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• Jose Andres Murillo Conde

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Artículo de física II laboratorio de electrostática Presentado el 9 de septiembre de 2019

Electrostática Integrantes: Jose Murillo, Jose Falón, Luis Fernando Bedolla, Joan Herrera y Carlos Pastrana. Universidad de Córdoba Facultad de Ingeniería Departamento de ingeniería mecánica Física II Montería-Córdoba 2019-II Resumen: En este trabajo pretendemos analizar los fenómenos físicos que ocurren en el proceso de cargar eléctricamente un cuerpo, para esto se realizaran una serie de actividades como lo son determinar el signo de la carga adquirida por un cuerpo en un proceso de electrificación, cargar un cuerpo por fricción, contacto inducción y comparar la distribución de carga eléctrica en un cuerpo metálico sometido al proceso de carga por inducción; las cuales nos brindaran los datos suficientes para realizar el análisis anteriormente mencionado. 1. Teoría relacionada. a) Modelo simple de un átomo: El átomo es la partícula más pequeña que puede formar elementos químicos, ésta está formada por otras partículas más pequeñas llamadas: • Protón: de carga positiva, situado en el núcleo. • Neutrón: no tiene carga, situado en el núcleo. • Electrón: de carga negativa, situado alrededor del núcleo en diferentes niveles de energía. b) Principio de conservación de la carga: El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación

neta de carga eléctrica y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva. Esto es, en un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera y sólo hay una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva. Pueden aparecer cargas eléctricas donde antes no había, pero siempre lo harán de modo que la carga total del sistema permanezca constante; además esta conservación es local, ocurre en cualquier región del espacio por pequeña que sea. c) Cuantificación de la carga eléctrica: El principio de cuantificación de la carga es más amplio que el dominio de las partículas elementales. Establece que dada cualquier carga Q+ (positiva) o Q- (negativa) adquirida por cualquier cuerpo puede expresarse, respectivamente, como múltiplo entero de las cargas elementales del electrón y del protón.

Artículo de física II laboratorio de electrostática Presentado el 9 de septiembre de 2019 En símbolos: existen números N1 yN2, naturales, tales que Q+=N1∙p (donde p es la carga de un protón) y Q-=N2∙e (donde e es la carga de un electrón) cualesquiera sean Q+y Q-.Las cargas "e" y "p" pasan así a constituirse en las cargas elementales mínimas constituyentes de cualquier carga negativa o positiva, respectivamente.

 Observaciones y apunte. a) Varilla de polipropileno (gris). R/ Al frotar la varilla de polipropileno con papel (cargada por fricción) y al acercarla al bombillo (tubo de neón), podemos notar que el electrodo enciende el lado contrario que se coloca la bombilla dando un destello de luz.

2. Materiales.        

b) Varilla acrílica trasparente. Varilla de polipropileno, d= 8mm, l= 175mm. Varilla acrílica, d= 8mm, l= 175mm. Tubito de neón. Hoja de papel aspecto, seco. Electroscopio sin aguja. Placa de policarbonato. Grapa para varilla redondeada. Hoja de acetato.

R/ Al frotar la varilla acrílica con papel (cargada por frotamiento), y al acercar esta al bombillo (tubo de neón) podemos notar que el electrodo enciende del lado que colocamos la varilla con más intensidad que en la anterior. Preguntas relacionadas: i.

3. Montaje y procedimientos.

¿Qué puedes concluir con lo que has observado con sobre las cargas de las dos varillas? R/ Podemos concluir sobre lo observado que al colocar en contacto la lámpara con las varillas es que una tiene mayor intensidad de carga que otra.

 ¿Qué podemos demostrar frotando varillas de plástico?

 ¿Cómo se cargan hojas y láminas?

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Ejercicio: averiguar con una lámpara de fluvios8 tuvo de neón) que clase de cargas aparecen al frotar varillas de plástico.

