electrizacion
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Profesor: Pedro Paredes
Curso: Física II
Grupo: B
Integrantes:
Cáceres Pereda Meryshell
Cruz Pérez Sheyla 2015ELECTRIZACIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Ingeniería Agroindustrial
INTRODUCCIÓN
La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia, está asociada
con partículas que constituyen el átomo: el electrón y el protón. Por ello se dice
que la electricidad, se encuentra inmersa en todo lo que nos rodea; día a día
podemos experimentar pequeñas fuerzas de atracción y repulsión con objetos
comunes que encontramos en nuestros hogares. Esto se debe a que los
cuerpos se encuentran cargados eléctricamente.
Pueden poseer cargas positivas, negativas o neutras. Hay cuerpos que tienden
a mantener fijas sus cargas, pero existen otros en los cuales una parte de la
carga se puede desplazar; los cuerpos que mantienen fijas sus cargas o que
les permiten un movimiento muy reducido se conocen como materiales no
conductores o aislantes y a los cuerpos en los que las cargas se mueven con
facilidad se les denomina materiales conductores.
Los protones contienen una carga positiva y los electrones una negativa. Las
diferentes combinaciones de los dos tipos de carga pueden producir fuerzas
eléctricas atractivas y repulsivas. Las direcciones de las fuerzas eléctricas
cuando las cargas interactúan entre sí, están dadas por el siguiente principio,
llamado ley de las cargas o ley carga-fuerza: Cargas iguales se repelen entre
sí, y cargas diferentes se atraen entre sí.
Al tratar con cualquier fenómeno eléctrico, otro importante principio es el de la
conservación de la carga: La carga neta de un sistema aislado permanece
constante.
ELECTRIZACIÓN Página 1
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OBJETIVOS
Electrizar materiales por frotamiento y por inducción.
Verificar la existencia de dos clases de cargas eléctricas.
MATERIAL Y EQUIPO
Sorbetes plásticos
Papel higiénico
Papel aluminio
2 esferitas de plumafon
Dos metro de hilo
Una vara de plastilina
un electroscopio
ELECTRIZACIÓN Página 2
Un bolígrafo electrizado atrae a trocitos de papel
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ELECTRIZACIÓN
En física, se denomina electrización al efecto de
ganar o perder cargas eléctricas, normalmente
electrones, producidos por un cuerpo
eléctricamente neutro.
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades
eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas,
se dice que ha sido electrizado.
La electrización es un uno de los fenómenos que
estudia la electrostática.
Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que
la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un
núcleo rodeado de nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no
electrizada), tiene el mismo número de cargas positivas y negativas.
Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si
un material tiende a perder algunos de sus electrones cuando entra en contacto
con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. Si un material
tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho
material es más negativo en la serie triboeléctrica.
Un ejemplo de materiales ordenados de más positivos a más negativa es el
siguiente:
Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera,
ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.
El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas porque ambos
materiales ocupan posiciones distintas en la serie triboeléctrica, lo mismo se
puede decir del ámbar y del vidrio. Cuando dos materiales no conductores
entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro
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material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de
su separación en la serie triboeléctrica), y del área de la superficie que entra en
contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si
son lisas o rugosas (entonces, la superficie de contacto es pequeña). La
humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino
para que se recombinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene
el
mismo
efecto que la
humedad.
I. EL ELECTROSCOPIO:
Es un instrumento que responde esencialmente al
esquema de la figura 1-1.consiste en un frasco de goma,
a través del cual pasa un abarra metaliza que
designamos con A. esta esfera es de pequeñas
dimensiones (p. ej., 1cm de diámetro), frente a las demás
dimensiones del dispositivo. La barra tiene en otro
extremo, ubicado en el interior del frasco un par de hojas
de papel estañado, muy livianas (masa despreciable).
ELECTRIZACIÓN Página 4Figura 1-1
Electroscopio
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Las hojas de papel de estaño están unidas a una articulación común,
con fricción despreciable, de modo que pueden disponer de un
movimiento péndulo, prácticamente libre.
En condiciones de operación, el dispositivo se utilizara en un ambiente
de aire muy seco, por razones detalladas más adelante. El aire en el
interior del frasco tendrá estas mismas propiedades.
