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• Luis Piscoya Andrade

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

CARGAS ELÉCTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS (INFORME N° 1)

INTEGRANTES:      

CAHUAYA CHAMBILLA ESTHEFANY CAMPOVERDE ALMEYDA HILARY PISCOYA ANDRADE LUIS PUÑEZ YANCE MACIELA SIFUENTES ESPINOZA BRYAM VALENCIA LEÓN VLADIMIR

PROFESOR:

CURSO: LABORATORIO DE FISICA III Lima 5/09/16

INDICE I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII.

INTRODUCCION..……………………………………………………………………………..03 OBJETIVOS….…….…..………………………………………………………………………. 04 MATERIALES……..……………………………………………………………………………. 04 FUNDAMENTO TEORICO.……………………………………………………………….. 05 PROCEDIMIENTO.………………………………………………………………………….…10 CUESTIONARIO………………………………………………………………………………. 13 CONCLUSIONES……………………………………………………………………………….20 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………………….20

INTRODUCCION

Un cuerpo puede ser cargado sin importar su tamaño, tal preposición es totalmente cierta, para cargar un cuerpo u objeto no necesariamente debe ser de tamaño atómico, luego de esto se puede dar paso a las diferentes formas como de cómo cargar un cuerpo, ya sea positivo o negativo; este aspecto es el que se desea desarrollar en este informe basado en las experiencias realizadas en el laboratorio que son netamente observables, ya que no hay mucho cálculo en este primer tema. Este trabajo es realizado por alumnos de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos los cuales pertenecen al curso de física III, en tal asignación se ha propuesto el estudio de los fenómenos eléctricos que se presentan con más frecuencia de lo que se cree y son parte fundamental de la actual vida que llevamos, al punto que se podría decir que gran parte de la tecnología que se ha desarrollado y la que está en proceso de creación están basadas en los fenómenos eléctricos y por ende estos modifican toda nuestra vida. La importancia de los distintos fenómenos por llamar de alguna forma a las propiedades pertenecientes al mundo eléctrico hace necesario el estudio del mismo.

CARGAS ELÉCTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS I. OBJETIVOS 1.- Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades de la materia llamada carga eléctrica. 2.- Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante las diversas formas. 3.- Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signos opuestos. 4.- Conocer el funcionamiento y los principios físicos de un generador Electrostático-máquina de Wimshurst y el generador de Van de Graaff. II. MATERIALES El equipo de electrostática U8491500 consta de un tablero de destellos, cubierta de electrodos esféricos, rueda con punta, barra de fricción de plástico, con clavijero de 4 mm, soporte de depósito , rodamiento de agujas con clavija de conexión , soporte con gancho para péndulo doble de bolitas de saúco, clavija de conexión en pantalla de seda en varilla, trozos de médula de saúco , tablero de base en clavija de conexión y carril de rodamiento con bolas, cadenas de conexión, esfera conductora de 30 mm de diámetro, con clavija de conexión, cubierta con electrodos de punta, pie de soporte, varilla de soporte aislada, con manguitos de soporte y de conexión y juego de campanas.        

Maquita de Wimshurst, modelo U15310 Péndulos de ternoport Electroscopio Barras de plastico y vidrio Generador de Van Graff Trapos de seda y lana Cadenas de acero Tableros de destellos

Figura 5. Maquina de Wimshurt

Figura 1. Electroscopio

Figura 3. Pendulos de ternoport

Figura 2. Trapos de seda y lana

Figura 4. Barras de vidrio y acetato

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Desde la Antigua Grecia se conoce que al frotar ámbar con una piel, ésta adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y plumas pequeñas. Su descubrimiento se le atribuye al filósofo griego Tales de Mileto (.639547 a. C.), quién vivió hace unos 2500 años. En 1600 el médico inglés William Gilbert observó que algunos materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que atracción que ejercen se manifiesta sobre cualquier cuerpo, aun cuando no fuera ligero. Como el nombre griego correspondiente al ámbar es (ēlektron), Gilbert comenzó a utilizar el término eléctrico para referirse a todo material que se comportaba como aquél, lo que originó los términos electricidad y carga eléctrica. Además, en los estudios de Gilbert se puede encontrar la diferenciación de los fenómenos eléctricos y magnéticos.

