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AUTOR: LIC. CARLOS RIBEIRO
VALENCIA AGOSTO 2003
Carlos Ribeiro
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UNIDAD I
LAS INTERACCIONES ELECTROMAGNETICAS
PRÁCTICA N° 1
Contenido: VECTORES Y ESCALARES
Objetivo: Cuantificar las interacciones independientemente de la naturaleza
de ellas.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un vector?
2. ¿Qué es un escalar?
3. ¿Cuáles son los componentes de un vector?
4. Nombrar cinco ejemplos de vectores y escalares.
5. Nombrar cuatro diferencias entre vector y escalar.
6. ¿Qué es equilibrio?
7. ¿Qué es la fuerza?
8. ¿Qué es la fuerza neta?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Una moneda
Dos lápices de grafito con borrador
Un transportador
Procedimiento
Coloca la moneda sobre la mesa y a su lado los dos lápices con los
borradores apuntando hacia la moneda formando entre ellos un ángulo de
90° (el transportador te ayudará a realizarlo). Ahora empuja la moneda con
los dos lápices a la vez y observa lo que sucede. Responde las siguientes
preguntas:
a. ¿Qué dirección sigue la moneda?___________________________
b. ¿Qué sucede con los dos lápices? ___________________________
c. Realiza un gráfico de lo anterior utilizando vectores.
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Experimento N° 2
Materiales requeridos
Dos reglas de 30 cm
Una regla de un metro o cinta métrica
Un transportador
Tirro
Una cartulina blanca
Dos triángulos equiláteros de 5 cm de lado, hechos en cartulina
uno de color rojo y el otro de negro
Procedimiento
1. Tomar las dos reglas y pegar en el extremo superior de cada una los
triángulos equiláteros.
a. ¿Qué representaban las dos reglas antes de colocarle a cada
una el triángulo equilátero? _______________________________
b. ¿Por qué? ______________________________________________
c. ¿Qué representan luego de colocarle a cada una el triángulo
equilátero? _____________________________________________
d. ¿Por qué? ______________________________________________
2. Pegar sobre la mesa la cartulina e identificar en sus bordes los
puntos cardinales, luego colocar sobre ella los dos vectores formando
entre ellos:
i. Un ángulo de 180°
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? ____________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? _____________________
c. ¿Cómo se determina el vector resultante? ___________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ___________________
ii. Un ángulo de 0°
a. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? ___________________
b. ¿Cómo se halla el vector resultante? _____________________
c. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ________________
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d. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? _________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? ________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? __________________
¡¡¡. Un ángulo de 90°
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? __________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? ___________________
c. ¿Cómo se halla el vector resultante? ____________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? ________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? _________________
POST-LABORATORIO
1. Coloca los dos vectores formando entre ellos un ángulo de 30° y
responde las siguientes preguntas:
a. ¿Qué dirección tienen ambos vectores? _________________________
b. ¿Qué sentido tienen ambos vectores? ___________________________
c. ¿Cómo se halla el vector resultante? ____________________________
d. ¿Cuál es el módulo del vector resultante? ________________________
e. ¿Qué dirección tiene el vector resultante? ________________________
f. ¿Qué sentido tiene el vector resultante? __________________________
2. ¿Por qué toda fuerza es un vector?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
3. Determine para cada sistema físico cuales son las fuerzas que actúan
sobre cada cuerpo.
a. Un cuerpo de masa (m) en reposo sobre una superficie horizontal.
m
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b. Un cuerpo de masa (m) en movimiento sobre una superficie
horizontal hacia la derecha producto de una cuerda.
c. Un balón rodando sobre una superficie inclinada hacia abajo.
d. Dos cuerpos de masa (m) que penden de una polea.
PRÁCTICA N° 2
Contenido: LAS INTERACCIONES ELECTROMAGNÉTICAS EN LA ESCALA
DEL UNIVERSO FÍSICO.
Objetivo: Comparar los tipos de interacciones
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es interacción
2. ¿Por qué ocurren las interacciones?
3. Mencione los tipos de interacciones que existen y defina cada una de
ellas.
4. ¿Cuál es el efecto de las interacciones?
m
m
m
M
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5. ¿Cómo se denotan las interacciones?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Materiales requeridos
Dos imanes
Procedimiento
Utilizando los dos imanes, explicar el efecto que se produce al acercar los
dos imanes de las siguientes formas:
1. Polo norte con el Polo norte ___________________________
2. Polo sur con el Polo sur ___________________________
3. Polo norte con el Polo sur ___________________________
a. ¿Qué tipo de interacción física se presenta en las tres
experiencias anteriores? _________________________________
Experimento N° 2
Materiales requeridos
Un resorte de resistencia baja (que estire bastante)
Una cuerda
Cuerpos de distinta masa (m) y forma
Procedimiento
1. Toma la cuerda y en uno de sus extremos ata uno de los cuerpos de
masa (m) y hazlo colgar de tu mano.
a. ¿Qué fuerza se ejerce sobre la cuerda? ______________________
b. ¿Qué tipo de interacción esta presente? _____________________
c. ¿Qué objetos físicos intervienen? __________________________
2. Toma el resorte y en uno de sus extremos fija uno de los cuerpo de
mayor masa (m) y hazlo colgar de tu mano.
a. ¿Qué fuerza se ejerce sobre el resorte? _____________________
b. ¿Qué tipo de interacción esta presente? _____________________
c. ¿Qué objetos físicos intervienen? __________________________
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Experimento N° 3
Tomar dos imanes y colocarlos por los polos diferentes.
a. ¿Qué se observa?
__________________________________________________________________
b. ¿Qué se produce?
__________________________________________________________________
c. ¿Por qué se evidencia lo producido?
__________________________________________________________________
d. ¿Qué sistema se manifiesta?
__________________________________________________________________
e. ¿Qué tipo de interacción se produce?
__________________________________________________________________
f. ¿Qué propiedad da origen a la interacción?
__________________________________________________________________
g. ¿Qué instrumento de observación se utiliza?
__________________________________________________________________
h. ¿Qué intervalo de escala posee dicho sistema?
__________________________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Qué efecto produce la luna sobre las mareas y que tipo de
interacción física hace que esto suceda?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
2. ¿Existe alguna interacción física cuando un balón es lanzado hacia
arriba? De responder si ¿cuál es y que objetos físicos intervienen?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
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3. En la siguiente figura responda el tipo de interacción que existe y los
objetos físicos que intervienen en ella.
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__________________________________________________________________
4. Citar dos ejemplos por cada tipo de interacción.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
5. ¿Qué es lo que mantiene unidas a las partículas elementales en la
materia?
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
6. Haz un breve resumen de los descubrimientos más importantes del
electromagnetismo indicando los autores y la época aproximada.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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S N
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7. Realiza un listado de todos los aparatos y equipos que están en tu
hogar cuyo funcionamiento depende del electromagnetismo.
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PRÁCTICA N° 3
Contenido: CARGA ELECTRICA
Objetivo:
1. Observar algunos efectos de la electricidad estática.
Comentario.
¿Alguna vez has sentido una descarga eléctrica al tocar la nevera? ¿Has
encontrado un calcetín escondido dentro de una camisa, después de
sacarlos del secador de ropa? ¿Has sentido como los vellos de tu brazo son
atraídos hacia la pantalla del televisor en el momento de apagarla? Todo
esto se produce a causa de la electricidad estática.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es la carga eléctrica?
2. Enunciar la ley de las cargas.
3. ¿Qué es un conductor?
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4. ¿Qué es un aislador?
5. ¿Cuáles son los métodos de electrización?
6. ¿Qué es la inducción electrostática?
7. ¿Qué son las cargas inducidas?
8. ¿Qué es un inductor?
9. ¿Qué es un inducido?
10. ¿Cuáles son las propiedades de las cargas?
11. ¿Qué es un electroscopio?