Un electroscopio consta de dos láminas
metálicas unidas entre sí por un extremo a
una varilla metálica que acaba en una esfera
metálica. El conjunto se aísla mediante una
esfera de vidrio. Cuando el electroscopio esta
descargado, las láminas cuelgan una al lado
de la otra. Si se separan, es que tienen
carga eléctrica.
Al acercar una barra de vidrio electrizada a la esfera metálica de un
electroscopio, se observa que las láminas se separan y al retirar la barra
de vidrio retornan a la posición inicial vertical. Pero, si la barra de vidrio
toca la esfera metálica del electroscopio entonces las láminas
permanecen separadas aun después de retirar la barra de vidrio.
Estas observaciones se explican en términos de la carga eléctrica.
a) Al frotar una barra de vidrio con un
pañuelo de seda, pasan electrones
desde la barra al pañuelo. Tanto el
vidrio como la seda se han electrizado
por frotamiento. El vidrio se carga
positivamente.
b) Al acercar la barra de vidrio, cargada positivamente, a la esfera
del electroscopio, sin llegar a tocarla, el electroscopio se electriza
por inducción. Los electrones de la varilla metálica del
electroscopio tienden a neutralizar la carga positiva de la barra y
se acumulan en la esfera metalica, cargándola negativamente. En
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Electrización por frotamiento
Electrización por inducción
Electrización por contacto
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las láminas hay un defecto de ellos, se cargan positivamente y se
separan. Al retirar la barra de vidrio desaparece la carga inducida.
c) Al poner
los objetos en contacto, los electrones del
electroscopio pasan a la barra de vidrio para
neutralizar la carga positiva. La carga
eléctrica se redistribuye, el electroscopio se
electriza por contacto y se carga
positivamente. Las láminas se separan y
permanecen en esta posición aun después de retirar la barra de
vidrio.
II. FORMAS DE ELECTRIZACIÓN:
Cuando un cuerpo cargado eléctricamente se pone en contacto con otro
inicialmente neutro, puede transmitirle sus propiedades eléctricas. Este
tipo de electrización denominada por contacto se caracteriza por que es
permanente y se produce tras un reparto de carga eléctrica que se
efectúa en una proporción que depende de la geometría de los cuerpos
y de su composición. Existe, no obstante, la posibilidad de electrizar un
cuerpo neutro mediante otro cargado sin ponerlo en contacto con él. Se
trata, en este caso, de una electrización a distancia o por inducción o
influencia. Si el cuerpo cargado lo está positivamente la parte del cuerpo
neutro más próximo se cargara con electricidad negativa y la opuesta
con electricidad positiva. La formación de estas dos regiones o polos de
características eléctricas opuestas hace que la electrización por
influencia se le denomine también polarización eléctrica. A diferencia de
la anterior este tipo de electrización es transitoria y dura mientras el
cuerpo cargado se mantenga suficientemente próximo el neutro.
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Finalmente, un cuerpo puede ser electrizado por frotamiento con otro
cuerpo.
i. Electrización por frotamiento:
La electrización por frotamiento se explica
del siguiente modo. Por efecto de la fricción,
los electrones externos de los átomos del
paño de lana son liberados y cedidos a la
barra de ámbar, con lo cual esta se queda cargada negativamente
y aquel positivamente. En términos análogos puede explicarse la
electrización del vidrio por la seda. En cualquier de estos
fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de
electrones cedidos o uno de los cuerpos en contacto es igual al
número de electrones aceptado por el otro, de ahí que en
conjunto no hay producción ni destrucción de carga eléctrica.
ii. Electrización por contacto:
La electrización por contacto es considerada como la
consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro.