CARGA ELÉCTRICA

la Figura 5.Thales de Mileto

La carga

eléctrica es

una propiedad

física intrínseca

de

algunas partículas

subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la mediación de campos electromagnéticos. La materiacargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones. Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. La

carga

eléctrica

es

de

naturaleza discreta,

fenómeno

demostrado

experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3, aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza. La intensidad de la fuerza F depende, por una parte, de la magnitud de las cargas que intervienen pero, por otra parte, también de la distancia que separa a los cuerpos entre sí. Para dos cargas puntuales Q1 y Q2; separadas entre sí por una distancia r, es válida la ley de Coulomb.

Propiedades Fundamentales De Las Cargas Eléctricas Experimentalmente se establece las siguientes propiedades: -

Existen dos tipos de cargas eléctricas, las cuales se denominan carga positiva y carga negativa. Los Cuerpos con cargas del mismo signo se repelen, mientras que los de distinto signo se atraen. A un cuerpo que no esté electrizado se le denomina cuerpo electrostáticamente neutro, en este caso decimos que tienen igual cantidad de carga de ambos tipos

GENERADOR ELECTROSTÁTICO: MAQUINA DE WIMSHURST

La máquina de Wimshurst es un generador electrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contrarotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en elefecto triboeléctrico, en el que se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.

Figura 6. Máquina de Wimshurst PARTES DEL GENERADOR ELECTROSTÁTICO WIMSHURST:

1. Disco de acrílico con placas de estaño. El generador electrostático consta de dos discos de cristal acrílico, de igual tamaño, montados sobre un eje horizontal, paralelamente y con escasa distancia entre sí. 2. Listón de aislamiento, el cual se encuentra entornillado al eje. 3. Barra de electrodos, esta se encuentran conectados con las barras de electrodos, cuyos extremos tienen forma de doble esfera entre las que se efectúa la descarga de chipas. 4. Botellas de Leyden. 5. Interruptor de aislamiento. 6. Conductor transversal con pinceles de metal la cara externa de los discos está ocupada circularmente por hojas de estaño. Frente a cada disco, se ha fijado al eje un conductor transversal, girable, con dos tipos de “pinceles” de metal, que frotan las hojas de estaño. 7. Estribo con escobillas. Para la toma de corriente se emplean dos escobillas fijadas a un estribo, en el extremo del listón de aislamiento. La distancia entre las escobillas y los discos es regulable y debe ser algunos milímetros. 8. Palanca de acoplamiento para conexión de las botellas de Leyden. FUNCIONAMIENTO:

En la máquina de Wimshurst, las hojas metálicas actúan como objeto cargado en parte del ciclo y como objetos de carga inducida en otra parte del ciclo. Se observará, sin embargo, que el proceso de carga inductiva, requiere que exista con anterioridad un objeto cargado. Si admitimos que la máquina arranca en su movimiento, con ausencia total de carga, ¿cómo se produce el fenómeno?. El problema es similar al de la cuchilla de afeitar apoyada en equilibrio sobre su filo; en teoría, la cuchilla no debería caer al estar perfectamente equilibrada y no existir una dirección privilegiada de caída en el espacio. Sin embargo cae, debido simplemente a que es imposible equilibrar la cuchilla de forma perfecta. En el caso de la máquina de Wimshurst, el arranque y la construcción de carga, se producen simplemente porque en principio, la máquina no es perfectamente neutra. Por supuesto, no es posible saber la polaridad que la máquina tomará una vez la arranquemos (la hoja de afeitar puede caer en cualquier dirección). Por esa razón, algunas máquinas de Wimshurst incorporan un trocito de piel, que ofrece un mínimo de carga en algún punto, de forma que la máquina arrancará con la misma polaridad cada vez. Una vez la máquina arranca, hay cuatro funciones idénticas realizándose, dos en cada disco. En realidad, se trata de cuatro electróforo, dos positivos y dos negativos. El efecto de aproximación entre las secciones positivas y neutras de los discos en rotación, realiza el efecto de inducción del electróforo, y los cepillos de carga de los brazos aislados, recogen la carga positiva para llevarla al terminal. EL GENERADOR ELECTROSTATICO: MAQUINA DE VAN DE GRAFF

