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• Antay Alfredo

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A-1 MAQUINA DE WIMSHURST 03. Identificamos las partes de las maquinas electrostáticas04. Giramos lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversalesdeben señalar, por arriba, hacia la izquierda y, por debajo, hacia la derecha, en un ángulode 45º, en relación con la barra de aislamiento.05. Mantuvimos el interruptor de aislamiento abierto y anotamos lo observado.

Al mantener el interruptor abierto y girar la manivela en sentido horario podemos apreciar que se produce una descarga de chispas por la palanca de acoplamiento. 06. Ahora cerramos el interruptor y anotamos lo observado

De igual manera al mantener el interruptor cerrado se aprecia una descarga de chispas 07. Conectamos las botellas de Leyden y anotamos lo observado. Los pasos observados5, 6 y 7 se efectúan girando las manecillas del equipo.08. Determinamos la polaridad del generador electrostático por medio de unelectroscopio, este último se carga con un electrodo y se toca luego con una barra deplástico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga.09. Ahora acercamos una lámpara de fluorescente y anotamos lo observado,identificando la polaridad de las lámparas.

No se realizó este paso por falta de materiales. 10.Descarga de punta; colocamos la rueda de punta sobre el rodamiento deagujas en el soporte, conectando la fuente descarga y transmitimos la carga,anotamos lo observado.

Se observa que las agujas empiezan a girar en sentido anti horario. 11.Pendulo doble; colocamos un péndulo de bolitas de sauco en soporte congancho, conectándolo a la fuente de carga y transmitiendo una carga a travésde esta, anotando lo observado.

Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre sí, es decir se repelen.

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– FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. 12.Clavija de conexión en pantalla de seda; colocamos la clavija de conexión enpantalla de seda sobre el soporte, conectándolo a las fuentes de carga y acrecentandolentamente la carga aplicada, anotamos lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales. 13.Juego de campanas; colocamos sobre el juego de campanas, conectamos lafuente de carga y aumentamos lentamente la carga suministrada, anotamos loobservado.

Se observa que los péndulos se repelen y durante una fracción de segundo se pegan a las campanas y generan electricidad en contacto. 14.Tablero de destellos; colocamos el tablero de destellos en el soporte,conectamos las fuentes de carga y aumentamos lentamente el volumen de la cargasuministrada, anotando lo observado.

Se observa que el tablero presenta destellos de luz. Estos destellos son bastante pequeños pero se presentan en todo el tablero. 15.Danza eléctrica; colocamos el tablero de base sobre el soporte, colocando sobre elbolitas de sauco de 5 a 8 unidades y pusimos encima de la cubierta con electrodosesféricos invertida, conectando la fuente de carga y aumentamos lentamente la cantidadde carga suministrada, anotando lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales. 16.Aparato fumívoro; colocamos el tablero de base sobre el soporte, invirtiendo sobreeste la cubierta con electrodos de punta y conectamos la fuente de carga. Hacemos penetraren la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anotamos lo observado.

No se realizó este paso por falta de materiales. 17.Carril de rodamiento con bolas ; Colocamos sobre el soporte la placa de base, y elcarril de rodamiento de bolas. Al hacerlo, nos aseguramos de que la distancia de carril derodamiento con bolas no caiga hacia un lado. Colocamos la bola, limpia y seca, sobre laplaca de base de tal manera que entre en contacto con el canto del electrodo superior.Conectamos la fuente de alimentación y suministrar lentamente la carga, anotamos loobservado.

No se realizó este paso por falta de materiales.

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. A-2 MAQUINA DE VAN DER GRAFF 18.- Conectamos la máquina de Van Der Graff, a la fuente de 250V de C.A. tuvimoscuidado.19.Una vez encendido, la faja vertical comenzara a girar, identificamos el signo de lascarga de la

esfera, con la ayuda de un electroscopio.20.-Utilizamos los dispositivos efectuados en los procesos del 9 al 17, anotando loobservado.

Se observa que las agujas empiezan a girar.

Se observa que las bolitas de sauco empiezan a alejarse entre si.

Se observa que los péndulos se alejan poco.

Se observa que el tablero presenta destellos de luz pero frágilmente. 21.- Acercamos el electroscopio lentamente a la esfera y anotamos el máximo valor delángulo que se desvía las hojuelas.

El máximo valor del ángulo observado que se desvía las hojuelas es de 90º B. PENDULO ELECTRICO 1. Acercamos cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que estásuspendida en el péndulo eléctrico, muestra la ilustración.