Si el cuerpo cargado es positivo es porque que sus
correspondientes átomos poseen un defecto de electrones, que
se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro
cuando ambos entran en contacto., el resultado final es que el
cuerpo cargado se hace menos positivo y el neutro adquiere
carga eléctrica positiva. Aun cuando en realidad se hayan
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Electrización por frotamiento
Electrización por contacto
Electrización por inducción
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transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente,
todo sucede como si el segundo hubiese cedido parte de su carga
positiva al primero. En el caso de que el cuerpo cargado
inicialmente sea negativo, la transferencia de carga negativa de
uno a otro corresponde, en este caso, a una cesión de electrones.
iii. Electrización por inducción:
La electrización por influencia o inducción es un efecto de las
fuerzas eléctricas. Debido a que estas se ejercen a distancia, un
cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro
atraerá hacia si a las cargas negativas, con lo que la región
próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado
entonces el efecto de repulsión sobre los electrones atómicos
convertirá esa zona en positiva. En ambos casos, la separación
de cargas inducidas por las fuerzas eléctricas es transitorias y
desaparece cuando el agente responsable se aleja
suficientemente del cuerpo y neutro.
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III. CONDUCTORES, AISLADORES Y SEMICONDUCTORES:
Cuando un cuerpo neutro es electrizado, sus cargas eléctricas, bajo la
acción de las fuerzas correspondientes, se redistribuyen hasta alcanzar
una situación de equilibrio. Algunos cuerpos, sin embargo, ponen
muchas dificultades a este movimiento de las cargas eléctricas por su
interior y sólo permanece cargado el lugar en donde se depositó la carga
neta. Otros, por el contrario, facilitan tal redistribución de modo que la
electricidad afecta finalmente a todo el cuerpo. Los primeros se
denominan aisladores y los segundos conductores.
Esta diferencia de comportamiento de las sustancias respecto del
desplazamiento de las cargas en su interior depende de su naturaleza
íntima. Así, los átomos de las sustancias conductoras poseen electrones
externos muy débilmente ligados al núcleo en un estado de semilibertad
que les otorga una gran movilidad, tal es el caso de los metales. En las
sustancias aisladoras, sin embargo, los núcleos atómicos retienen con
fuerza todos sus electrones, lo que hace que su movilidad sea escasa.
Entre los buenos conductores y los aisladores existe una gran variedad
de situaciones intermedias. Es de destacar entre ellas la de los
materiales semiconductores por su importancia en la fabricación de
dispositivos electrónicos que son la base de la actual revolución
tecnológica. En condiciones ordinarias se comportan como malos
conductores, pero desde un punto de vista físico su interés radica en que
se pueden alterar sus propiedades conductoras con cierta facilidad, ya
sea mediante pequeños cambios en su composición, ya sea
sometiéndolos a condiciones especiales, como elevada temperatura o
intensa iluminación.
IV. CARGA ELÉCTRICA:
Los átomos están constituidos por un núcleo y una corteza (orbitas) en
el núcleo se encuentran muy firmemente unidos los protones y los
neutrones. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen
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carga. Alrededor del núcleo se encuentran las orbitas se encuentran
girando sobre ellas los electrones. Los electrones tienen carga negativa.
Ambas cargas la de los protones (positivas) y de la de los electrones
(negativos) son iguales, aunque de signo contrario.
La carga eléctrica elemental es la del electrón. El electrón es la partícula
elemental que lleva la mejor carga eléctrica negativa que se puede
aislar. Como la carga de un electrón resulta extremadamente pequeña
se toma en el S.I (sistema internacional) para la unidad de carga
eléctrica el coulomb que equivale a 6,24 1028 electrones.
Para denominar la carga se utiliza la letra Q y para su unidad la C.
En la tabla adjunta se muestra la masa y la carga de las partículas
elementales.
PARTÍCULAS MASA CARGA ELÉCTRICA
Protón 1,6725 10-27 kg. + 1,602 10-19 C
Neutrón 1,6750 10-27 kg. 0 C
Electrón 9,1091 1031 kg. -1,602 10-19 C
Para el estudio de la electricidad nos basta con este modelo aproximado
del átomo, con sus partículas elementales (electrón, protón y neutrón).
Los protones son de carga eléctrica positiva y se repelen entre sí. Los
electrones son de carga negativa y se repelen entre si. Los neutrones no
tienen carga eléctrica.
Entre los electrones y los protones se ejercen fuerzas. Puesto que los
electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo existe también
una fuerza centrípeta que tiende a alejar del núcleo a los electrones.
Entre dichas fuerzas se establece un equilibrio, de tal manera que los
electrones giran en la orbitas y no son atraídos por los protones del
núcleo y tampoco se salen de sus orbitas.