LABORATORIO
Observación: Antes de iniciar los experimentos siguientes debe comprobar
que los objetos que va a utilizar están bien limpios y secos. Esta es una
condición necesaria para que se electricen y conserven su carga. Si notara
que esto no ocurre, trate de limpiar y secar los objetos colocándolos cerca
de algún dispositivo caliente, como un mechero o una lámpara encendida.
Además, para que los experimentos puedan dar buenos resultados en un día
húmedo, deben efectuarse en el interior de una caja, donde el grado de
humedad se haya reducido bastante. Este ambiente propio para
experimentos de electrostática, se puede conseguir manteniendo una
lámpara o un secador de cabello en funcionamiento durante cierto tiempo en
el interior de esa caja.
Experimento N° 1
Materiales requeridos
Dos tiras de plástico delgado, del empleado en la fabricación de
bolsas, cada una de las cuales deberá tener unos 5cm de ancho y
40cm de longitud.
Un trozo de tela de lana
Una hoja de papel
Una vela
Un peine limpio
Procedimiento.
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1. Coloque una tira sobre sus dedos índice y medio, frótela con el trozo de
tela de lana.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
b. Explique por qué.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
2. Tome el peine y frótelo sobre su cabello (debe estar limpio y seco) e
introdúzcalo entre las tiras.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
b. Explique por qué.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
3. Coloque ahora entre las tiras la hoja de papel (objeto no electrizado).
a. Explique lo que observa recordando que el objeto introducido entre
las tiras sufre inducción o polarización.
____________________________________________________________
b. Retire el objeto y observe que sucede con las tiras. Explique.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
4. Estando electrizadas las tiras, y por tanto, alejadas una de la otra,
acérquelas la vela encendida.
a. ¿Qué observa?
____________________________________________________________
b. Explique por qué.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 2
Revelación de la existencia de la electricidad
Materiales requeridos
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Un peine o una regla de plástico
Un pedazo de tela de lana
Un puñado de pequeños trozos de papel de seda
Procedimiento
Colocar los trocitos de papel sobre una mesa. Frotar el peine con el pedazo
de lana, luego acercar el peine a los trocitos de papel.
a. ¿Qué se observa al acercar el peine sin frotar a los trocitos de
papel?
____________________________________________________________
b. ¿Qué se observa al acercar el peine frotado con el pedazo de lana a
los trocitos de papel?
____________________________________________________________
c. ¿Qué nombre recibe este fenómeno?
____________________________________________________________
Experimento N° 3
Carga mediante frotamiento con tu ropa, un globo de goma (bomba) inflado.
A continuación pon en contacto con la pared la parte frotada del globo y
suéltalo
a. ¿Qué sucede?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. ¿Significa esto que la pared está cargada positivamente?
____________________________________________________________
c. ¿Cómo explicas tu observación?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
d. ¿Por qué finalmente el globo se cae?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Experimento N° 4
Construcción de un electroscopio
Materiales requeridos
Frasco de vidrio de boca media
Clip sujetapapeles, o un alambre metálico doblado en ángulo recto
en el extremo que se va a introducir en el frasco
Una tira de papel de aluminio
Un tapón de caucho o de corcho que ajuste y cierre bien el frasco
de vidrio escogido
Una esferita metálica hueca
Papel aluminio
Una tira de papel aluminio de 12mm de ancho por 50mm de largo
Procedimiento
El electroscopio es un aparato fácil de construir. Se emplea a menudo para
reconocer la presencia o existencia de cargas eléctricas próximas a él, e
incluso permite determinar cuál es el signo de una carga eléctrica, esto es, si
es positiva o negativa.
Un electroscopio está constituido esencialmente por dos hojuelas o tiritas
muy ligeras de aluminio, colocadas dentro de una botella de vidrio. Se
necesita la botella para eliminar el efecto de las corrientes de aire.
La construcción del electroscopio es muy sencilla y puede hacerse en pocos
minutos.
Ante todo es condición muy importante que tanto el frasco de vidrio
como el tapón estén perfectamente secos. Para asegurarte de ello,
seca todos los componentes del aparato con un secador de cabello,
durante unos minutos, un poco antes de iniciar el montaje del
electroscopio.
Toma el alambre metálico y dóblalo en forma de L en uno de sus
extremos aproximadamente unos 12mm, y atraviesa con el otro
extremo el tapón del frasco; fija luego, en su extremo libre una esfera
de papel aluminio, que procurarás que sea lo más redonda posible
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para obtener los mejores resultados. Esto lo lograrás rellenando con
papel aluminio una esfera metálica hueca, la cual colocarás en el
extremo libre del alambre.
Las hojuelas se hacen de un material lo más ligero posible. Una tira de
papel de seda puede servir perfectamente, pero es preferible utilizar
una hoja de aluminio o el papel de estaño (separarás fácilmente la hoja
de papel que va unida a la hoja metálica humedeciéndola con un poco
de agua tibia durante algunos minutos, una vez le hayas quitado el
papel, sécala estírala, y córtala en tiras de unos 12mm de ancho por
50mm de longitud)
Con el fin de aumentar la sensibilidad del instrumento, las hojas han
de separarse con la mayor facilidad, al menor esfuerzo, por lo que
deben ser extremadamente estrechas en el punto en el cual penden.
Para lograrlo, se dobla la tira por su punto medio, se corta un pequeño
triangulo a cada lado, y así se reduce el punto de unión a una
estrechísima tira. A continuación, y así doblada, cuelga la tirita de la
rama horizontal del alambre.
Introdúcelo todo, con mucho cuidado, en el frasco; ajusta el tapón en
el cuello de éste, y ya esta listo el electroscopio. Ver la figura.
¿Cómo debes trabajar con el electroscopio?
Si tocas la esfera con un cuerpo electrizado, las cargas eléctricas
descienden por el alambre hasta las laminillas, las cuales quedan así
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electrizadas con cargas eléctricas del mismo signo o nombre, y como ya
sabes, las dos laminillas se repelen mutuamente y se separan.
Experimento N° 5
El fenómeno de electrización por influencia
Materiales requeridos
Un electroscopio
Un pedazo de tela de lana
Una regla plástica
Procedimiento
Frota fuertemente la regla plástica con el pedazo de lana y acércala al
electroscopio unos milímetros por encima. Luego acercarlo nuevamente al
electroscopio y tocarlo con la regla y con un dedo.
a. Al acercar la regla de plástico al detector del electroscopio, pero
sin tocarlo, ¿Qué sucede?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. ¿Qué se observa si se retira y se acerca sucesivamente la regla de
plástico al detector del electroscopio?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
c. Al frotar la regla de plástico con el pedazo de lana y luego tocar el
detector del electroscopio, ¿cómo se comportan las laminillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 6
Determinar el signo de una carga eléctrica.
Materiales requeridos
Un electroscopio
Una regla de plástico
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Un trozo de tela de lana
Un tubo de vidrio o de ensayo
Procedimiento
Frotar fuertemente la regla de plástico con la lana. Luego acercar el tubo de
vidrio previamente frotado con la lana sin retirar la regla de plástico.
a. ¿Qué se observa al acercar la regla plástica al detector del
electroscopio sin frotarlo?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. Al frotar la regla de plástico con la lana, ¿con qué signo queda
cargada la regla? Luego de acercarla al electroscopio.
__________________________________________________________
c. ¿Qué tipo de carga adquiere el paño de lana?
__________________________________________________________
d. ¿Que tipo de carga adquiere el tubo de vidrio al ser frotado con el
paño de lana?
___________________________________________________________
e. ¿Al acercar el tubo de vidrio al detector del electroscopio se
observa que las laminillas se acercan? ¿Por qué?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 7
Inducción electrostática
Materiales requeridos
Dos electroscopios
Un alambre o una varilla metálica delgada
Un peine o una regla de plástico
Un paño de lana
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Procedimiento
Tomar dos electroscopios y conectar a la esfera de cada uno de ellos el
alambre o la varilla metálica. Ahora ponga en contacto las varillas metálicas
de tal manera que los dos electroscopios constituyan un solo conjunto.