Se observa que las bolitas de tecnoport se repelen con la barra de vinilito. 2. Frotamos la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos a la esfera detecnoport. Repetimos la operación frotando la barra de vinilito. Anotamos loobservado.

Cuando frotamos la barra de acetato y la acercamos a las esferas de tecnoport, no hubo reacción alguna.

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Todo lo contrario sucedió con la barra de vinilito, que género atracción. 3. Pusimos frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los pénduloseléctricos. A continuación frotamos la barra de vinilito con el paño de lana, luegotocamos la esfera 1 y a la esfera 2. Anotamos lo observado.

Se observa que las bolitas de tecnoport se atraen con la barra. Pero entreellas se repelieron, después de sacar la barra. 4. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilitocon el paño de lana y tocamos la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 conla barra de vinilito. Anotamos lo observado.

Con respecto a la esfera 1, no se obtuvo ninguna reacción.

Y en la esfera 2 se observó una fuerza de atracción. 5. Asignamos el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los paso 3y 4.

Cuando las esferas se repelen, tienen carga positiva, es decir la misma carga.

Cuando se atraen tienen carga negativa, es decir diferentes cargas. 6. Frotamos nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego la acercamos ala esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que no hubo reacción. 7. Frotamos nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego la acercamos ala esfera 1 y esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que se atraen. 8.

Acercamos sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acercamossin tocar, la barra de vinilito a la esfera 2. Anotamos las observaciones.

Se observa que las esferas se juntas a la barra. 9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar siun cuerpo esta electrizado o no lo está. Acercamos la barra de acetato previamentefrotada

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. Con el paño de seda a la esfera metálica del electroscopio. Anotamos lasobservaciones.

Se observa que la barra se encuentra cargada. 10. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, colocamos un dedo desu mano sobre la esfera. Anotamos lo observado.

Se observa que no hay ninguna reacción. 11. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, retiramos el dedo quese había colocado sobre ella. Anotamos lo observado.

Se observa que no hay ninguna reacción. 12. Retiramos la barra de acetato de la vecindad de la esfera metálica. Anotamos loobservado.

Se observa que no hay ninguna reacción. 13. Repetimos los pasos 7, 8,9 y 10 con la barra de vinilito que ha sido previamentefrotada con el paño de lana.

Se observa que hay reacción.

Se observa que hay reacción.

Se observa que la barra está cargada.

Se observa que hay reacción. V. Cuestionario 1) ¿Cómo puede usted determinar el signo de las cargas de las esferas detecnoport?Por medio de la inducción magnética cargamos con carga positiva onegativa a la de la esfera de tecnoport.Lo acercamos lentamente a la máquina de van de Graff cargadanegativamente y observamos si se atrae o repele Carga de tecnoport

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. Atrae el tecnoport Positiva

Repele el tecnoport Negativa 2)

En las experiencias efectuadas, ¿Cómo podría aplicar el principio desuperposición? Explique.Sabemos que le principio de superposición es una herramienta matemáticaque permite descomponer un problema (que es difícil de comprender si se veen todo el sistema) en dos o más sub problemas simples (fáciles de abstraer).De este modo usando los sub problemas se comprende el original, esto es, lasuma o superposición de los sub problemas es equivalente al problemaoriginal.En los experimentos realizados se puede usar el principio de superposiciónen la comprensión de los fenómenos observados por ejemplo:Evaluar que carga tiene cada bola de acero, a qué distanciase encuentran, enqué sentido gira la máquina de Wimshurst si esta tiene un objeto que haceque las cargas se orienten siempre al mismo sentido, que tanto afecta lahumedad en la máquina de Wimshurst, si la máquina de Wimshurst estáconectada a otro objeto del experimento, porque se atraerían o repelerían,etc.Es decir al analizar cada parte del sistema comprenderíamos el sistema y sufuncionamiento completo.3) ¿Del experimento realizado, se puede deducir que tipo de carga se trasladade un cuerpo a otro?Si, para comprender que cargas se trasladan de un cuerpo a otro primero sedebería haber probado que tipo de carga posee el cuerpo, esto se puedelograr acercando una carga de prueba (de carga positiva y que sea puntual) sise repela entonces el cuerpo posee carga positiva mientras si es atraída elcuerpo está cargada negativamente.Luego de haberlas identificado podemos deducir que tipo de cargas setrasladan, estas cargas son flujo de electrones que irán del cuerpo que estácargado negativamente (con exceso de electrones) al cuerpo que estácargado positivamente (con déficit de electrones), una vez concluida esteproceso los cuerpos se neutralizaran.