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PROCEDIMIENTO
1) Recortamos pequeños trocitos de papel aluminio y lo pusimos en la mesa.
Luego tomamos un sorbete y acercamos un extremo a los trocitos,
repetimos el procedimiento con la barra de vidrio, observamos lo que paso.
2) Tomamos otro sorbete y frotamos con papel higiénico un extremo, luego
aproximamos ese extremo en los trocitos de papel aluminio. Repetimos los
mismos pasos con la vara de vidrio.
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Péndulo electrostático
a) Construimos un péndulo electrostático
b) Tomamos un sorbete y aproxímanos un extremo al péndulo, repetimos
el procedimiento con la barra de vidrio.
c) Tomamos un poco de papel higiénico y frotamos un extremo del sorbete,
luego lo acercamos a la esfera del péndulo. Repetimos lo mismo con la
barra.
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d) Tocamos el péndulo, tocando su superficie metálica con la mano, acercamos el sorbete cargado. Repetimos lo mismo con la barra de vidrio.
3) Diferentes clases de cargas
a) Descargamos el péndulo
b) Frotamos el sorbete con papel higiénico y tocamos la esfera con el
extremo cargado. Intentamos acercar de nuevo el sorbete al péndulo.
c) Frotamos inmediatamente la barra de vidrio con papel higiénico y lo
acercamos al péndulo.
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4) A tracción y repulsión de cargas :
a) Descargamos el péndulo
b) Frotamos el sorbete con papel higiénico y tocamos la esfera con el
extremo cargado.
c) Aproximamos nuevamente el sorbete al péndulo.
5) Electroscopio elemental:a) Elaboramos un electroscopio.
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b) Frotamos el extremo de un sorbete con papel higiénico y lo acercamos
al espacio libre del electroscopio.
c) Repetimos el experimento, previamente frotada la parte metálica del electroscopio.
6) Electrómetro:
a) Construimos dos electroscopios
b) Cárganos el electroscopio
c) Colocamos el extremo de un sorbete previamente cargado, en la parte
superior.
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7) Poder de las puntas:a) Construimos un equipo según la gráfica.
b) Cargamos la varilla y acercamos a la flecha.
c) Cargamos un sorbete y lo acercamos a la flecha.
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RESULTADOS
Frotamiento:
Los trozos de aluminio no son atraídos por el sorbete y la barrila sin
cargar por ambos tiene una carga neutra.
Cuando acercamos el extremo del sorbete y la varilla, los trocitos de
aluminio se pegan a ellos porque se ha cargado positivamente.
Péndulo electrostático:
Cuando aproximamos el sorbete y la varilla sin cargalos previamente,
no sucede nada ya que dichas cargas son neutras.
Cuando frotamos la varilla y el sorbete lo cargamos positivamente, lo
que hace que el péndulo sea atraído cuando los acercamos.
Al tocar el péndulo con la mano, lo estamos descargando, volviendo
su carga en neutra y cuando acercamos la varilla lo cargamos
positivamente, cuando acercamos el sorbete cargo le genera un
rechazo.
Direferencias de clases de cargas:
Cuando acercamos el sorbete cargado, también cargamos el péndulo
y cuando acercamos otra vez el sorbete hay una repulsión al ser
caras iguales, la del sorbete y la barra.
Lo mismo sucede con la barra de vidrio ya que las cargas son
iguales.
Atracción y repulsión entre cargas:
Al frotar el sorbete lo estamos cargando, por eso cuando acercamos
al péndulo se atrae ya que su carga es neutra.
Al aproximar nuevamente al péndulo, produce una repulsión ya que
el péndulo quedo cargado anteriormente y el sorbete adquiere la
misma carga al frotarlo de nuevo.
Lo mismo que sucede con el sorbete, sucede con la barra de vidrio.
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Como descárganos el péndulo, regresamos su carga a neutra,
cuando acercamos el sorbete lo cargamos positivamente y al
acercarle enseguida la barra de vidrio, estas se repelen por tener la
misma carga.
Electroscopio elemental:
Al frotar el sorbete lo cargamos, y el papel aluminio tiene una carga
neutra se produce una atracción entre ellos.
Al repetir el experimento, pero en esta vez la parte metálica ya está
cargada, produce que se repelan entre sí.