Acercar a la esfera de uno de los electroscopios, sin llegar a tocarla, el peine
previamente frotado con el paño de lana.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Ahora aleje el peine del detector del electroscopio.
b. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
c. ¿Cómo se explican estos hechos de acuerdo con el modelo o teoría
electrónica?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Acerca nuevamente el peine y sin retirarlo separar los electroscopios cierta
distancia. Ahora retira el peine.
d. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
Tomar otro electroscopio, cargarlo positivamente y acercarlo a cada uno de
los electroscopios anteriores.
e. ¿Qué clase de energía eléctrica tiene el electroscopio que estuvo
próximo al peine?
___________________________________________________________
f. ¿Y el que estuvo alejado?
___________________________________________________________
g. ¿Cómo se explican los resultados obtenidos?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
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Experimento N° 8
Identificación de cuerpos conductores y aislantes.
Materiales requeridos
Un pequeño circuito eléctrico (cable, un socate pequeño, una
bombilla pequeña de 2,4 voltios y 0,5 amperes, dos baterías AA)
Varillas de cobre, hierro, aluminio, vidrio
Aceite, azufre, cuero, alcohol, papel, ácido, limón, tiza, seda, lana
Procedimiento
Lo primero que se debe realizar es el montaje del circuito eléctrico.
Ver el siguiente esquema:
Tomar cada uno de los objetos sólidos y líquidos, y colocarlos uno a uno
entre las separaciones AB para hacer contacto entre los cables.
a. ¿Qué sucede con la varilla de metal?
________________________________________________________
b. ¿Qué sucede con la varilla de plástico?
________________________________________________________
Todas tus observaciones anótalas en la siguiente tabla:
OBJETO CONDUCTOR AISLADOR
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POST-LABORATORIO
1. ¿Cómo se carga positivamente un electroscopio por contacto?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
2. ¿Cómo se carga negativamente un electroscopio por inducción?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
3. Se tiene un electroscopio cargado positivamente y se desea
descargar, ¿cómo se realiza?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
4. Realiza un esquema de la distribución de las cargas en el
electroscopio.
5. Se encuentra que el objeto A repele al B, al mismo tiempo que el
objeto A atrae al C y este último repele al objeto D. Si se sabe que D
está cargado positivamente. ¿Qué clase de carga lleva el objeto B?
____________________________________________________________
6. Si dos varillas cargadas se repelen entre si, ¿qué puede afirmarse
sobre el signo de cada varilla?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
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7. ¿Cuál es el procedimiento para separar cargas eléctricas en un
conductor? ¿Cómo se llama este proceso?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
8. Dos esferas metálicas A y B suspendidas por hilos de nylon, están
inicialmente en contacto. Acercamos una barra cargada
negativamente a la esfera A, y en su presencia separamos las
esferas. Entonces, ¿Cómo quedan cargadas las esferas?
____________________________________________________________
9. ¿Por qué no se puede electrizar una varilla metálica frotándola
mientras se mantiene con la mano?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
10. ¿Qué nos revela la abertura que experimenta las laminillas de un
electroscopio, cuando se toca con un cuerpo cargado?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
11. ¿Qué carga obtiene un cuerpo cuando es cargado por inducción?
12. ¿Qué carga eléctrica adquieren dos cuerpos cuando se cargan por
contacto?
____________________________________________________________
13. ¿Cómo es la carga de un cuerpo que gana electrones?
____________________________________________________________
14. ¿Se puede cargar una barra de hierro por frotamiento, si para
agarrarla le colocamos un mango de aluminio?
____________________________________________________________
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15. ¿Qué nombre reciben los materiales que tienen la propiedad de
obstaculizar el movimiento de cargas eléctricas?
____________________________________________________________
16. ¿Para cargar un cuerpo negativamente por inducción, se le acerca
un cuerpo cargado negativamente?
17. Un cuerpo electrizado con carga positiva a la esfera de un péndulo
eléctrico.
a. Si la esfera fuera atraída por el cuerpo, ¿podríamos concluir
que esta electrizada negativamente?
______________________________________________________
b. Si la esfera fuera repelida, ¿podríamos concluir que posee
carga positiva?
______________________________________________________
18. Un electroscopio de laminillas se encuentra electrizado
negativamente, y acercamos a su esfera una barra electrizada B.
a. Hallamos que las hojas del electroscopio tienen un aumento
en su separación, ¿cuál es el signo de la carga en la barra B.
Explique.
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
b. Si la carga de B fuera positiva, ¿qué sucedería con la
separación entre las hojas del electroscopio? ¿Por qué?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
19. Un autobús en movimiento adquiere carga eléctrica debido al roce
con el aire.
Carlos Ribeiro
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a. Si el ambiente del lugar es seco, ¿el autobús permanecerá
electrizado?
____________________________________________________
b. Al asirse de un autobús para subir en él, una persona recibirá
un choque eléctrico. ¿Por qué?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________________________
PRÁCTICA N° 4
Contenido: FUERZA ELÉCTRICA
Objetivo: Analizar e interpretar la Ley de Coulomb
Comentario.
Ya sabemos que cuando un cuerpo está electrizado posee un exceso de
protones (carga positiva), o bien, un exceso de electrones (carga negativa).
Por este motivo, el valor de la carga de un cuerpo, que vamos a representar
por Q o q, se puede medir por el número de electrones que el cuerpo pierde
o gana. Pero esta forma de expresar el valor de la carga no resulta práctica,
pues se sabe que en un proceso común de electrización (por ejemplo, por
frotamiento), el cuerpo pierde o gana un número muy elevado de electrones.
De este modo, los valores de Q o q estarán representados por números
sumamente grandes. En la práctica se procura entonces emplear una unidad
de carga más adecuada. En el sistema internacional (SI) la unidad de la carga
eléctrica se denomina coulomb, en honor al físico francés Charles Coulomb.
Este científico, al analizar las fuerzas de interacción entre cargas eléctricas,
llego a una ley muy importante.
PRE-LABORATORIO
1. Enunciar la ley de coulomb.
2. ¿Qué es la carga eléctrica elemental?
3. ¿Qué es la superposición de cargas eléctricas?
4. ¿Cómo es la influencia del medio en la fuerza eléctrica?
Carlos Ribeiro
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5. Establecer diferencias y semejanzas entre la fuerza eléctrica y la
fuerza gravitatoria.
LABORATORIO
Experimento N° 1
Para realizar este experimento se necesita construir un instrumento
denominado balanza de torción.
Materiales necesarios para elaborar la balanza de torción
Dos varillas livianas de material aislante
40cm de hilo de nylon o fibra de cuarzo
Tres esferas idénticas de anime recubiertas con grafito
Un envase de medio litro de leche con arena
Procedimiento para elaborar la balanza de torción
1. Se toma una de las varillas aislantes y se le colocan en sus dos
extremos dos esferas, las cuales denotaremos con A y C. En el punto
medio de la varilla atamos el nylon para pender el instrumento de un
soporte.
2. Se toma la otra varilla y se coloca en uno de sus extremos la otra
esfera la cual denotaremos con B y se coloca fijamente en el envase
con arena.
3. La esfera en posición fija se debe colocar próxima a la esfera A.
4. Observe el montaje como lo indica la siguiente figura.
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Procedimiento del experimento
1. A las esferas A y B cargarlas con electricidad del mismo signo.
a. ¿Qué se observa?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
b. ¿Qué se produce?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
2. A las esferas A y B cargarlas con electricidad de signos diferentes.
a. ¿Qué es observa?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
b. ¿Qué se produce?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
3. A las esferas A y B, calcularles:
a. La masa de cada una
__________________________________________________________
Luego de hacer el montaje de la balanza de torción y sin electrificar
ninguna de las esferas, medir:
b. La distancia entre ellas
__________________________________________________________
c. Calcular la fuerza entre ellas, utilizando la fórmula
2
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d
QQKF
y tomando en cuenta el valor 9x109 N.m2/C2 de la constante
dieléctrica del medio (K).