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Ejercicio: estudia con una lámpara de efluvios y una ¨balanza eléctrica¨ cómo se

Artículo de física II laboratorio de electrostática Presentado el 9 de septiembre de 2019 carga una placa de policarbonato y una hoja de acetato al frotarla con un papel y al entrar al contacto una con otra.  Observaciones y apuntes. a) Coloca la hoja de acetato sobre la placa policarbonato, y frotarla enérgicamente con el papel. Coge las dos juntas y separa la hoja. Tócala con uno de los extremos metálicos de la lámpara de efluvios. R/ Al frotar la placa y acerca está a la bombilla, podemos observar que esta enciende con mucha dificultad, esta se carga negativamente. b) Realiza el experimento igual que en 1, pero utiliza la ¨balanza eléctrica¨ para demostrar la carga. Aproxima a la hoja y placa al extremo frotado de la varilla que está colgada, y obsérvala. R/ al acercar la placa de acetato a la varilla de polipropileno se observó que estos se repelan por ende estas tiene igual carga. c) Descargue la hoja de acetato y la placa por separado, cogiéndolas entre las palmas de la mano y apretándolas fuerte. Coloca la hoja sobre papel y frótela con el otro papel. Compruebe con la balanza y con el tubito de neón la clase de carga que tiene. Lleve a cabo el mismo proceso con la placa. R/ Que cuando descargamos la hoja de acetato y la placa de policarbonato y las frotamos nuevamente con el papel estas se cargan más rápido. Quedan con carga estática, hasta que se ponen en contacto con la balanza y el tubito de neón.

Preguntas relacionadas:

i.

¿Qué puedes saber sobre la carga de la hoja y de la placa por la lámpara de fluidos? R/ Que la hoja de acetato quedaba cargada con más facilidad que la placa de policarbonato.

ii.

Compare los resultados de este experimento con los primeros. R/ Las varillas son más fáciles de cargar que la hoja de acetato y la placa de policarbonato.

iii.

¿Qué clase de carga han visto en los dos objetos frotados, la hoja y la placa? ¿Concuerdan los resultados con los de la segunda y tercera parte del experimento? R/ El cuerpo menos conductor retira electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo, quedando cargado de forma negativa, y el que libera electrones queda cargado de forma positiva. Si concuerdan. La diferencia en los resultados esperados se puede decir que se debió a que quizá la fuerza aplicada al momento de frotar los elementos no fue la suficiente.  ¿Qué fuerza actúan entre cuerpos cargados?

Artículo de física II laboratorio de electrostática Presentado el 9 de septiembre de 2019 

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Ejercicio: Estudiar que fuerzas actúan entre varillas de polipropileno, varillas acrílicas y hojas de plástico una vez que las has frotado.

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 Observaciones y apuntes. a) ¿Qué sucede al aproximar la varilla de polipropileno (gris)? R/ Al aproximar la varilla de polipropileno esta experimentan una fuerza de repulsión.

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b) ¿Qué sucede al aproximar la varilla acrílica? R/ Al aproximar la varilla acrílica esta es experimenta una fuerza electrostática de atracción. c) ¿Qué sucede al separar la placa de policarbonato y la hoja de acetato? R/ Al separar la placa de la hoja se escucha un chasquido demostrando que tienen cargas de diferentes signos. d) ¿Qué sucede al aproximar la placa de policarbonato? R/ Al aproximar la placa esta experimenta una fuerza electrostática de atracción. e) ¿Qué sucede al aproximar la hoja de acetato? R/ Se experimenta una fuerza electrostática de repulsión. Evaluación. i.

De las observaciones hechas en la parte 1 y la teoría del funcionamiento de las lámparas de descargas (efluvios) determine el tipo de cargas que adquirieron los cuerpos empleados en la experimentación.

R/ los siguientes materiales están cargados de la siguiente manera:

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ii.

Varilla de polipropileno: esta queda cargada negativamente (-). Y la lámpara alumbra con mayor intensidad. Varilla de acrílico: esta queda cargada positivamente (+). Y la lámpara alumbra con baja luminosidad. Hoja de acetato: queda cargada negativamente (-). Y su luminosidad es mucho más baja. Placa de policarbonato: queda cargada positivamente (+). La lámpara de efluvios enciende con mucha dificultad

De las observaciones hechas en la parte 2 que conclusiones puede sacar del comportamiento entre cuerpos cargados.

R/ Las observaciones en la parte dos son la varilla de polipropileno con la varilla de polipropileno estas dos se repelen, y la varilla de polipropileno y la de acrílico estas se atraen por tener cargas contrarias, también se observó que la varilla de polipropileno y la hoja de acetato se atraen.

Artículo de física II laboratorio de electrostática Presentado el 9 de septiembre de 2019