Conducción de electricidad:
Al colocar el sorbete sin carga no se produce nada, ya que los dos
serian neutros.
Al frotar la barra con la seda la estamos cargando positivamente y al
tocar el electroscopio, este queda cargado negativamente.
Inducción electrostática:
Se genera una fuerza de atracción al aproximar la varilla frotada
sobre el péndulo metálico.
Poder de las puntas:
Al cargar la varilla y acercarla esta genera que la punta rápidamente
sea atraída.
Sucede lo mismo con el sorbete ya que la punta de la flecha se
penga rápidamente a el.
Se orienta perpendicularmente la que la flecha se encuentra
horizontalmente, que la punta de la flecha forme 90ª con la varilla.
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RECOMENDACIONES
Para realizar las experiencias, procurar estar en un lugar seco, para
evitar que las cargas se pierdan fácilmente.
Para iniciar el experimento el sistema debe estar en reposo(soporte +
esferitas).
Para iniciar la experiencia del electroscopio, este debe de tener carga
neutra para evitar errores en medir que barra es más intensa que otra.
Para mantener por más tiempo cargado las barra se recomienda agarrar
las barras con Una franela, pues la carga se pierde mas rápido cuando
agarramos con la mano sola.
Tener prudencia al usar la máquina de vandergraff y la máquina de
wimshurt
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DISCUSIONES
1) La razón por la que no existe repulsión o atracción entre las esferitas
(figura 2), es porque las esferitas no se encuentran cargadas.
2) Al acercar la barra de vidrio sin frotarla a las esferas 1 y 2 no existe
atracción o repulsión alguna, pues es porque tanto la barra de
acetato como las esferitas no se encuentran cargadas.
3) Al frotar la barra de vidrio con el paño de seda acercamos, a la esfera
1 y 2 existe atracción entre la barra de acetato y la esfera 1 y 2,
respectivamente. Pues al frotar la barra de acetato este se carga con
una carga Q1, y a al acercar a la esferita, por inducción hace que la
esferita sea atraída por la barra de acetato.
4) Al frotar el sorbete con el paño de lana acercamos, a la esfera 1 y 2
existe atracción entre la barra de vidrio y la esfera 1 y 2,
respectivamente. Pues al frotar la barra de vidrio este se carga con
una carga Q2, y a al acercar a la esferita, por inducción hace que la
esferita sea atraída por la barra de vidrio.
5) Asignamos Q1 a la carga obtenida la barra de acetato en el paso 3 y
Q2 a la carga obtenida la barra de vidrio en el paso 4.Pues para
poder diferenciar su carga y más adelante poder compararlos.
6) Al frotar la barra de vidrio con el paño de seda, tocamos a la esfera 1
y 2, se observó que ambas esferitas quedan cargadas con la misma
carga Q1, esto es debido que al momento de tocarse hubo una
transferencia de electrones lo cual hizo que las esferitas queden
cargadas con Q1.
7) Al frotar la barra de vidrio con el paño de lana, tocamos a la esfera 1
y 2, se observó que ambas esferitas quedan cargadas con la misma
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carga Q2, esto es debido que al momento de tocarse hubo una
transferencia de electrones lo cual hizo que las esferitas queden
cargadas con Q2.
8) Al acercar la barra de vidrio a la esfera 1 y simultáneamente la barra
de vidrio a la esfera 2, no sucede algo en especial, esto es debido a
que si estaban cargadas las cargas se perdieron o si es que no
estaban cargadas tienen cargas neutras por lo que debe mantenerse
en reposo.
9) Al acercar barras cargadas se notó que la aguja se movía, esto es
debido que por inducción se genera una carga a la esferita del
electroscopio, al seguir su camino la carga se divide en 2 tramos que
luego se encuentran en dos agujas diferentes, como tienen las
misma carga estas agujas se repelen por lo que se mueve la aguja.
10)Al acercar la barra de acetato previamente frotado con el paño de
seda a la esfera metálica del electroscopio, las agujas se mueven.
Pues la esfera de metal del electroscopio se carga por inducción y
hace que las agujas se muevan.