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
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Experimento N° 2
Pegue sobre una mesa, dos pedazos de cinta adhesiva transparente de 30
cm de longitud, dejando un pedazo libre para sostenerlo. Arranque
rápidamente los dos pedazos de cinta y luego acerca los dos pedazos de
cinta sin que se toquen.
a. ¿Qué se observa?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
b. Explica tu observación.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Cómo se puede aumentar al doble el valor de la fuerza entre dos
objetos cargados?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
2. ¿A qué conclusiones llegó Charles Coulomb luego de realizar
numerosas mediciones haciendo variar las cargas de las esferas y la
separación entre ellas?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
3. La constante K en la ecuación de coulomb es mucho más grande que
la constante G en la ecuación de la gravitación universal. ¿Qué
importancia tiene esto?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________
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PRÁCTICA N° 5
Contenido: CAMPO ELÉCTRICO
Objetivo: 1. Creación y medición de campos eléctricos.
2. Explicar que la carga eléctrica en un cuerpo metálico
electrizado, se distribuye en su superficie externa.
Comentario.
El espacio que rodea a un imán potente es distinto de cómo sería si el imán
no estuviese allí. Coloca una horquilla en dicho espacio y verás que se
mueve. El espacio que rodea a un hoyo negro es distinto de cómo sería si el
hoyo negro no estuviese allí. Colócate en dicho espacio y no vivirás para
contarlo. De manera análoga, el espacio que rodea a una concentración de
carga eléctrica es diferente de cómo sería si la carga no estuviese allí. Si te
paseas junto a una esfera cargada puedes sentir la carga. El vello de tu
cuerpo se eriza; sólo un poco si te encuentras a más de un metro de
distancia del aparato y más si te acercas a él. El espacio que rodea a cada
uno de estos objetos (el imán, el hoyo negro y la carga eléctrica) se ve
alterado: decimos que contiene un campo de fuerza.
PRE-LABOARTORIO
1. ¿Qué es campo eléctrico?
2. ¿Qué son las líneas de campo eléctrico?
3. ¿Qué es el blindaje electrostático?
LABORATORIO
Materiales requeridos
Un recipiente aislante
Aceite comestible
Semillas de césped o semillas de alpiste
Cuatro esferas de anime pintada con grafito provistas de una varilla
aislante
Dos pinzas de madera
Dos laminas metálicas rectangulares de 2cm de ancho por 8cm de
longitud.
Carlos Ribeiro
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Experimento N° 1
Tomar el recipiente aislante y vertir el aceite comestible y colocar las
semillas de alpiste o césped. Luego tomar una esfera y electrizarla
positivamente y sumergirla en el líquido.
a. ¿Qué se observa?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
b. Realiza un dibujo esquemático de lo observado.
c. ¿Qué explica este fenómeno?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Experimento N° 2
Repite el experimento anterior, pero ahora la esfera esta electrizada
negativamente.
a. ¿Qué se observa?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
b. Realiza un dibujo esquemático de lo observado.
c. ¿Qué explica este fenómeno?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Experimento N° 3
Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos esferas
electrizadas con cargas opuestas y sumergir ambas en el líquido separadas
por una pequeña distancia.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
Carlos Ribeiro
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b. Realiza un dibujo esquemático de lo observado.
c. ¿Qué explica este fenómeno?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 4
Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos esferas
electrizadas con cargas positivas y sumergir ambas en el líquido separadas
por una pequeña distancia.
a. ¿Qué se observa?
___________________________________________________________
b. Realiza un dibujo esquemático de lo observado.
c. ¿Qué explica este fenómeno?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 5
Con los mismos materiales del experimento anterior, pero ahora dos láminas
metálicas planas paralelas electrizadas con cargas opuestas y ambas
sumergirlas en el líquido, separadas por una pequeña distancia.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. Realiza un dibujo esquemático de lo observado.
c. ¿Qué explica este fenómeno?
Experimento N° 6
Materiales requeridos
Una esfera pequeña de anime pintada con grafito
Hilo de nylon
Carlos Ribeiro
29
Una regla plástica
Un pedazo de tela de lana
Procedimiento
Atar un pedazo del hilo de nylon a la esfera y suspenderla. Tome la regla de
plástico y cárguela por frotamiento con el pedazo de tela de lana. Acerque la
regla a la esfera sin tocarla.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
b. ¿A que se debe este fenómeno?
___________________________________________________________
Experimento N° 7
Repite el experimento anterior, pero ahora encerrando la esfera en una lata
de leche sin tapa y acercar la regla de plástico cargada al exterior de la lata.
a. ¿Qué se observa?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. Al acercar la regla cargada se ve alterada la posición de la esfera?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
c. ¿Cómo se denomina este fenómeno?
____________________________________________________________
Experimento N° 8
Materiales requeridos
Un recipiente metálico (una jarra, un vaso o una lata)
Un soporte aislante
Tiras muy delgadas de papel de seda
Cinta adhesiva
Una regla de plástico
Un pedazo de tela de lana.
Procedimiento
1. Tome el recipiente metálico y colóquelo sobre el soporte aislante.
Carlos Ribeiro
30
2. Tome algunas tiras del papel de seda y cuelgue algunas de ellas en la
parte exterior del recipiente y otras en su parte interna, como muestra
la figura.
3. Electrice la regla de plástico por frotamiento con el pedazo de tela de
lana. Al acercar y tocar el recipiente con la regla, éste, como ya se
sabe quedará electrizado por contacto. Repita varias veces esta
operación para que el recipiente adquiera una carga considerable.
4. Observe que las tiras de la parte externa son repelidas por la pared del
recipiente, lo cual no sucede con las tiras de la parte interna. Explique
a que se debe este fenómeno.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. Dibuje las líneas de campo eléctrico entre
a. Dos cargas de igual signo
b. Dos cargas de signo opuesto
2. ¿Cuáles son las dos propiedades que debe poseer una carga de
prueba?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Carlos Ribeiro
31
3. ¿Cómo esta definida la dirección de un campo eléctrico?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
4. ¿Por qué un cuerpo cargado pierde su carga al ser conectado a tierra?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
5. ¿Por qué no corre peligro el ocupante de un automóvil al que le cae un
rayo?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
6. Andrés y Sandra están tomados de las manos cuando se les carga
eléctricamente al estar de pie sobre una plataforma aislante. Andrés es
más alto que Sandra.
a. ¿Quién tiene la mayor cantidad de carga?
__________________________________________________________
7. ¿Es posible ver el color del campo eléctrico?
_______________________________________________________________
8. ¿Cómo se explica que un conductor aislado en condiciones
electrostáticas el campo eléctrico en su interior es nulo?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
9. ¿Qué muestran experimentalmente las líneas de fuerzas?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Carlos Ribeiro
32
PRÁCTICA N° 6
Contenido: POTENCIAL ELÉCTRICO
Objetivo: Demostrar la relación existente entre carga, energía, voltaje y
trabajo.
Comentario.
En electricidad, el concepto de energía es también de suma utilidad. Se dice
que un objeto cargado tiene energía potencial en virtud de su posición en un
campo electrónico. Por ejemplo, supongamos que queremos jalar un cuerpo
cargado negativamente en contra del campo eléctrico de una esfera con
carga positiva. Para ello necesitamos aplicar una fuerza que contrarreste la
atracción eléctrica. La variación de la energía potencial de la partícula
cargada es equivalente al trabajo que hay que realizar en contra de la fuerza
eléctrica es decir, al negativo del trabajo de la fuerza electrónica:
Variación de energía potencial = - (Trabajo de la fuerza electrónica)
Si soltamos la partícula, ésta se acelerará hacia la esfera y la energía
potencial electrónica que adquirió se transformará en energía cinética. Esta
situación es parecida a la que sucede cuando elevamos un cuerpo hasta
cierta altura y luego lo dejamos caer.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es la energía potencial eléctrica?