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LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. 4) Enuncie los tipos de electrización, explique cada caso.Formas para cambiar la carga eléctrica de los cuerpos Se denominaelectrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmenteelectrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Los tipos deelectrificación son los siguientes: 1. Electrización por contacto: Cuando ponemos un cuerpo cargado encontacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de uncuerpo al otro y así el conductor queda cargado, positivamente si cedióelectrones o negativamente si los ganó. 2. Electrización por fricción: Cuando frotamos un aislante con cierto tipode materiales, algunos electrones son transferidos del aislante al otromaterial o viceversa, de modo que cuando se separan ambos cuerpos quedancon cargas opuestas. 3. Carga por inducción: Si acercamos un cuerpo cargado negativamente aun conductor aislado, la fuerza de repulsión entre el cuerpo cargado y loselectrones de valencia en la superficie del conductor hace que estos sedesplacen a la parte más alejada del conductor al cuerpo cargado, quedandola región más cercana con una carga positiva, lo que se nota al haber unaatracción entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor. Sin embargo, lacarga neta del conductor sigue siendo cero (neutro). 4. Carga por el Efecto fotoeléctrico : Sucede cuando se liberan electrones enla superficie de un conductor al ser irradiado por luz u otra radiaciónelectromagnética.

5. Carga por Electrólisis: descomposición química de una sustancia,producida por el paso de una corriente eléctrica continua. 6. Carga por Efecto termoeléctrico: Significa producir electricidad por laacción del calor.5) ¿Por qué el cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad?Explique.Porque todos los compuestos químicos de los cuales estamos compuestos,incluyendo el agua, la sangre y los minerales dentro de ella. Además de lassiempre constantes pulsos eléctricos de nuestro sistema neurológico que estápresente en todo nuestro cuerpo.

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. Casi el 70% del organismo consta de agua ionizada, un buen conductor deelectricidad. De acuerdo con la electrofisiología, ciencia que estudia lasreacciones que produce la corriente eléctrica, cada uno de los tejidos denuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y losefectos biológicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que laspartes más sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquierestímulo eléctrico producen una sensación luminosa. Le sigue la lengua, lacual manifiesta un sabor alcalino.6) En la ilustración 6 considere que la bola 1 tiene una carga Q y la bola 2 estadescargada. Considere además que las bolas tienen igual radio r. ¿Quésucederá?

Si entran en contacto la bola blanca adquirirá carga y ambos serepelerán por ser de cargas del mismo signo

Por influencia, la bola blanca empezará a ser atraída por la bolanegra. (La bola blanca se polarizará).7) Siguiendo con la ilustración 6, suponga que mediante algún deslizamientodel hilo la esfera 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con laesfera 2, que esta descargada ¿Qué es lo que se observa? ¿Cuál será la cargaque adquiere la esfera 2?Después del contacto las bolas se repelerían. La carga de la bola blanca,dependiendo del tamaño de la bola negra, será del mismo signo de la bolanegra.8) Respecto a la pregunta 5, suponga ahora que la bola 1 tiene un radio 2r y labola 2 un radio r. si la bola 1, que contiene una carga Q, se pone en contactocon las bola 2 ¿Cuál será la carga que adquiere la esfera 2?Si tenemos q+ como en el caso anterior, las cargas inducidas de la bolablanca se localizan en los extremos, como la bola blanca es más pesada quela negra, ésta atraerá a la negra

poniéndose en contacto, entonces la bolablanca cederá los electrones a la bola negra poniéndola en equilibrio,quedando la bola blanca cargada positivamente.

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. 9) En un experimento de electrostática se observa que la distancia entre lasesferas idénticas 1 y 2, inicialmente descargadas es de 12 cm, (ilustración 6),luego de trasmitirle la misma carga q a ambas esferas estas se separan hasta16 cm ¿Cuál es el valor de esta carga, si la masa de cada una de ellas es de5g y la longitud de los hilos en los que están suspendidas las esferas es de 30cm? Graficamos el diagrama de cuerpo libre donde:

Sabemos: ∑ ∑

LABORATORIO FISICA III UNMSM – FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL-EAP INGENIERIA TEXTIL Y C. De acuerdo con la ley de Coulomb:

⁄ √

√

√

10) Un objeto cargado positivamente se acerca a la esfera de un electroscopio yse observa que las laminillas se cierran; y cuando se sigue acercando sintocar la esfera, de pronto las hojuelas se abren. ¿Qué tipo de carga tiene elelectroscopio?