11)Al mantener cerca de la esfera metálica del electroscopio, la barra de
vidrio y tocando con un dedo la esfera metálica, las agujas vuelven a
su estado original, pues es debido a que la carga existente se pierde
debido al contacto del dedo de la mano, ya que el cuerpo humano es
un buen conductor, y la carga obtenida por esta se va a tierra.
Debido al contacto de los zapatos con el piso.
12) Al mantener cerca de la esfera metálica del electroscopio, el sorbete
y tocando con un dedo la esfera metálica, retiramos el dedo, las
agujas permanecen en reposo debido a que ya no existe carga
alguna que pueda hacer repeler las agujas del electroscopio.
13)Al retirar el sorbete de la vecindad de la esfera metálica, las agujas
siguen en reposo, pues debido a que también ya no existe carga
alguna que pueda hacer mover las agujas del electroscopio.
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14)Al acercar la barra de vidrio previamente frotado con el paño de lana
a la esfera metálica del electroscopio, las agujas se mueven. Pues la
esfera de metal del electroscopio se carga por inducción y hace que
las agujas se muevan.
15) Al mantener cerca de la esfera metálica del electroscopio, la barra de
vidrio y tocando con un dedo la esfera metálica, las agujas vuelven a
su estado original, pues es debido a que la carga existente se pierde
debido al contacto del dedo de la mano, ya que el cuerpo humano es
un buen conductor, y la carga obtenida por esta se va a tierra.
Debido al contacto de los zapatos con el piso.
16)Al mantener cerca de la esfera metálica del electroscopio, la barra de
vidrio y tocando con un dedo la esfera metálica, retiramos el dedo,
las agujas permanecen en reposo debido a que ya no existe carga
alguna que pueda hacer repeler las agujas del electroscopio.
17)Al retirar la barra de vidrio de la vecindad de la esfera metálica, las
agujas siguen en reposo, pues debido a que también ya no existe
carga alguna que pueda hacer mover las agujas del electroscopio.
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CONCLUSIONES
La materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas,
un núcleo rodeado de una nube de electrones. La materia contiene dos
tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los
objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
Cuando un cuerpo se frota, la carga se transfiere de un cuerpo al otro,
uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro un
exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un
sistema aislado la carga total o neta no cambia. Los objetos cargados
con carga del mismo signo se repelen y los cargados con cargas de
distinto signo, se atraen.
La electrización por inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas,
éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente que se
acerque a otro neutro, atraerá hacia él las cargas negativas, con lo que
la región próxima queda cargada negativamente. Si el cuerpo cargado
es negativo entonces el efecto de repulsión sobre los electrones
atómicos convertirá esa zona en positiva. Por lo tanto la electrización por
inducción es cuando un cuerpo electrizado induce una carga con signo
contrario en el cuerpo neutro atrayéndolo. La separación de cargas
inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el
agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.
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CUESTIONARIO
1. Investigue como se puede obtener electricidad estatica en grandes
cantidades.
La electricidad estática es definida como una carga eléctrica creada por la
pérdida del balance de electrones en la superficie de un material. Esa
pérdida de balance produce un campo eléctrico el cual puede inducir la
transferencia de3 cargas entre 2 cuerpos que tengan distintos potenciales
eléctricos. Esa transferencia es lo que conocemos como descarga
electrostática (ESD). Las cargas electrostáticas pueden crearse por el
contacto y separación de dos materiales no conductores de electricidad.
Algunos ejemplos son caminar sobre una alfombra, descender de un
automóvil, pasar un peine plástico por los cabellos o quitar algunos tipos de
empaquetados de plástico. Las cargas electrostáticas son también
generadas artificialmente por las fotocopiadoras, los aires acondicionados y
las computadoras en las oficinas. En los hogares las pueden generar las
secadoras de pelo, las lavadoras de platos, las máquinas de lavar y de
secar ropas y los abanicos. También, todos los materiales sintéticos
generan cargas electrostáticas. La electricidad estática puede causar daños
o alteraciones en los equipos electrónicos.
2. ¿Qué problemas ocasionaria las descargas de cargas estaticas a las
personas y que equipos electronicos? De 5 ejemplos.
En el sector industrial, las descargas electrostáticas suelen no ser
visibles y son las causantes de problemas de diferente naturaleza.
