismo fenmeno, solo que el ngulo generado por los filamentos metlicos es menor

Y finalmente al intentarlo con la barra de vidrio, los filamentos se separaron ligeramente, con lo que podemos confirmar que los cuerpos usados presentan mayor facilidad para cargarse elctricamente en el siguiente orden:

PVC>Asbesto>Vidrio

Aplicacin de los principios de la electrosttica

PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS

Los precipitadores electrostticos se usan mucho para eliminar contaminantes contenidos en el humo producido por las centrales elctricas, fundidoras y otras instalaciones industriales. Antes de que se instalaran, en el humo industrial se expulsaban gigantescas cantidades de contaminantes a la atmosfera. Por ejemplo, en un solo da, una gran fundidora de cobre poda emitir ms de 3000 toneladas de compuestos de azufre, 30 toneladas de compuestos de arsnico y varias toneladas de zinc, cobre y antimonio. El precipitador electrosttico consiste en una cmara metlica cilndrica en la que cuelga un alambre conectado a un generador de alto voltaje. La alta concentracin de carga elctrica en el alambre produce un campo elctrico intenso, hasta de 106N/C, en el espacio que hay entre el alambre y la pared de la cmara. Cuando el humo sucio, cargado con partculas de contaminantes entra a este fuerte campo elctrico, este dispara una descarga, llamada descarga de corona, que sale del alambre y penetra en el humo. Esta descarga deposita cargas elctricas negativas sobre las partculas de contaminantes. Entonces, el campo elctrico impulsa las partculas cargadas hacia los lados y las lleva contra la pared, donde se adhieren. Cada cierto tiempo un martillo mecnico, motorizado, pega contra la cmara y la agita, separando las capas acumuladas de contaminantes, que caen a tolvas para su recoleccin y eliminacin.

Los precipitadores electrostticos que se usan en las instalaciones industriales contienen grandes conjuntos de muchas placas paralelas y alambres con carga. Unos sistemas de control automticos conectados con los alambres y con los generadores ajustan de forma continua las cargas de los alambres y los campos elctricos que se producen, para optimizar la recoleccin de los contaminantes. Los precipitadores pueden recolectar partculas slidas, como cenizas, holln o polvo; tambin pueden recolectar gotitas de lquido, como nieblas de cido sulfrico o humos de asfalto.

SISTEMA DE ASPERSIN ELECTROSTTICA

En la agricultura se ha vendido con mucho xito para el control de plagas eficaz, adems reduce la cantidad de plaguicida y fertilizante.Recientemente, se ha desarrollado una aspersora ectrosttica que utiliza una tecnologa llamada air-isted lectrostatics (electrosttica con asistencia de aire). Sencillo en su diseo, este sistema es capaz de aumentar el control de insectos y enfermedades en los cultivos, y a la vez, reducir la cantidad de agua y qumicos aplicados.La carga electrosttica causa una fuerza atractiva entre gotas de la aspersin y el objetivo. El concepto es parecido a la atraccin electrosttica que se genera en la secadora entre una camisa y unos calcetines. La carga de las gotas en la aspersin es baja, pero la fuerza atractiva que causa entre la planta y las gotas es grande porque las gotas son debajo peso. La Fuerza elctrica que atrae a la aspersin hacia el objetivo es 40 veces ms grande que la fuerza de la gravedad. Esto significa que las gotas cambiarn su direccin de movimiento y fluirn hacia arriba contra la gravedad cuando se acerquen a la superficie del objetivo. Este fenmeno sorprendente, causado por la electrosttica se llama electrosttica envolvente. La eficacia de la cobertura de la brisa tiene que ver con la uniformidad de las gotas sobre la superficie del objetivo. La uniformidad es mejor por usa de la turbulencia del aire y el tamao consistente de las gotas.

JAULA DE FARADAY

La Jaula de Faraday fue descubierta por el cientfico britnico Michael Faraday. Esta jaula tiene muchas aplicaciones en las telecomunicaciones, en los dispositivos electrnicos, evitando interferencias y ruidos. Dicha jaula es una caja o rejilla metlica que forma un recinto capaz de bloquear los campos electromagnticos.La jaula de Faraday provoca que el campo electromagntico en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, en el interior de la caja o rejilla metlica se anulan los efectos de los campos elctricos externos.Cuando dicha caja o rejilla se coloca en un campo elctrico exterior, las cargas positivas se quedan en su posicin original, fijas en la red, mientras que los electrones se mueven en sentido contrario al campo elctrico, y aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva). Esto genera un campo elctrico de igual magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagntico externo, luego la suma de ambos campos dentro del conductor ser igual a 0, formando una barrera de bloqueo.Las ondas de radio son ondas electromagnticas que se reflejan en las superficies conductoras (estas actan como si fueran espejos). Las de las emisoras de FM tienen longitudes del orden de unos pocos metros, y las de AM, de unos cientos de metros.Un aparato de radio en funcionamiento deja de sonar al introducirlo en una jaula de malla metlica. Para que suceda lo mismo con un telfono mvil necesitaramos una malla mucho ms tupida o, mejor an, envolverlo en papel de aluminio.

