ELECTROSTATICA

LABORATORIO 1

OBJETIVOS

.Analizar y comprender los diferentes aspectos en que se ve involucrada la electricidad y como se producenfenmenos elctricos en nuestra vida cotidiana, los cuales no pueden ser observados a simple vista, pero sipueden ser analizados.

.Conocer y entender los conceptos bsicos de la electricidad tales como corriente, carga y campo elctrico.

.Analizar las caractersticas de los diferentes mtodos por los cuales los cuerpos pueden ser cargados

.Conocer de manera amplia la ley que rige la fuerza elctrica, mas conocida como La ley de Coulomb.

.Identificar la clasificacin de la materia segn sus propiedades elctricas.

.Estudiar las diferentes teoras que han sido creadas para explicar el comportamiento del electrn.

INTRODUCCIN

En la cultura actual nos encontramos rodeado de aparatos elctricos de todas clases, desde lmparas, relojes debateras, motores y aparatos de sonido estereofnico hasta computadoras y mucho mas.

Para comprender los aparatos que se han convertido en parte de nuestra vida cotidiana, en primer lugar debeentenderse que es la electricidad.

Por ello la importancia de realizar este trabajo, pues es importante ver este tema desde el campofisicocientifico y no simplemente practico.

TABLA DE CONTENIDO

1.ELECTROSTATICA

Concepto Campo elctrico Fuerza elctrica Carga elctrica Como se cargan los cuerpos Carga por friccin Carga por contacto Carga por induccin Carga por el efecto fotoelctrico Carga por electrolisis Carga por el efecto termoelctrico Corriente elctrica Ley de Coulomb

1.6.1.Lneas de fuerzas elctricas

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Clasificacin de la materia segn sus propiedades elctricas Conductores Superconductores Semiconductores Aislantes PROCEDIMIENTO Materiales Montaje CUESTIONARIO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFA

BIBLIOGRAFA

Enciclopedia Microsoft Encarta 2000. 19931999 Microsoft Corporation.

Fsica moderna de Serway, Mc Graw Hill Tomo II

Diccionario Enciclopdico Salvat, 1985 Salvat Editores Colombia S.A.

Diccionario de la lengua espaola,1992,Ed. Espasa calpe S.A

ELECTROSTTICA

CONCEPTO

Una manifestacin habitual de la electricidad es la fuerza de atraccin o repulsin entre dos cuerposestacionarios que, de acuerdo con el principio de accin y reaccin, ejercen la misma fuerza elctrica unosobre otro. La carga elctrica de cada cuerpo puede medirse en culombios. La fuerza entre dos partculas concargas q1 y q2 puede calcularse a partir de la ley de Coulomb

segn la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia quelas separa. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas. La ley se llama asen honor al fsico francs Charles de Coulomb.

CAMPO ELECTRICO

Es la regin de espacio en la que se ejercen fuerzas atractivas y repulsivas.

Su causa son las cargas elctricas que se sitan en el.

La intensidad de un campo elctrico es una magnitud vectorial que corresponde a la relacin entre la fuerzaejercida sobre la unidad de carga positiva situada en un determinado punto del campo y la propia carga

FUERZA ELECTRICA

Es aquella que es estudiada por la llamada ley de Coulomb

CARGA ELECTRICA

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Es el exceso de carga de un cuerpo, ya sea positiva o negativa. Es la ausencia, perdida o ganancia deelectrones.

1.4.1 COMO SE CARGAN LOS CUERPOS

1.4.1.1. CARGA POR FRICCION:

En la carga por friccin se transfieren electrones por la friccin del contacto de un material con el otro.

Aun cuando los electrones mas internos de un tomo estn fuertemente unidos al ncleo, de carga opuesta, losmas externos de muchos tomos estn unidos muy dbilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerzaque retiene a los electrones exteriores en el tomo varia de una sustancia a otra. Por ejemplo los electrones sonretenidos con mayor fuerza en el hule que en la piel de gato y si se frota una barra de aquel material contra lapiel de un gato, se transfieren los electrones de este al hule. Por consiguiente la barra queda con un exceso deelectrones y se carga negativamente. A su vez, la piel queda con una deficiencia de electrones y adquiere unacarga positiva. Los tomos con deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque su carga neta espositiva. Si se frota una barra de vidrio o plstico contra un trozo de seda tienen mayor afinidad por loselectrones que la barra de vidrio o de plstico; se han desplazado electrones de la barra hacia la seda.