2. ¿Qué es la diferencia de potencial eléctrico?
3. ¿Cuáles son las unidades del potencial eléctrico?
4. ¿Qué es el potencial absoluto?
5. ¿Qué es potencial eléctrico producido por una carga puntual?
6. ¿Qué son las superficies equipotenciales?
7. ¿Qué es el potencial eléctrico?
LABORATORIO
Experimento N° 1
Construir un modelo que demuestre la relación existente entre carga,
energía y voltaje.
Carlos Ribeiro
33
Materiales requeridos
Dos barras de plastilina
Una regla de 30 cm
Cinta adhesiva
Doce esferas de acero de diámetros de 12 13 mm
Procedimiento
1. Mediante la plastilina sostenga verticalmente la regla sobre la mesa de
trabajo. (El cero se debe encontrar en la superficie de la mesa).
2. Corte un pedazo rectangular de papel con una medida de 2cm x 8cm y
escriba sobre él 3 V = 3 J/C.
3. Corte tres más, y escriba en ellos: 6 v = 6 J/C, 9 V = 9 J/C, 12 V = 12 J/C
4. Pegue con cinta adhesiva el rectángulo de los 3V en la marca de los
3cm de la regla, el de 6V en la marca de los 6cm de la regla, el de los
9V en la marca de los 9cm de la regla y el de los 12V en la marca de los
12cm de la regla.
5. Suponga que cada esfera de acero está representando 1 C de carga.
6. Levante y pegue con cinta cuatro esferas de acero en el rectángulo de
los 3V, tres esferas de acero al rectángulo de los 6V, dos esferas de
acero al rectángulo de los 9V y una esfera de acero al rectángulo de
los 12V.
7. El modelo muestra diferentes cantidades de carga en distintos niveles
de energía.
a. ¿Dónde se deben colocar esferas de acero para mostrar el nivel
cero de energía? Explique.
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
Carlos Ribeiro
34
8. Llene la siguiente tabla de datos
CARGA VOLTAJE ENERGÍA
9. Responda las siguientes preguntas
a. ¿Cuánta energía se requiere para levantar cada coulomb de
carga desde la superficie de la mesa hasta el nivel 9V?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
b. ¿Cuál es la energía potencial total almacenada en el nivel 9V?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
c. La energía total de las cargas en el nivel 6V no es 6J. ¿Por qué?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
d. ¿Cuánta energía se liberaría si las cargas en el nivel 9V cayera
en el 6V? Explique.
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
Carlos Ribeiro
35
Experimento N° 2
Materiales requeridos
Una lamparita de neón
Dos pedazos de cable delgado de 25 cm de longitud
Un pitillo de plástico
Papel toilet
Una pila de linterna de 1,5 V
Procedimiento
1. Conecte los dos pedazos de cable a los terminales de la lamparita de
neón. Frote el pitillo de plástico con un pedazo de papel toilet y toque
uno de los cables con el pitillo delgado, mientras tocas el otro cable
con tus dedos.
a. ¿Se enciende momentáneamente la lámpara?
_______________________________________________________
_______________________________________________________
2. Tome la pila de 1,5 V y toque uno de los cables, mientras tocas el otro
cable con tus dedos.
a. ¿Por qué es imposible encender la lámpara conectándola a la
pila, mientras que con el pitillo cargado si puedes lograrlo?
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
POST-LABORATORIO
1. Una batería de 9V es muy pequeña. Una batería de 12V es grande. Con
la ayuda del modelo, explique por que no puede emplear la batería de
9V para encender el motor del automóvil.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Carlos Ribeiro
36
2. ¿Se requiere mayor o menor energía para desplazar una carga fija
positiva a través de un campo eléctrico que se incrementa?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
3. Una caja metálica se encuentra cargada. Compare la concentración de
carga en las esquinas de la caja respecto a la concentración de carga
en los lados.
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
4. ¿Qué sucederá con la energía potencial eléctrica de una partícula
cargada en un campo eléctrico cuando se le deja libre para moverse?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
5. ¿Cómo puedes incrementar la energía potencial eléctrica de una
partícula cargada que se encuentra en un campo eléctrico?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
6. ¿Cómo puede ser grande el potencial eléctrico cuando la energía
potencial eléctrica es relativamente baja?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
Carlos Ribeiro
37
PRÁCTICA N° 7
Contenido: CORRIENTE ELÉCTRICA
Objetivos:
1. Verificar la validez de la ley de ohm.
2. Instalar circuitos eléctricos.
3. Realizar medidas con el voltímetro y el amperímetro.
4. Determinar el valor de una resistencia desconocida.
5. Verificar los efectos térmico, químico, fisiológico y magnético de la
corriente eléctrica.
Comentario.
El voltaje es una especie de presión eléctrica capaz de producir un flujo de
carga, es decir, una corriente, dentro de un conductor. El flujo de carga se ve
obstaculizado por la resistencia que encuentra. Cuando el flujo se lleva a
cabo en una sola dirección decimos que se trata de una corriente directa
(cd); cuando el flujo va y viene decimos que se trata de una corriente alterna
(ca). La razón de cambio en la transferencia de energía de una corriente
eléctrica es la potencia.
POST-LABORATORIO
1. ¿Qué es corriente eléctrica?
2. ¿Qué es un circuito eléctrico?
3. ¿Qué es la intensidad de corriente?
4. ¿Qué es un amperímetro?
5. ¿Qué es un voltímetro?
6. ¿Cuáles son los componentes de un circuito?
7. ¿Qué es un condensador?
8. ¿Qué es una resistencia?
9. ¿Qué diferencia existe entre una resistencia ohmica y una resistencia
no ohmica?
10. ¿Qué son circuitos eléctricos en serie?
11. ¿Qué son circuitos eléctricos en paralelo?
12. Enuncie la ley de ohm.
Carlos Ribeiro
38
LABORATORIO
Experimento N° 1
Construir un modelo para ilustrar la corriente eléctrica.
Materiales requeridos
Cuatro pilas de 1.5 Volts.
Soporte para las baterías
Tres conductores de 30cm de longitud con su respectiva pinza de
caimán
Dos bombillas de 3 Volts., con sus respectivos socates
Una brújula
Procedimiento
1. Monta el circuito eléctrico como lo muestra la siguiente figura
2. Enciende las bombillas y apágalas, conectando y desconectando uno de
los conductores con caimán.
a. ¿Hay algún indicio visual de que algo se esté moviendo a través del
circuito cuando la bombilla esta encendida?
_____________________________________________________________
b. ¿Se enciende una bombilla antes que la otra?
_____________________________________________________________
c. ¿Se apaga una bombilla antes que la otra?
______________________________________________________________
d. ¿Una de ellas brilla más que la otra?
______________________________________________________________
Carlos Ribeiro
39
3. Coloca una brújula sobre la mesa, cerca del circuito, de modo que la
aguja apunte al norte. Con las bombillas apagadas, coloca uno de los
conductores encima de la brújula, paralelo a la aguja como lo muestra la
figura.
Conecta y desconecta varias veces una terminal del circuito mientras
observas la aguja de la brújula.
a. ¿Qué le pasa a la aguja cuando se encienden las bombillas?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
b. ¿Qué le pasa a la aguja cuando de apagan las bombillas?
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
4. Coloca la brújula debajo del conductor en diferentes puntos del circuito.
Asegúrate de que la aguja quede paralela al conductor cuando las
bombillas no estén encendidas. Observa la aguja mientras abres y
cierras varias veces el circuito. Pon atención para que veas si la aguja
se desvía en la misma dirección que antes. Observa si la magnitud de la
desviación de la aguja es la misma que antes. Además, observa si es
necesario que las bombillas están encendidas para que se desvíe la
aguja de la brújula.
a. ¿Qué pruebas apoyan la idea de que algo está sucediendo en lo
conductores cuando las bombillas reciben energía?