Van de Graff inventó el generador que lleva su nombre en 1931, con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El generador de Van de Graff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. El generador de Van de Graff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta. En la figura, se muestra un esquema del generador de Van de Graff. Un conductor metálico hueco A de forma aproximadamente esférica, está sostenido por soportes aislantes de plástico, atornillados en un pié metálico C conectado a

tierra. Una correa o cinta de goma (no conductora) D se mueve entre dos poleas E y F. La polea F se acciona mediante un motor eléctrico. Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están situados a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy próximas pero no tocan a la cinta. La rama izquierda de la cinta transportadora se mueve hacia arriba, transporta un flujo continuo de carga positiva hacia el conductor hueco A. Al llegar a G y debido a la propiedad de las puntas se crea un campo lo suficientemente intenso para ionizar el aire situado entre la punta G y la cinta. El aire ionizado proporciona el medio para que la carga pase de la cinta a la punta G y a continuación, al conductor hueco A, debido a la propiedad de las cargas que se introducen en el interior de un conductor hueco (cubeta de Faraday). FUNCIONAMIENTO DEL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

Hemos estudiado cualitativamente como se produce la electricidad estática, cuando se ponen en contacto dos materiales no conductores. Ahora explicaremos como adquiere la cinta la carga que transporta hasta el terminal esférico. En primer lugar, se electrifica la superficie de la polea inferior F debido a que la superficie del polea y la cinta están hechos de materiales diferentes. La cinta y la superficie del rodillo adquieren cargas iguales y de signo contrario. Sin embargo, la densidad de carga es mucho mayor en la superficie de la polea que en la cinta, ya que las cargas se extienden por una superficie mucho mayor Supongamos que hemos elegido los materiales de la cinta y de la superficie del rodillo de modo que la cinta adquiera un carga negativa y la superficie de la polea una carga positiva, tal como se ve en la figura. Si una aguja metálica se coloca cerca de la superficie de la cinta, a la altura de su eje. Se produce un intenso campo eléctrico entre la punta de la aguja y la superficie de la polea. Las moléculas de aire en el espacio entre ambos elementos se ionizan, creando un puente conductor por el que circulan las cargas desde la punta metálica hacia la cinta. Las cargas negativas son atraídas hacia la superficie de la polea, pero en medio del camino se encuentra la cinta, y se depositan en su superficie, cancelando parcialmente la carga positiva de la polea. Pero la cinta se mueve hacia arriba, y el proceso comienza de nuevo.

La polea superior E actúa en sentido contrario a la inferior F. No puede estar cargada positivamente. Tendrá que tener una carga negativa o ser neutra (una polea cuya superficie es metálica). Existe la posibilidad de cambiar la polaridad de las cargas que transporta la cinta cambiando los materiales de la polea inferior y de la cinta. Si la cinta está hecha de goma, y la polea inferior está hecha de nylon cubierto con una capa de plástico, en la polea se crea una carga negativa y en la goma positiva. La cinta transporta hacia arriba la carga positiva. Esta carga como ya se ha explicado, pasa a la superficie del conductor hueco. Si se usa un material neutro en la polea superior E la cinta no transporta cargas hacia abajo. Si se usa nylon en la polea superior, la cinta transporta carga negativa hacia abajo, esta carga viene del conductor hueco. De este modo, la cinta carga positivamente el conductor hueco tanto en su movimiento ascendente como descendente. IV. PROCEDIMIENTO

IV.a. MAQUINA DE WIMSHURST 01.- Identificamos las partes de las máquinas electrostáticas. 02.- Giramos lentamente la manivela en sentido horario, los conductores transversales deben señalar, por arriba, hacia la izquierda y por debajo, hacia la derecha, en un ángulo de 45°, en relación con la barra de aislamiento. 03.Mantuvimos el interruptor de aislamiento abierto y observamos que no se conduce carga eléctrica entre las palancas de acoplamiento y esto se debe a que el estribo con escobillas no se encuentran conectadas con el condensador como explica la parte (02). 04.- Cerrado el interruptor y el resultado sigue siendo el mismo, por la misma razón que las botellas de Leyden se encuentras desconectadas. 05.- Conectamos las botellas de Leyden y observamos que ahora sí se puede apreciar una corriente eléctrica en la palanca de acoplamiento y en el interruptor de aislamiento Con el interruptor cerrado solo notamos observar una descargar en dicha palanca.