CUESTIONARIO:

Explique el movimiento del molinete electrostticoEl movimiento que evidenciamos (anti horario) se debe a la forma del molinete, puesto que las cargas elctricas generadas por la mquina electrosttica de WIMSHURST se acumulan en demasa y buscan como liberar los electrones de sobra, por lo que estos son expulsados a travs de las puntas del moliente, y por efectos de la ley de accin y reaccin estas cargas producen un movimiento de las aspas en sentido anti horario

1.1. Cmo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport?, explique.Puede ser por frotacin o tambin por medio de la induccin magntica el medio para cargar con carga positiva o negativa a la esfera de tecnoport; tambin podemos determinar el signo acercndolo lentamente a la mquina de Van de Graff, cargada negativamente, y observamos si lo atrae o repele.

1.2. En las experiencias efectuadas cmo podra aplicar el principio de superposicin? Explique.Usando el concepto de principio de superposicin que viene a ser una herramienta matemtica que permite descomponer un problema (que es difcil de comprender si se ve en todo el sistema) en dos o ms sub problemas simples (fciles de abstraer). De este modo usando los sub problemas se comprende el original, esto es, la suma o superposicin de los sub problemas es equivalente al problema original. En los experimentos realizados se puede usar el principio de superposicin en la comprensin de los fenmenos observados por ejemplo: Evaluar que carga tiene cada bola de acero. La distancia que se encuentran. El sentido en que gira la mquina de Wimshurst, si esta tiene un objeto que hace que las cargas se orienten siempre al mismo sentido. Qu tanto afecta la humedad en la mquina de Wimshurst. Si la mquina de Wimshurst est conectada a otro objeto del experimento. Por qu se atraeran o repeleran, etc. Es decir, al analizar cada parte del sistema comprenderamos el sistema y su funcionamiento completo.

1.3. Del experimento realizado, se puede deducir qu tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?Efectivamente, para comprender que cargas se trasladan de un cuerpo a otro primero se debera haber probado que tipo de carga posee el cuerpo, esto se puede lograr acercando una carga de prueba (de carga positiva y que sea puntual) si se muestra una repulsin entonces el cuerpo posee carga positiva, mientras si es atrada el cuerpo est cargado negativamente. Luego de haberlas identificado podemos deducir que tipo de cargas se trasladan, estas cargas son flujo de electrones que irn del cuerpo que est cargado negativamente (con exceso de electrones) al cuerpo que est cargado positivamente (con dficit de electrones), una vez concluida este proceso los cuerpos se neutralizaran.

1.4. Enuncie los tipos de electrizacin, explique cada caso.Se denomina electrizacin al efecto de ganar o perder cargas elctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo elctricamente neutro. Los tipos de electrificacin son los siguientes: Electrizacin por contacto:Cuando ponemos un cuerpo cargado en contacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de un cuerpo al otro y as el conductor queda cargado positivamente si cedi electrones, o negativamente si los gan. Electrizacin por friccin:Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de materiales, algunos electrones son transferidos del aislante al otro material o viceversa, de modo que cuando se separan ambos cuerpos que dan con cargas opuestas. Carga por induccin:Si acercamos un cuerpo cargado negativamente a un conductor aislado, la fuerza de repulsin entre el cuerpo cargado y los electrones de valencia en la superficie del conductor hace que estos se desplacen a la parte ms alejada del conductor al cuerpo cargado, quedando la regin ms cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber una atraccin entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor. Sin embargo, la carga neta del conductor sigue siendo cero (neutro). Carga por el Efecto fotoelctrico:Sucede cuando se liberan electrones en la superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiacin electromagntica. Carga por Electrlisis:Descomposicin qumica de una sustancia, producida por el paso de una corriente elctrica continua. Carga por Efecto termoelctrico:Significa producir electricidad por la accin del calor

1.5. Por qu el cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad? Explique detalladamente.

Porque el cuerpo humano est compuesto por sustancias qumicas incluyendo el agua en su mayor parte, la sangre y los minerales dentro de ella. Adems de los siempre constantes pulsos elctricos de nuestro sistema neurolgico que est presente en todo nuestro cuerpo.