1.4.1.2.CARGA POR CONTACTO:

Es posible transferir electrones de un material a otro por simple contacto. Por ejemplo, si se pone en contactouna varilla cargada con un cuerpo neutro, se transferir la carga a este. Si el cuerpo es un buen conductor, lacarga se dispersara hacia todas las partes de su superficie, debido a que las cargas del mismo tipo se repelenentre si. Si es un mal conductor, es posible que sea necesario hacer que la varilla toque varios puntos delcuerpo para obtener una distribucin mas o menos uniforme de la carga.

1.4.1.3.CARGA POR INDUCCIN:

Podemos cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento a l de una varillacargada. Considerese la esfera conductora no cargada, suspendida de un hilo aislador, que se muestra en lafigura (1). Al acercarle la varilla cargada negativamente, los electrones de conduccin que se encuentran el lasuperficie de la esfera emigran hacia el lado lejano de esta; como resultado, el lado lejano de las esfera secarga negativamente y el cercano queda con carga positiva. La esfera oscila acercndose a la varilla, porque lafuerza de atraccin entre el lado cercano de aquella y la propia varilla es mayor que la de repulsin entre ellado lejano y la varilla. Vemos que tiene una fuerza elctrica neta, aun cuando la carga neta en las esfera comoun todo sea cero. La carga por induccin no se restringe a los conductores, si no que se puede presentar entodos los materiales.

1.4.1.4.CARGA POR EL EFECTO FOTOELCTRICO:

Es un efecto de formacin y liberacin de partculas elctricamente cargadas que se produce en la materiacuando es irradiada con luz u otra radiacin electromagntica. En el efecto fotoelctrico externo se liberanelectrones en la superficie de un conductor metlico al absorber energa de la luz que incide sobre dichasuperficie. Este efecto se emplea en la clula fotoelctrica, donde los electrones liberados por un polo de laclula, el fotoctodo, se mueven hacia el otro polo, el nodo, bajo la influencia de un campo elctrico.

1.4.1.5.CARGA POR ELECTROLISIS:

La mayora de los compuestos inorgnicos y algunos de los orgnicos se ionizan al fundirse o cuando sedisuelven en agua u otros lquidos; es decir, sus molculas se disocian en especies qumicas cargadas positivay negativamente

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Si se coloca un par de electrodos en una disolucin de un electrlito (compuesto ionizable) y se conecta unafuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolucin se mueven hacia el electrodonegativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perderelectrones y transformarse en tomos neutros o molculas; la naturaleza de las reacciones del electrododepende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.

1.4.1.5. CARGA POR EL EFECTO TERMOELECTRICO:

Es la electricidad generada por la aplicacin de calor a la unin de dos materiales diferentes. Si se unen porambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las unionesse mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensin que hace fluir una corrienteelctrica entre las uniones caliente y fra. Este fenmeno fue observado por primera vez en 1821 por el fsicoalemn Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck.

CORRIENTE ELECTRICA

Es el movimiento de cargas elctricas a travs de un conductor(cable), el electrn es una corriente elctrica.

1.6.LEY DE COULOMB:

La fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre el cuadrado de la distancia que las separa.La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.

1.6.1.LINEAS DE FUERZAS ELCTRICAS:

Campo elctrico creado por dos cargas positivas

Campo elctrico creado por dos cargas de signo opuesto

1.7.CLASIFICACIN DE LA MATERIA SEGN SUS PROPIEDADES ELCTRICAS:

1.7.1. CONDUCTORES:

Cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo de electricidad. Un buen conductor de electricidad,como la plata o el cobre, puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buenaislante, como el vidrio o la mica. El fenmeno conocido como superconductividad se produce cuando alenfriar ciertas sustancias a un temperatura cercana al cero absoluto su conductividad se vuelve prcticamenteinfinita. En los conductores slidos la corriente elctrica es transportada por el movimiento de los electrones;y en disoluciones y gases, lo hace por los iones.

1.7.2.SUPERCONDUCTORES

Son aquellos que no ofrecen resistencia al flujo de corriente elctrica. Los superconductores tambinpresentan un acusado diamagnetismo, es decir, son repelidos por los campos magnticos. Lasuperconductividad slo se manifiesta por debajo de una determinada temperatura crtica Tc y un campomagntico crtico Hc, que dependen del material utilizado. Antes de 1986, el valor ms elevado de Tc que seconoca era de 23,2 K (249,95 C), en determinados compuestos de niobiogermanio. Para alcanzartemperaturas tan bajas se empleaba helio lquido, un refrigerante caro y poco eficaz. La necesidad detemperaturas tan reducidas limita mucho la eficiencia global de una mquina con elementos superconductores,

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por lo que no se consideraba prctico el funcionamiento a gran escala de estas mquinas.