06. Determine la polaridad del generador electrostático por medio de un electroscopio. Este último se carga con un electrodo y se toca luego con una barra de plástico previamente frotada con lana, anote el signo de la carga 07.- Colocamos la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en el soporte, y al conectar la fuente de carga se transmite cierta energía eléctrica que logra hacer girar las agujas. También se observa una descarga en la palanca de acoplamiento. 08.- colocamos un gancho conectado corto tiempo ya acoplamiento estas

péndulo de bolitas de ternoport en el soporte con un a la fuente de carga, estas logran repelerse durante un que cuando hay una descarga en la palanca de esferas se atraen.

09.- Clavija de conexión en pantalla de seda; colocar la clavija de conexión en pantalla de seda sobre el soporte, conectar a las fuentes de carga y acrecentar lentamente la carga aplicada, anote lo observado. (NO SE ENCONTRÓ MATERIALES) 10.-Colocamos sobre el juego de campanas y conectamos con la fuente de carga, al aumentar lentamente la carga suministrada, se observa que las dos esferitas son atraídas por los metales que se encuentran en sus extremos laterales. 11.-colocamos el tablero de destellos en el soporte y al ser conectada con la fuente de carga este tablero emite una pequeña descarga en su interior variando en un orden de saltos consecutivos. En la palanca se observa que no se emite descarga ya que esta fue transferida al tablero de destellos. 12.- Colocar el tablero de base sobre el soporte, colocar sobre él bolitas de saúco de 5 a 8 unidades, y poner encima de la cubierta con electrodos esféricos invertida, conectar la fuente de carga y aumentar lentamente la cantidad de carga suministrada, anote lo observado (NO SE ENCONTRÓ MATERIALES) 13.-Colocar el tablero de base sobre el soporte, invertir sobre Este la cubierta con electrodos de punta y conectar la fuente de carga. Hacer penetrar en la cubierta el humo de un cigarro o de una vela de humo, anote lo observado. ( NO SE ENCONTRÓ MATERIALES)

IV.b. PÉNDULO ELÉCTRICO. 1. Acerque cualquiera de las barras, sin frotarla, a la esfera de tecnoport que está suspendida en el péndulo eléctrico como muestra la ilustración 5. Anote lo observado.

2. Frote la barra de acetato con el paño de seda, luego acérquela a la esfera de tecnoport. Repita la operación frotando la barra de vinilito. Anote sus observaciones. 3. Ponga frente a frente dos esferas de tecnoport suspendidas en los péndulos eléctricos. A continuación frote la barra de vinilito con el paño de lana, luego toque a la esfera 1 y a la esfera 2. Anote sus observaciones. 4. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda y la barra de vinilito con el paño de lana y toque la esfera 1 con la barra de acetato y a la esfera 2 con la barra de vinilito. Anote sus observaciones. 5. Asigne el nombre que usted desee a las cargas eléctricas obtenidas en los pasos 3 y 4. 6. Frote nuevamente la barra de acetato con el paño de seda, luego toque la esfera 1 y la esfera 2. Anote sus observaciones. 7. Frote nuevamente la barra de vinilito con el paño de lana, luego acérquela a la esfera 1 y esfera 2. Anote sus observaciones 8. Acerque sin tocar la barra de acetato a la esfera 1, simultáneamente acerque sin tocar. la barra de vinilito a la esfera 2. Anote sus observaciones. 9. La ilustración 3 nos muestra un electroscopio, aparato que nos permite observar si un cuerpo está electrizado o no lo está. Acerque la barra de acetato previamente frotada con el paño de seda a la esfera metálica del electroscopio. Anote sus observaciones. 10. Manteniendo cerca de la esfera metálica, la barra de acetato, coloque un dedo de su mano sobre la esfera. Anote sus observaciones. 11. Manteniendo cerca de la esfera metálica la barra de acetato, retire el dedo que había colocado sobre ella. Anote sus observaciones. 12. Retire la barra de acetato de la vecindad de la esfera metálica. Anote sus observaciones. 13. Repita los pasos 7, 8, 9 y 10 con la barra de vinilito que ha sido previamente frotada con el paño de lana. V. CUESTIONARIO

01. ¿Cómo puede Ud. determinar el signo de las cargas de las esferas de tecnoport? Explique