Carlos Ribeiro
40
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. ¿Qué pruebas apoyan la idea de que, lo que sea que está
ocurriendo en el circuito, ocurre uniformemente en todas sus
partes?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
5. Monta el circuito como lo muestra la figura A. Coloca uno de los
conductores encima de la brújula, de manera que quede en posición
paralela a la aguja. Abre y cierra el circuito mientras observas con
cuidado la aguja.
a. ¿En qué sentido de rotación de las manecillas del reloj se mueve la
aguja de la brújula?
____________________________________________________________
6. Invierte los terminales de la batería sin alterar el circuito ni la brújula.
Hazlo intercambiando simplemente el conductor conectado a la terminal
positiva de la batería con el conductor conectado a la terminal negativa.
Abre y cierra el circuito mientras observas con cuidado la aguja y toma
nota de si lo hace en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido
contrario.
a. ¿La dirección de la desviación es la misma que en el paso anterior,
cuando las conexiones a la batería todavía no habían sido
invertidas? ¿La magnitud de la desviación de la aguja es la misma
de antes?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Carlos Ribeiro
41
b. Supón que algo fluye por los conectores. ¿Crees que la dirección
en que se desvía la aguja se debe a la cantidad de flujo o a la
dirección del flujo?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
7. Quita una de las pilas del soporte de las baterías, de modo que en éste
quede sólo dos pilas, en lugar de tres. Con cuidado observa la
desviación de la aguja mientras repites los pasos 5 y 6.
a. ¿Cómo son comparativamente la magnitud y dirección de las
desviaciones de la aguja de la brújula cuando usas dos pilas en
lugar de tres?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
8. Instala en el soporte de las baterías otras dos, de modo que ahora
contenga 4 pilas. Observa cuidadosamente la desviación de la aguja, al
mismo tiempo que repites los pasos 5 y 6.
a. ¿Cómo son comparativamente las desviaciones de la aguja de la
brújula cuando se usan cuatro pilas en lugar de tres?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 2
Determinar el valor de una resistencia desconocida utilizando la ley de ohm.
Materiales requeridos
Un amperímetro
Un voltímetro
Un metro de cable
Dos pilas de 3 Volts
Carlos Ribeiro
42
Diez pinzas caimanes
Dos resistencias de diferente ohms
Procedimiento
1. Realice el montaje del circuito eléctrico indicado en la figura
2. Ponga a funcionar el circuito eléctrico cerrando el interruptor.
3. Anota los valores que observas en el voltímetro y el amperímetro
respectivamente.
Voltímetro ___________________ Amperímetro ___________________
4. Determina el valor de la resistencia desconocida utilizando la ley de ohm
Corriente = Voltaje / resistencia ; I = V / R
Experimento N° 3
Comprobar la ley de ohm
Materiales requeridos
Dos bombillas una de 2 Volts y otra de 2,5 volts con sus
respectivos socates
Dos pilas de 1,5 Volts
Un metro de cable
Cuatro pinzas caimanes
Procedimiento
1. Realice el siguiente montaje del circuito eléctrico, pero con una sola pila
y la bombilla de 2,5 volts
Carlos Ribeiro
43
2. Pon a funcionar el circuito cerrando el interruptor. ¿Qué observas?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3. Vuelve a realizar el montaje pero ahora con las dos pilas en serie. ¿Qué
observas?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4. Realice nuevamente el montaje, pero ahora con la bombilla de 2 volts.
¿Qué observas?
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Experimento N° 4
Demostrar la conductividad del agua y otras sustancias
Materiales requeridos
Tres pilas de 3 volts
Una bombilla de 3 volts con su respectivo socates
Un recipiente de vidrio
Cuatro pinzas caimanes
Un metro de cable
Agua para uso domestico
Azúcar
Sal
Una pequeña barra de grafito de un lápiz
Una cucharilla plástica
Procedimiento
1. Tomar las tres pilas, la bombilla y el recipiente, y usando el cable,
realice el siguiente montaje del circuito que se presenta en la figura (no
olvide pelar o desforrar los cables en buena parte los extremos de los
cables que están sumergidos en el agua).
Carlos Ribeiro
44
2. Para asegurarse de que las pilas y la bombilla están en buenas
condiciones, cierre el circuito cerrando tocando uno con otro, los
extremos del conductor sumergidos en el agua. Observe si se enciende
el foco.
______________________________________________________________
___________________________________________________________
3. Sumerja separadamente los cables en el agua. ¿Qué sucede?
______________________________________________________________
_____________________________________________________________
4. Disuelva una cucharada de azúcar en el agua del recipiente. ¿Se
enciende la bombilla?
______________________________________________________________
____________________________________________________________
5. Añada lentamente sal de cocina en el agua. ¿Qué observa?
______________________________________________________________
____________________________________________________________
6. Saque los extremos del cable del agua y conéctelos a los extremos de
una pequeña barra de grafito de un lápiz. ¿Se enciende la bombilla?
7. Con base en sus observaciones responda.
a. ¿El agua pura es buena conductora de electricidad?
____________________________________________________________
__________________________________________________________
b. ¿El agua con azúcar es buena conductora de electricidad?
____________________________________________________________
__________________________________________________________
Carlos Ribeiro
45
c. ¿El agua con sal es buena conductora de electricidad? ¿Por qué?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
d. ¿El grafito es buen conductor de electricidad? ¿Por qué?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 5
Observar y comparar el trabajo realizado en circuitos en serie.
Materiales requeridos
Cuatro bombillas de 2 voltios cada una con su respectivo socates
Cuatro pilas de 1.5 volts
Un metro de cable
Un voltímetro
Un amperímetro
Diez pinzas caimanes
Un interruptor
Procedimiento
1. Realice el montaje del circuito eléctrico como lo indica la figura. Monta
las cuatro bombillas en serie, conecta el voltímetro en paralelo con las
cuatro bombillas, de modo que puedas medir el voltaje total aplicado al
circuito. A continuación, conéctalo en paralelo con cada una de las
bombillas para medir el voltaje a través de cada una. Conecta uno de los
cables del suministro de voltaje a una de las terminales de las bombillas y
la conexión a tierra a una de las terminales del amperímetro. Conecta la
otra terminal del amperímetro a la segunda terminal de las bombillas. El
amperímetro medirá la corriente total en el circuito. (Si no estas usando
medidores digitales, quizá tengas que invertir la polaridad de los
conductores si la aguja del medidor se desvía en dirección equivocada (-)
cuando se aplica la energía).
Carlos Ribeiro
46
2. Cierre el interruptor para que sea suministrada la energía en el circuito y
mida la corriente en el circuito, el voltaje aplicado al mismo y en voltaje a
través de cada bombilla. Anota tus datos en tabla de datos A.
TABLA DE DATOS A
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
2
3
4
3. Ahora quita una de las bombillas de la hilera, cierra el hueco en el circuito
y repite tus mediciones para tres bombillas. Luego quita las otras
bombillas de una en una, cerrando el hueco en el circuito cada vez y
repite tus mediciones. Anota tus datos en la tabla de datos B.
V
A
Carlos Ribeiro
47
TABLA DE DATOS B
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
2
3
4
4. Quita una pila del circuito y repite el proceso anterior. Anota tus datos en
la tabla de datos C.
TABLA DE DATOS C
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
2
3
4
5. Responde las siguientes preguntas:
a. ¿Hay algún cambio en la intensidad cuando se modifica el número
de bombillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. ¿Cambia el voltaje aplicado al circuito cuando añades más
bombillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Carlos Ribeiro
48
c. ¿Cómo son los voltajes a través de cada bombilla en relación con
el voltaje aplicado?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
d. ¿Cómo cambia la corriente suministrada por la batería cuando se
añaden más bombillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
e. ¿Cambia algunas de las reglas que has descubierto y que
relacionan los voltajes y las intensidades de corriente cuando
quitas una de las pilas del circuito?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
Experimento N° 6
Observar y comparar el trabajo realizado en circuitos en paralelo.