Si el electroscopio está en estado neutro, entonces la manecilla estará junto a la varilla vertical.

Si se acerca un cuerpo electrizado a la esfera metálica P, ciertacantidad de la misma carga que la del cuerpo es repelida al interiorobservándose un movimiento de la manecilla11) Que función cumple las botellas de Leuden en la máquina de Wimshurst,explique detalladamente.La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargaseléctricas comportándose como un condensador o capacitador. La varillametálica y las hojas de estaño conforman la armadura interna. La armaduraexterna está constituida por la capa que cubre la botella. La misma botellaactúa como un material dieléctrico aislante entre las dos capas delcondensador. El nombre de condensador proviene de las ideas del sigloXIX sobre la naturaleza de la carga eléctrica que asimilaban esta a un fluidoque podía almacenarse tras su condensación en un dispositivo adecuadocomo la botella de Leyden. Este es el principio por el cual, si un rayo cae pordiferencia de potencial en un avión, este no sufrirá en su interior ningún tipode descarga ni alteración eléctrica.

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Durante el uso del generador electrostático se percibe un color característico,investigue a que se debe. Explique detalladamente.Tras aquellos experimentos se percibió un olor característico, único ypunzante, generador; V an Marum se refirió al mismo como “el olor de lamateria eléctrica”. Este olor era producto de la formación de ozono, siendo el primero en describirlo científicamente. Es el olor a Ozono O3 (variedadalotrópica del Oxigeno O2), que se genera a partir de el, por efecto de laschispas. También se percibe cuando hay una tormenta eléctrica.13) Explique el poder de las puntas, y sus aplicacionesEn electrostática, el poder de las puntas está íntimamente relacionado con elconcepto de la rigidez dieléctrica. Ésta es el mayor valor de campoeléctrico que puede aplicarse a un aislante sin que se vuelva conductor. Estefenómeno fue descubierto hace 200 años por Benjamin Franklin, al observarque un conductor con una porción puntiaguda en su superficie, descarga sucarga eléctrica a través del aguzamiento y por lo tanto no se mantieneelectrizado. Actualmente se sabe que esto se produce debido a que unconductor electrizado tiende a acumular la carga en la región puntiaguda.La concentración de carga en una región casi llana es mucho menor que laacumulación de carga eléctrica en un saliente acentuado. Debido a estadistribución, el campo eléctrico de las puntas es mucho más intenso que elde las regiones planas. Valor de la rigidez dieléctrica del aire en la porciónmás aguzada será sobre pasado antes que en las otras regiones, y será porello que el aire se volverá conductor y por allí escapará la carga delconductor.14) Menciones al menos 5 aplicaciones del equipo de Van De Graaff.Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen producción de rayos x,esterilización de alimentos y experimentos de física de particulares y físicanuclearGracias al generador podemos hacer experimentos de ruptura dieléctrica enalta tensión sin peligro para el que los realiza

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Experimentos físicos: Se usa para realizar experimentos en físicanuclear en los que se aceleran partículas cargadas que se hacíanchocar contra blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de lascolisiones nos informan de las características de los núcleos delmaterial que constituye el banco.

Aceleración de electrones para esterilizaciones los alimentos ymateriales usados en procesos industriales o científicos.

Generará Rayitos X mediante grandes flujos de energía

Fines educativos y de instrucción en temas de cargas eléctricas,gracias a este generador podemos hacer experimentos de rupturadieléctrica en alta tensión sin peligro para el que lo realiza. VI. Conclusiones

Los electrones se conservan, por lo tanto no se crean ni se destruyan solo setrasladan.

Las cargas eléctricas no son engendradas ni creadas, sino que en el procesode adquirir cargas eléctricas unas ceden y otras ganan electrones de modoque hay una equivalencia en transferencia de electrones.

Se comprueba experimentalmente que los cuerpos con cargas eléctricas deigual especie se repelen mientras que los tiene cargas de distinto signo seatraen.

En todo cuerpo conductor, las cargas se distribuyen superficialmentebuscando las zonas de mayor convexidad. En este caso la distribución de lascargas es uniforme.

Los fenómenos de electrización son por frotamiento, por contacto y porinducción, los cuales alteran el equilibrio de cargas eléctricas que seencuentran en los cuerpos