Lo podemos hacer por inducción magnética, cargamos con carga positiva (q+) o negativa (q-) a la esfera de tecnoport .Lo acercamos lentamente a la máquina de Van de Graff cargada negativamente y observamos si estos se atraen o repelen: Atrae al tecnoport  Positiva (q+) Repele el tecnoportNegativa (q-)

También se puede determinar a través de la carga que la proporcionamos, es decir si la cargamos con una barra de plástico, esta será negativa, y si la cargamos con una barra de vidrio, esta será positiva. 02. En las experiencias efectuadas ¿Cómo podría explicar el principio de superposición? Explique

La superposición nos dice que una tercera carga no afecta la relación entre las dos primeras cargas. En el experimento vemos que esto es cierto, al cargar mediante frotación algún inductor y reaccionarlo con alguna de las bolas, luego con la restante, la relación de estas no se ve alterada. En las experiencias realizadas se podría usar el principio de superposición en la comprensión de los fenómenos de manera separada. Determinar los fenómenos de electrización por contacto e inducción magnética separadamente, analizar los modelos de generador para comprender el efecto Faraday en los transportes de cargas, para comprender el funcionamiento de la máquina de Van de Graff, evaluar q carga tiene cada esfera de acero, a que distancias se encuentran, y en qué sentido gira la máquina de Wimshurst, así como también comprobar cómo se carga un cuerpo por contacto e inducción en un electroscopio, etc. Y así al analizar cada parte de los sistemas empleados en la práctica, comprenderíamos el sistema como un todo. 03.- ¿Del experimento realizado, se puede deducir que tipo de carga se traslada de un cuerpo a otro?

Si, para comprender que cargas se trasladan de un cuerpo a otro primero deberíamos haber probado que tipo de carga posee el cuerpo, esto se puede lograr acercando un carga de prueba (de carga positiva y que sea puntual) si se pelee entonces el cuerpo posee carga positiva mientras si es atraída el cuerpo está cargado negativamente. Luego de haberlas identificado podemos deducir que tipo de cargas se trasladan, estas cargas son flujo de electrones que irán del cuerpo que está cargado negativamente (con exceso de electrones) al cuerpo que está cargado positivamente(con déficit de electrones), una vez concluida este proceso los cuerpos se neutralizan.

04. Enuncie los tipos de electrización, explique cada caso.

A.- Electrización por contacto.Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

B.- Electrización por frotamiento Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.

C.- Electrización por inducción En este caso es necesario, que uno de los cuerpos este cargado (inductor),al acercarse al cuerpo, se atrae las cargas de signo opuesto y se repele las cargas de igual signo.

05. ¿Por qué el cuerpo humano es un buen conductor de la electricidad? explique detalladamente.

Es un buen conductor por que tiene éste una mínima resistencia, los electrones se moverán a través de él, buscando escapar por tierra para que él se neutralice, esto se debe a que el cuerpo humano posee muchas sales ionizables las cuales producen que se transmita por todo el cuerpo humano. La resistencia del cuerpo humano baja con el tiempo porque las sales que posee se reordenan para facilitar el desplazamiento. Claro que el cuerpo humano es conductor, ya que la mayoría de este está formada por agua, la cual es conductora. La resistencia del cuerpo humano varía dependiendo de la composición de este (que tan gorda o flaca es la persona, estatura, etc.). La resistencia difícilmente la puedes cambiar. Lo que tienes que hacer es proteger el cuerpo con un aislante de por medio (equipo de seguridad). Botas, guantes, casco, lentes, etc. Hay tablas que te indican cuanto micro amperes puede resistir el cuerpo, pero el daño que provoca una electrocución también depende del camino que recorra la corriente (mano izquierda-mano derecha, pie izquierdomano derecha, etc.) y del tiempo de exposición. Es decir el daño al organismo no solo depende de la resistencia del cuerpo, de hecho es lo menos importante. De acuerdo con la electrofisiología, ciencia que estudia las reacciones que produce la corriente eléctrica, cada uno de los tejidos de nuestro cuerpo reacciona cuando una descarga circula por el organismo y los efectos biológicos dependen de su intensidad. Se ha descubierto que las partes más sensibles son la retina y el globo ocular, pues ante cualquier estímulo eléctrico producen una sensación luminosa. Le sigue la lengua, la cual manifiesta un sabor alcalino. 6. En la ilustración 6 considere que la bola 1 tiene una carga Q y la bola 2 esta descargada. Considere además que las bolas tienen igual radio r. ¿Qué sucederá?