1.7.3.SEMICONDUCTORES

Son los materiales slidos o lquidos capaces de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor queun metal. La conductividad elctrica, que es la capacidad de conducir la corriente elctrica cuando se aplicauna diferencia de potencial, es una de las propiedades fsicas ms importantes. Ciertos metales, como el cobre,la plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrioson muy malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan comoaislantes. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad delos semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de losmetales. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la fsica del estado slido.

1.7.4. AISLANTES:

Son materiales en los que las cargas se mueven con mucha dificultad y ofrecen una elevada resistencia al pasode la electricidad.

Materiales: lana de madera, fibra de vidrio, yeso, caucho, lucita, ebonita, porcelana y algunos polmeros.

2.PROCEDIMIENTO

Tuvimos una introduccin a los elementos bsicos de la electrosttica tales como sus principios, fundamentosy formas ideales para cargar algunos cuerpos. Esto lo hicimos mediante el frotamiento de una barra dealuminio y otra de ebonita con un pedazo de lana y otros elementos. Las barras eran acercadas alelectroscopio, en este observamos como sus hojas se repelen.

Estas barras tambien fueron acercadas a un recipiente plastico que contenia esferas de icopor (neutras),

2.1.MATERIALES:

Electroscopio: dispositivo que sirve para detectar y medir la carga elctrica de un objeto.

Icopor:Material de carga neutra.

cuero: piel de animal preparada qumicamente para producir un material robusto, flexible y resistente a laputrefaccin.

Seda: fibra de la que se compone el capullo que cubre al gusano de seda.

Lana:f ibras suaves y rizadas que se obtienen principalmente de la piel de las ovejas domsticas y se utilizanen la fabricacin de textiles.

Ebonita: Preparacin de goma elastica, azufre y aceite de linaza, negra, muy dura, y que sirve para hacercajas, peines, aisladores de aparatos elctricos, etc.

Vidrio: cuerpo slido, transparente y frgil que proviene de la fusin a 1.200 C de una arena silcea mezcladacon potasa o sosa.

Aluminio: Es el elemento metlico ms abundante en la corteza terrestre. Su nmero atmico es 13

Fuente de voltaje (0 a 25 Kv) : Permite la carga de los electrodos.

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2.2.MONTAJE:

3.CUESTIONARIO

1.)Por qu quedan las esferas de icopor en la superficie?

Porque el icopor es un elemento neutro que al encontrar atraccin electrica por otro elemento completamentecargado toma la carga contraria y mientras que la carga se finaliza estos se encuentran atrados el uno por elotro, esto debido a la ley de Coulomb, que nos dice que dos cuerpos con distinta carga se atraen.

2.)De que signo se cargan las hojas del electroscopio?

Esto depende del elemento del cual sea necesario saber si tiene carga mediante el electroscopio, si este seencuentra cargado positivamente, las hojas adoptan una carga positiva, pero si por el contrario el elemento seencuentra cargado negativamente, entonces las hojas tambin sern cargadas negativamente.

3.)Es posible generar diferencia de potencial en la barra de aluminio?

No es posible puesto que el aluminio es un metal y por consiguiente un buen conductor y una de lascaractersticas de los conductores es que su carga es dispersada por unidad de volumen.

4.)Por qu se repelen las hojas del electroscopio y no se atraen?

Porque ambas hojas siempre adquieren cargas iguales, y por la ley de Coulomb sabemos que dos cargas delmismo signo se repelen.

5.)Es posible que alguna quede levitando?

Si es posible puesto que mientras las esferas de icopor vuelven a quedar neutras (en su estado natural) estasquedan en levitacin, pues aun hay cargas en el campo elctrica.

CONCLUSIONES

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 esta cargando un objeto por conduccin (cediendo o quitando electrones, el vidrio se cargapositivo, el acrlico se carga negativo), entre mayor sea el rozamiento de los cuerpos ser cargado de maneramas fcil.

La maquina de influencia es la que transforma la energia mecnica en elctrica.

Un conductor elctrico es cualquier material que ofrezca poca resistencia al flujo de la electricidad.

No es necesario tener contacto fisico con un elemento para que este quede cargado, ya que existe laposibilidad que un cuerpo se cargue por induccin.

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