Materiales requeridos
Los mismos utilizados en el experimento N° 5
Procedimiento
1. Monta el circuito y conecta los instrumentos de medición como lo indican
la figura. Instala el voltímetro en paralelo con las bombillas conectando el
voltímetro a las terminales de uno de los extremos del aparato de
bombillas en paralelo. Conecta el conductor a tierra del suministro de
voltaje a uno de los cables del amperímetro; conecta el otro cable del
Carlos Ribeiro
49
amperímetro a la segunda terminal del aparato de bombillas en paralelo.
El amperímetro medirá la corriente total en el circuito.
2. Asegúrate de que las bombillas no estén flojas en sus socates. Cierra el
interruptor y aplica energía la circuito. Observa la intensidad de las
bombillas; después, desenrosca las bombillas de una en una. ¿Qué
sucede?
__________________________________________________________________
3. Enrosca las bombillas de nuevo, de una en una, y mide en cada ocasión
la corriente en el circuito, el voltaje aplicado al circuito y la caída de
voltaje a través de cada bombilla. Anota tus resultados en la tabla de
datos A.
TABLA DE DATOS A
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
V
A
Carlos Ribeiro
50
2
3
4
4. Ahora quita una de las bombillas de la hilera, cierra el hueco en el circuito
y repite tus mediciones para tres bombillas. Luego quita las otras
bombillas de una en una, cerrando el hueco en el circuito cada vez y
repite tus mediciones. Anota tus datos en la tabla de datos B.
TABLA DE DATOS B
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
2
3
4
5. Quita una pila del circuito y repite el proceso anterior. Anota tus datos en
la tabla de datos C.
TABLA DE DATOS C
NUMERO DE
BOMBILLAS
CORRIENTE
TOTAL ( A )
VOLTAJE
TOTAL ( V )
VOLTAJE A TRAVÉS
DE CADA BOMBILLA
1
2
3
4
Carlos Ribeiro
51
6. Responde las siguientes preguntas:
a. ¿Hay algún cambio en la intensidad cuando se modifica el número
de bombillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
b. ¿El voltaje a través de cada bombilla cambia cuando se añaden o
se quitan bombillas al circuito?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
c. ¿Cambia el voltaje aplicado al circuito cuando añades más
bombillas?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
d. ¿Cómo cambia la corriente suministrada por la batería cuando se
modifica el número de bombillas en el circuito?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
___________________________________________________________
Experimento N° 7
Verificar en un circuito en serie que la sumatoria de los voltajes es igual al
voltaje total.
Materiales requeridos
Un amperímetro
Un voltímetro
Un metro de cable
Un interruptor
Tres bombillas de tres volts cada una con su respectivo socates
Dos pilas de 1,5 volts
Doce pinzas caimanes
Procedimiento
Carlos Ribeiro
52
1. Realice el montaje del circuito eléctrico indicado en la figura.
A B C D E F
2. Ponga a funcionar el circuito cerrando el interruptor
3. Anota el valor de la intensidad de corriente que observas en el
amperímetro y luego mide con el voltímetro la diferencia de potencial en
los terminales de cada una de las bombillas, así como también en los
puntos A y F. Anota los resultados en la siguiente tabla.
INTENSIDAD(I) VAB VCD VEF VAF
4. Determine el valor de la resistencia de cada una de las bombillas a través
de la ley de ohm.
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
5. Verifique que la sumatoria de los voltajes VAB + VCD + VEF = VAF
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
A
Carlos Ribeiro
53
Experimento N° 8
Trazar el diagrama de un circuito eléctrico
Materiales requeridos
Una linterna
Procedimiento
Examine las conexiones eléctricas de una linterna común, observando la
disposición de las pilas, la manera como se encuentran conectadas a la
bombilla, y el funcionamiento del apagador o interruptor. Trace un diagrama
que muestre los detalles del circuito que observó.
Experimento N° 9
Comprobar si un alambre sirve de reóstato.
Materiales requeridos
Un alambre muy delgado (de níquel-cromo o de acero) de casi 2mt
de longitud
Dos pilas de 1,5 volts
60cm de cable
Una bombilla de 3 volts con su respectivo socates
Una pinza caimán
Procedimiento
1. Realice el montaje del circuito indicado en la figura
C
Alambre delgado
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2. Desplace el extremo del contacto C (una pinza caimán) a lo largo del
alambre delgado, hacia un lado y otro. Observe el brillo de la bombilla y
responda:
a. ¿La intensidad de la corriente en el circuito aumenta o disminuye
cuando se incrementa la longitud en el circuito del alambre?
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b. Entonces, en estas condiciones, ¿la resistencia del circuito aumentó
o disminuyó?
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Experimento N° 10
Verificar que la resistencia eléctrica de un alambre metálico depende de
su longitud, de su área y del material que esta hecho.
Materiales requeridos
Un alambre de cobre de 30cm de longitud con sección de 1,5 mm2
Un alambre de níquel-cromo de 30cm de longitud con sección de
1,5 mm2
Un alambre de níquel-cromo de 30cm de longitud con sección de
4,0 mm2
Una bombilla de 1,5 V o 3 V con su respectivo socates
Una o dos pilas de 3 V
Una tabla rectangular delgada de 15cm x 40 cm
Dos pinzas caimanes
Seis chinches sin el plástico
60 cm de cable
Procedimiento
1. Tome los tres alambres y extiéndalos sobre la tabla, sujételos por
sus extremos con los chinches. Conecte la bombilla a la pila por
Carlos Ribeiro
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medio del cable en cuyos extremos se colocaron pinzas caimán,
como lo indica la figura.
Cobre
Níquel 1,5mm2
Níquel 4,0mm2
2. Apoye las pinzas caimán en los extremos del alambre de cobre y
observe el resplandor de la bombilla.
3. Ahora, haga la misma observación pero conecte las pinzas caimán
a los extremos del alambre de níquel-cobre (1,5 mm2 ). El
resplandor de la bombilla, ¿aumentó, disminuyó o no se alteró?
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____________________________________________________________
4. Mantenga una de las dos pinzas en contacto con un extremo del
alambre de níquel-cromo (1,5 mm2 ), deslice la otra pinza a lo largo
de este alambre y observe la luz de la bombilla a medida que la
longitud del alambre disminuye. ¿Aumenta el resplandor de la
bombilla o disminuye? ¿Por qué?
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5. Pase las pinzas a los extremos del alambre de níquel-cromo de
sección 4,0 mm2 y compare el brillo de la bombilla con el que
observo en el paso 3 de este experimento (si es necesario repita
este paso para facilitar la comparación). ¿En cuál de las dos
situaciones, el brillo de la bombilla es mayor? Explique su
respuesta.
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Experimento N° 11
Verificar el funcionamiento de un fusible.
Materiales requeridos
Tres pilas de 3 volts
Alambre de cobre aislado de 60 cm de longitud
Un soporte aislante
Esponja de acero
Alambre de estaño de 5cm de longitud
Alambre de plomo de 5cm de longitud
Un cronómetro
Tira rectangular delgada de papel aluminio de 5 cm de longitud
Procedimiento
1. Realice el montaje del circuito indicado en la figura
Carlos Ribeiro
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2. Coloque sobre el soporte aislante, uno de los hilillos de la esponja
de acero. Agarre los dos pedazos de alambre de cobre aislado y
ponlos en contacto con los extremos del hilillo de acero, en ese
mismo instante un compañero del grupo pondrá a funcionar el
cronómetro hasta que el hilillo de acero se funda. ¿Qué sucede?
¿Qué sucede a nivel del efecto fisiológico?
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3. Repite el paso anterior, pero ahora utilizando la tira de papel
aluminio, luego el alambre de estaño y por último el alambre de
plomo. Anota tus observaciones en la siguiente tabla.
TIPO DE ALAMBRE TIEMPO DE FUNDICIÓN EFECTO FISIOLÓGICO
Hilillo de acero
Papel aluminio
Estaño
Plomo
4. ¿Qué conclusión obtuviste en la realización del experimento con
los tipos de alambres utilizados como fusible?