Como se observó experimentalmente, las cargas de signos iguales se repelen (ya sean las dos cargas positivas o negativas) y las cargas opuestas se atraen. Pero como solo una esfera posee carga y la otra es neutra no habrá fuerza alguna que las repele o atraiga, por lo tanto no se observara ninguna interacción entre las esferas.

7. Siguiendo la ilustración 6, suponga que mediante algún deslizamiento del hilo la esfera 1, que tiene una carga Q, se pone en contacto con la esfera 2, que está descargada. ¿Qué es lo que se observará? ¿Cuál será la carga que adquiere la esfera 2? Dos esferas conductoras

Sean dos esferas conductoras de radios R1 y R2 respectivamente, que están inicialmente aisladas una de la otra y cargadas con cargas Q1 y Q2 respectivamente. Los potenciales respectivamente

de

las

superficies

de

las

dos

esferas

son,

V1=(Ke.Q1)/R1, V2=(Ke.Q2)/R2 Se ponen en contacto las dos esferas. La carga pasa de una esfera a la otra hasta que sus potenciales se igualan. V=(Ke.q1)/R1=(Ke.q2)/R2 Q1+Q2=q1+q2 En este sistema despejamos q1 y q2

de

dos

ecuaciones

con

q1=R1.(Q1+Q2)/(R1+R2), q1=R2.(Q1+Q2)/(R1+R2) Usando la fórmula tenemos: q 1=

r (Q) , r +r

q 2=

r (Q) r +r

dos

incógnitas

La carga de la esfera 1 será: Q/2 y la carga de la esfera 2 será: Q/2, las cuales serán de mismo signo. 8. Respecto a la pregunta 6, suponga ahora que la esfera 1 tiene un radio 3r y la esfera 2 un radio r. Si la esfera 1, que contiene una carga Q, se pone en contacto con la esfera 2. ¿Cuál será la carga que adquiere la esfera 2?

Aplicando la fórmula utilizada en la pregunta anterior se puede hallar la carga de cada esfera. q 1=

3r (Q) , 3 r +r

q 2=

r (Q) 3 r +r

La carga de la esfera 1 será: 3Q/4 y la carga de la esfera 2 será: Q/4, las cuales serán de mismo signo. 9. En un experimento de electrostática se observa que la distancia entre las esferas idénticas 1 y 2, inicialmente descargadas es de 10 cm. Luego de transmitirles la misma carga q a ambas esferas estas se separan 20 cm. ¿Cuál es el valor de esta carga, si la masa de cada una de ellas es de 4g y la longitud de los hilos en los que están suspendidas las esferas es de 25 cm?

Se tiene: m=4g=4x10-3, L=25cm=25x10-2m, d=20cm=2x10-2 T

Tcosα Fe

Tsenα mg

Tenemos: Tsenα= Fe, Tcosα=mg, dividiendo: tanα= Fe/mg de donde se obtiene Fe=mgtanα Como se tiene la longitud del hilo (L=25x10 -2m) y sabemos que cada esfera se desplazó 5cm=5x10-3m, podemos formar un triángulo √6 rectángulo y hallar tanα ¿ 12 m Utilizando la fórmula de la Ley de Coulomb y reemplazando los valores obtenidos se obtiene el valor de q=0.000000189 coulomb=0.189µC 10. Un objeto cargado positivamente se acerca a la esfera de un electroscopio y se observa que laminillas se cierran; y cuando se sigue acercando, sin tocar la esfera de pronto las hojuelas se abren ¿Qué tipo de carga tiene el electroscopio?

El electroscopio contiene una carga diferente a la del objeto que se le acerca, este al transmitir su carga por el conducto del electroscopio neutraliza la barra que posee este cargándolo, al ser dos barras de igual cargas tienden a separarse. Al acercar el objeto las laminillas se cierran, pues está habiendo un acomodamiento de cargas, al acercar más el objeto a la esfera metálica del electroscopio sin llegar a tocarlas estas laminilla, se abren, pues ya hubo un mejor acomodamiento y la parte de la esfera del electroscopio está cargada positivamente parcialmente, por lo que en la parte inferior las laminillas se cargas negativamente parcialmente por lo que se rechazan. Entonces la carga del electroscopio es neutra solo hubo un reordenamiento de cargas que sumadas dan cero ya que es por inducción. 11. Que función cumple las botellas de Leyden en la máquina de Wimshurst, explique detalladamente.