Casi el 70% del organismo consta de agua ionizada, un buen conductor de electricidad. De acuerdo con la electrofisiologa, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente elctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biolgicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que las partes ms sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estmulo elctrico producen una sensacin luminosa. Le sigue la lengua, la cual manifiesta un sabor alcalino.

1.6. En la ilustracin 6 considere que la bola 1 que tiene una carga Q y la bola 2 esta descargada. Considere adems que las bolas tienen igual radio r. Qu suceder?

Si entran en contacto, la bola 2 adquirir carga y ambos se repelern por ser de cargas del mismo signo. Luego por influencia, la bola 2 empezar a ser atrada por la bola 1 (La bola 2 se polarizar)

1.7. Siguiendo con la ilustracin 6, suponga que mediante algn deslizamiento del hilo la esfera 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con la esfera 2, que esta descargada Qu es lo que se observar? Cul ser la carga que adquiere de la esfera 2?

Despus del contacto, las bolas se repeleran. La carga de la bola 2, dependiendo del tamao de la bola 1, ser del mismo signo de la bola 1.

1.8. Respecto a la pregunta 5, suponga ahora que la bola 1 tiene un radio 2r y la bola 2 un radio r. Si la bola 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con la bola 2 Cul ser la carga que adquiere la esfera 2?

Si tenemos Q+ como en el caso anterior, las cargas inducidas de la bola 2 se localizan en los extremos, como la bola 2 es ms pesada que la 1, sta atraer a la 1 ponindose en contacto, entonces la bola 2 ceder los electrones a la bola 1 ponindola en equilibrio, quedando la bola 2 cargada positivamente.

1.9. En un experimento de electrosttica se observa que la distancia entre las esferas idnticas 1 y 2, inicialmente descargadas es de 12 cm, (ilustracin 6). Luego de trasmitirles la misma carga q a ambas esferas estas se separan hasta 16 cm Cul es el valor de esta carga, si la masa de cada una de ellas es de 5g y la longitud de los hilos en los que estn suspendidas las esferas es de 30 cm?

Graficando el diagrama de cuerpo libre T: tensin m: masa g: gravedadd: distancia : ngulo entre la ubicacin inicial y final de las esfera

F= mgtan

C

1.10. Un objeto cargado positivamente se acerca a la esfera de un electroscopio y se observa que las laminillas se cierran; y cuando se sigue acercando sin tocar la esfera, de pronto las hojuelas se abren. Qu tipo de carga tiene el electroscopio?

Si el electroscopio est en estado neutro, est descargado, entonces las laminillas colgarn juntas verticalmente.Si se acerca un cuerpo electrizado a la esfera metlica del electroscopio, cierta cantidad de la misma carga que la del cuerpo es repelida al interior observndose un movimiento de las manecillas:Cuando se toca la esfera con una barra de plstico cargada negativamente, parte de esta carga se transfiere a la esfera y alcanza las laminillas que se separan en virtud de la repulsin elctrica se sus cargas negativas. Tocando la bola con una barra de vidrio positivamente cargada, tambin las laminillas se separan. En este caso, la barra de vidrio cargada positivamente atrae los electrones de la esfera metlica, dejando las laminillas cargadas positivamente.

1.11. Qu funcin cumple las botellas de Leyden en la mquina de Wimshurst? explique detalladamenteLa botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas elctricas comportndose como un condensador o capacitador. La varilla metlica y las hojas de estao conforman la armadura interna. La armadura externa est constituida por la capa que cubre la botella. La misma botella acta como un material dielctrico aislante entre las dos capas del condensador. El nombre del condensador proviene de las ideas del siglo XIX sobre la naturaleza de la carga elctrica que asimilaban est a un fluido que poda almacenarse tras su condensacin en un dispositivo adecuado como la botella de Leyden. Este es el principio por el cual, si un rayo cae por diferencia de potencial en un avin, este no sufrir en su interior ningn tipo de descarga ni alteracin elctrica.

1.12. Durante el uso del generador electrosttico se percibe un color caracterstico, investigue a que se debe. Explique detalladamente.Tras aquellos experimentos se percibi un olor caracterstico, nico y punzante, generador; Van Marum se refiri al mismo como el olor de la materia elctrica. Este olor era producto de la formacin de ozono, siendo el primero en describirlo cientficamente. Es el olor a Ozono O3 (variedad alotrpica del Oxigeno O2), que se genera a partir de l, por efecto de las chispas. Tambin se percibe cuando hay una tormenta elctrica.Cuando se producen las chispas de oxigeno de aire (O2) los enlaces entre estas dos molculas cercanas a las chispas se destruyen, y si encuentran a una molcula de O2, entonces tras la reaccin qumica de O y O2 se obtendra O3, desprendiendo un olor a acre y a grandes concentraciones de ozono este toma un color azulado oscuro.