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5. ¿A que efecto se le atribuye entre sus aplicaciones la construcción
de los fusibles?
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POST-LABORATORIO
1. ¿Qué provoca el choque eléctrico, la corriente o el voltaje?
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2. ¿Por qué un pájaro puede posarse sin peligro sobre un alambre de
alto potencial?
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3. ¿Qué sucede a los demás focos si, en un circuito en serie, se quema
uno de ellos?
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4. ¿Qué sucede a la intensidad de la luz de cada foco en un circuito en
serie cuando se agregan más focos a éste?
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5. ¿Qué sucede a los demás focos de un circuito en paralelo si se
quema uno de ellos?
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6. ¿Qué sucede a la intensidad de la luz de cada foco de un circuito en
paralelo si se agregan más lámparas en paralelo al mismo circuito?
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7. ¿La corriente al fluir sale de una batería o pasa por ella? ¿Entra a un
foco o pasa por él? Explique.
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8. ¿Por qué los alambres se calientan cuando llevan corriente eléctrica?
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9. ¿En que se parece la expresión “el agua busca su propio nivel” con
la electricidad?
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PRÁCTICA N° 8
Contenido: CAPACIDAD ELÉCTRICA
Objetivo:
1. Investigar cómo se carga y descarga un condensador.
2. Investigar los efectos de un dieléctrico en un condensador o
capacitor de placas paralelas.
Comentario.
Cuando conectas una lámpara de mano, la máxima intensidad de la bombilla
se alcanza de inmediato. En cambio, cuando un capacitor es parte del
circuito hay un retraso apreciable antes que se presente la máxima
intensidad. Cuando el circuito incluye un capacitor, el flujo de carga a través
del circuito puede tardar un tiempo apreciable. Este tiempo depende de la
resistencia del resistor y de la capacidad de carga del capacitor. En esta
actividad colocaremos un resistor (bombilla) entre la batería y el capacitor
que se va a cargar. Utilizando bombillas con diferentes resistencias será fácil
observar los tiempos de carga y descarga.
PRE-LABORATORIO
1. ¿Qué es un condensador o capacitor?
2. ¿Qué es la capacitancia?
3. ¿Cuál es la función de un condensador?
4. ¿Qué es un faraday?
5. ¿Qué es un dieléctrico?
Carlos Ribeiro
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6. Diferencias entre la asociación de condensadores en serie y en
paralelo.
LABORATORIO
Experimento N° 1
Investigar cómo se carga y descarga un condensador.
Materiales requeridos
Un capacitor de 25,000 microfaradios (20 volts sin polaridad)
Dos bombillas N° 14 redondas (no se permiten sustituciones)
Dos bombillas N° 48 alargadas (no se permiten sustituciones)
Cuatro socates o portalámparas para bombillas
Un paquete de doce pinzas de caimán
Tres pilas de 3 volts
Un cronómetro
Un metro y medio de cable
Procedimiento
1. Conecta las tres pilas (al conjunto se le denomina batería) , las dos
bombillas alargadas y el capacitor como muestra la figura.
+ +
_ _
2. Deja un alambre (pinza caimán) desconectado de la batería. Cierra el
circuito conectando el caimán a la pila y en ese mismo instante un
compañero de clase pondrá a funcionar el cronómetro para determinar
el tiempo que dura encendida la bombilla. Estas cargando el capacitor.
Anota tus observaciones.
Carlos Ribeiro
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3. Desconecta las pinzas caimán de la batería y retírala del circuito.
Conecta entre sí los dos caimanes que estaban conectados a la batería.
Observa cuánto tiempo permanecen las bombillas encendidas. Este
proceso se llama descarga del capacitor. Anota tus observaciones.
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4. Reemplaza las bombillas alargadas por las redondas y carga el
capacitor como se realizó en el paso 2. Observa el lapso de tiempo que
permanecen encendidas las bombillas (utiliza el cronómetro). Quita la
pila del circuito, igual que en el paso 3, y descarga el capacitor a través
de las bombillas redondas. Observa cuánto tiempo permanecen
encendidas las bombillas (utiliza el cronómetro) y anota tus
observaciones.
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a. ¿Qué tipo de bombillas permanecen encendidas más tiempo
mientras el capacitor se carga y se descarga, las bombillas alargadas
o las redondas? ¿Por qué?
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5. Carga el capacitor a través de las dos bombillas alargadas. Ahora quita
esas bombillas de sus socates y reemplázalas con bombillas redondas,
teniendo cuidado de no descargar accidentalmente el capacitor.
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a. Supón que el capacitor amacena la misma cantidad de carga, sin
importar qué tipo de bombillas se usen mientras se carga. ¿La
descarga a través de bombillas redondas tardará más, menos o el
mismo tiempo que en el paso 4, cuando el capacitor fue cargado a
través de bombillas redondas?
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b. Si, por el contrario, un tiempo de carga prolongado significa que se
ha almacenado en el capacitor más carga que cuando el tiempo de
carga es menor, ¿La descarga a través de bombillas redondas
tardará ahora más, menos o el mismo tiempo que en el paso 5?
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6. Quita la batería del circuito y descarga el capacitor. ¿El tiempo que las
bombillas permanecen encendidas es mayor, menor o igual que en el
paso 4?
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Experimento N° 2
Efectos de un dieléctrico en un capacitor de placas paralelas.
Materiales requeridos
Dos placas metálicas rectangulares delgadas de 3cm x 7cm
Una batería de 9 volts
Un voltímetro
Cuatro pinzas caimán
60 cm de cable
Una hoja de papel
Una hoja de plástico
Un lámina de vidrio plano
Una lámina de corcho de 14 cm de lado
Dos pinzas de madera
Procedimiento
Carlos Ribeiro
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1. Tome las dos pinzas ábralas y coloque en cada una, una placa metálica
y fíjelas juntas en la lámina de corcho de tal forma que las placas
metálicas queden paralelas.
2. Agarre el cable de 60cm y córtelo por la mitad, fije en cada uno de sus
extremos las pinzas caimanes y conecte dos en los bornes de la batería,
y los otros dos en cada una de las placas paralelas. En este momento
las placas se están cargando por medio de la batería y el dieléctrico
existente es el aire.
3. Desconecte la batería y mide el potencial a través del capacitor
conectando a las placas un voltímetro. Anota la lectura realizada.
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4. Sin desconectar el voltímetro, inserta una tira de la hoja de papel entre
las placas y mide el potencial a través del capacitor, observando el
voltímetro. Anota la lectura realizada.
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Repite el experimento insertando una tira de la hoja de plástico y luego la
lámina de vidrio. Anota tus observaciones realizadas.
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POST-LABORATORIO
1. Mencione un uso de los capacitores
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2. ¿Es cierto que el tipo de bombilla afecta la rapidez del flujo de
carga a través del capacitor?
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3. Un capacitor plano es cargado conectándolo a los bornes de una
batería. Manteniendo el contacto con dicha batería, se reduce la
distancia entre las placas. Diga entonces si:
Carlos Ribeiro
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a. ¿El voltaje del aparato aumenta, disminuye o no se altera?
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b. ¿La capacitancia del mismo aumenta, disminuye o no se
altera?
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c. ¿La carga en las placas aumenta, disminuye o no se altera?
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4. Trace un esquema que muestre tres condensadores conectados en
paralelo a una batería.
a. ¿En cuál de estos aparatos se tiene aplicado el mayor
voltaje?
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b. ¿En cuál de los condensadores está almacenada la mayor
carga?
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c. Escribe la ecuación que expresa la capacitancia equivalente
de la conexión.
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5. Trace un esquema que muestre tres condensadores conectados en
serie a una batería.
a. ¿En cuál de estos capacitores se encuentra almacenada la
mayor carga?
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b. ¿En cuál de ellos está aplicado el mayor voltaje?
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c. Escriba la ecuación que proporciona la capacitancia
equivalente de tal agrupamiento.
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