La botella de Leyden es un dispositivo que permite almacenar cargas eléctricas comportándose como un condensador o capacitador. La varilla metálica y las hojas de estaño conforman la armadura interna. La armadura externa está constituida por la capa que cubre la botella. La misma botella actúa como un material dieléctrico aislante entre las dos capas del condensador. Sobre la naturaleza de la carga eléctrica que asimilaba ésta a un fluido que podía almacenarse tras su condensación en un dispositivo adecuado como la botella de Leyden. Este es el principio por el cual, si un rayo cae por diferencia de potencial en un avión, este no sufrirá en su interior ningún tipo de descarga ni alteración eléctrica. O en otros términos cumple la función de un "acumulador de carga eléctrica, que puede almacenar cantidades sustanciales de carga. 12. Durante el uso del generador electrostático se percibe un olor característico, investigué a que se debe, explique detalladamente.

Muchas máquinas electrostáticas producen en el ambiente la aparición de este gas de un olor característico, el olor característico de la materia eléctrica. Este gas tan nombrado se produce por la excitación de los átomos de O2 por chispas eléctricas, los mismos se combinan con otro átomo de O y dan O3. También se percibe cuando hay una tormenta eléctrica. Este gas es un bactericida muy potente, además desodorante, pero inhalado durante bastante tiempo es venenoso así que ojo con la nariz, un ratito está bien mas hace mal. 14. Explique por qué el péndulo de las bolitas de sauco se repelen, ¿puede Ud. determinar el signo de la carga? Proceso experimental 8.

Se repelen debido a que las dos bolitas de tecnoport se cargan con la misma polaridad. El signo de la carga que adquieren las bolitas es negativo ya que al momento de iniciarse la transferencia de cargas, estos empiezan a ganar electrones. 16. ¿Los péndulos del juego de campanas tendrán la misma carga eléctrica luego de impactar con las campanas? ¿Por qué? Explique.

No tendrán la misma carga. Al momento de impactar con las campanas se hará una transferencia de electrones, haciendo que el péndulo se cargue positivamente y las campanas negativamente. 17. Explique. ¿Por qué se produce el efecto de destello en el tablero de destello? Proceso experimental 11.

Cuando se hacía funcionar la máquina de Wimshurst, entre las palancas de acoplamiento ocurría una breve descarga de electricidad, debido a que se liberaba la carga contenida en la máquina. Ocurre un proceso similar en el tablero de destello; en vez de liberarse la carga entre las palancas de acoplamiento, esta se liberaba en el tablero de destello en forma de destello. 

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Los electrones se conservan, por lo tanto no se crean ni se destruyen si no que se traslada. El electroscopio es el instrumento utilizado para determinar si un cuerpo se encuentra cargado. Cuando se está cargando un objeto por conducción (cediendo o quitando electrones, el vidrio se carga positivo, el acrílico se carga negativo), entre mayor sea el rozamiento de los cuerpos será cargado de manera más fácil. Un conductor eléctrico es cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo de la electricidad. No es necesario tener contacto físico con un elemento para que este quede cargado, ya que existe la posibilidad que un cuerpo se cargue por inducción. Al frotar el tubo de vidrio con seda, y acercarlo a la bolita de tecnoport, se observa una atracción entre estos dos materiales; lo cual se dio porque al ser frotado el vidrio con la seda, el vidrio pierde electrones y por eso se carga positivamente mientras que el paño de seda negativamente.

VI.CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS:

 Revisar el material antes de trabajar ya que puede presentar fallas y el experimento no se realizaría como es debido.  Revisar la teoría siempre antes de realizar la práctica para una complementación ideal.  Se demuestra varios puntos de la parte teórica del curso mediantes las máquinas de Wimshurst y Van de Graff.  Trabajar con cuidado con los materiales ya que podría ocurrir algo que no está planificado.  Tomar nota siempre de los resultados obtenidos y compararlo con los teóricos. VII.BIBLIOGRAFIA:

 Manual de laboratorio de Electricidad y Magnetismo – Física III  SERWAY – JEWETT. Física, para ciencias e ingeniería. Séptima edición.