La reaccin que se muestra aqu es parecida a la que se hizo en el laboratorio, solo que en lugar de radiacin UV lo reemplazamos por chispas elctricas.

1.13. Explique el poder de las puntas, y sus aplicacionesSi tenemos un conductor suficientemente cargado y soldamos a su superficie una varilla que termine en una punta aguda, se observa que por esta punta, las cargas son lanzadas al exterior al ser repelidas por la carga restante de la superficie del conductor.Para comprender el fenmeno descrito, supongamos una superficie conductora cargada y en su interior un punto P, en el cual, como sabemos, el campo es nulo. Esto nos indica que las intensidades de campo que producen las cargas de los casquetes A y B, obtenidos al dar un corte por un plano cualquiera que pase por P, sobre el punto P son iguales y contrarias. Supongamos que, por efecto de una gran fuerza, cogemos un pellizco a la superficie esfrica en el casquete B, dndole una forma terminada en punta. La posicin del punto P no variar y la intensidad del campo en l tampoco podr variar, ya que en el Interior de un conductor cargado la intensidad de campo siempre tiene que ser nula. Ahora bien, al deformar la superficie la hemos alejado del punto P, pero la intensidad de campo producida por lo que era anteriormente el casquete B no puede haber disminuido, pues la intensidad de campo en P, en este caso, no sera nula. Este razonamiento nos lleva a la conclusin de que, necesariamente, la densidad de carga, en la parte deformada tiene que haber aumentado para compensar el alejamiento de la superficie de modo que se siga cumpliendo que el campo en P sea nulo.

Al aceptar este hecho nos encontramos con que la presin electrosttica en la punta, que depende del valor de en la zona, habr aumentado crece con el cuadrado de la densidad de carga, .Por tanto, la presin en las puntas es mucho mayor de la normal, al ser la densidad de cargas en ellas muy elevada, con lo cual, y si dicha presin es suficientemente grande, las cargas son lanzadas a travs de ellas al medio exterior.Las puntas son un sistema idneo para dejar libre paso de cargas de un medio a otro utilizndose como pararrayos, ya que a travs de la punta de dicho pararrayos se produce la descarga aire-tierra.

1.14. Menciones al menos 5 aplicaciones del equipo de Van De Graaff.La mquina electrosttica conocida como generador de Van de Graaff, fue inventada por Robert J. Van de Graaff en 1929, con el objeto de generar voltajes elevados para experimentacin en Fsica Nuclear. Las diferentes aplicaciones de esta mquina incluyen produccin de rayos x, esterilizacin de alimentos y experimentos de fsica de partculas y fsica nuclear. Gracias al generador podemos hacer experimentos de ruptura dielctrica en alta tensin sin peligro para el que los realiza. Generar Rayitos X mediante grandes flujos de energa. Experimentos fsicos: Se usa para realizar experimentos en fsica nuclear en los que se aceleran partculas cargadas que se hacan chocar contra blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones nos informan de las caractersticas de los ncleos del material que constituye el banco. Aceleracin de electrones para esterilizaciones los alimentos y materiales usados en procesos industriales o cientficos. Fines educativos y de instruccin en temas de cargas elctricas, gracias a este generador podemos hacer experimentos de ruptura dielctrica en alta tensin sin peligro para el que lo realiza.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES:

Existen cuerpos que pueden ser cargados positiva o negativamente.

Los electrones se conservan, por lo tanto no se crean ni se destruyen, solo se transportan.

Comprobamos que los cuerpos con diferentes cargas se atraen y los que tienen la misma carga se repelen.

Los rayos que se presencian en una tormenta es la manifestacin de cargas elctricas que se descargan por un medio hmedo, produciendo ozono al ionizar el aire.

La humedad provoca alteracin en las experiencias del laboratorio.

Materiales como el vidrio y la franela se carga de una forma positiva.

Materiales como el asbesto y la seda se carga de una forma negativa.

Los cuerpos al encontrarse en diferente cantidad de carga tienden a equilibrar su carga.

En todo cuerpo conductor, las cargas se distribuyen superficialmente buscando las zonas de mayor convexidad. En este caso la distribucin de las cargas es uniforme.

BIBLIOGRAFA:

TIPLER PAUL A. Fsica para la ciencia y la tecnologa. 4 Edicin. Vol.2 Editorial Revert S.A.

BAUER, WOLFGANG; WESTFALL, GARY.Fsica para ingeniera y ciencias.Volumen 2. McGraw-Hill/Interamericana Editores, Mxico: 2011.

Pg.