Muchos componentes eléctricos, incluyendo los semiconductores, los
montajes electrónicos y los circuitos integrados pueden resultar
dañados por las descargas eléctricas. Los fabricantes de
componentes electrónicos y ensambladores de sistemas eléctricos
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deben llevar un control de las descargas estáticas en sus procesos
mediante el uso de un problema antiestático ESD efectivo. Si no se
lleva a cabo el suficiente control de la electricidad estática, muchos
componentes o sistemas fallarán o sufrirán una reducción de su vida
útil.
El problema de las descargas electrostáticas es que no son visibles
en el momento de su realización. ESD – La descarga electrostática
es una chispa o micro-rayo que pasa de un4 conductor cargado a
otra superficie conductora. Esta rápida transferencia puede causar
incendios, explosiones, EMI, RF, calor, luz y ondas sonoras. Estas
descargas deben de ser controladas.
Dentro de la industria, el ESD es discreto e invisible y provoca
problemas de distinta naturaleza. Muchos componentes eléctricos,
incluyendo los chips de ordenadores, electrónicos y placas de
circuito, pueden ser dañados por descargas eléctricas.
Los fabricantes de componentes electrónicos y ensambladores de
sistemas electrónicos deben controlar las descargas electrostáticas
en su proceso a través del uso de un programa eficaz del ESD. Si no
se toman las medidas necesarias para controlar la electricidad
estática, muchos de los componentes o sistemas pueden producir un
error durante su funcionamiento o sufrir una reducción de su vida útil.
Todos debemos ser consientes de la electricidad y de cómo funciona.
En particular, los trabajadores deben saber cómo realizar una
conexión de toma a tierra apropiada. Su seguridad siempre es una
prioridad. Voltaje, corrientes, conexión de toma a tierra y resistencia
son términos básicos de electricidad: El voltaje es la fuerza que hace
fluir la corriente. La corrientes es la cantidad de electricidad que fluye
La resistencia disminuye o detiene el flujo de la corriente. Cuanto
mayor es la resistencia, menos es la cantidad de flujo eléctrico.
3. ¿Por qué los metales se les considera buenos conductores de
electricidad?
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Un buen conductor eléctrico es un material que permite el paso a través de
él con facilidad, sin ofrecer mucha resistencia. En cambio, llamamos mal
conductor al material que ofrece resistencia al paso del flujo eléctrico a
través del mismo. Todo buen conductor tiene entonces una alta
conductividad (válida la redundancia) y una baja resistencia mientras que un
mal conductor posee una conductividad escasa (o nula) y una alta
resistencia.
La buena conductividad eléctrica de los metales
Explicado bajo estos términos tan triviales quizá no suene tan claro, así que
pensémoslo en lo que a nivel atómico refiere. Todos sabemos que existe
una unidad muy pequeña en cualquier elemento o material: los átomos;
bien, todo átomo es una partícula neutra, con carga positiva en el centro y
electrones de carga negativa en las diferentes órbitas externas. La carga
eléctrica de cada elemento se determina de acuerdo a su estructura
atómica.
Los metales tienen varios millones de átomos, cada uno con dos o tres
electrones en su órbita externa (electrones de valencia). Estos electrones
de valencia, en los metales, se caracterizan por una tendencia a liberarse
de electrones para lograr cierta estabilidad en cuanto a la configuración de
los mismos. Cabe destacar que en cambio, en su gran mayoría, los no
metales tienen entre unos cuatro y ocho electrones de valencia, que
carecen de esta tendencia.
Los átomos de los metales se unen formando enlaces metálicos que le dan
un estructura más estrecha y estable al metal en sí. Esos átomos liberados
forman una suerte de nube de electrones, la cual conduce la electricidad
con suma facilidad. Cuando se aplica un campo eléctrico al material, los
electrones de la misma comienzan a fluir desde un extremo del metal a otro
libremente. Lo mismo ocurre con el calor en la conductividad térmica.
Así es que podemos decir que los metales son buenos conductores de
electricidad y por estas razones, en lo cotidiano se los utiliza con frecuencia.
Por ejemplo el cobre, metal que se utiliza para los cableados eléctricos. A
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continuación de dejo una pequeña lista con algunos de los mejores
ejemplos de metales, no solo para la conductividad eléctrica sino también
térmica.
10 metales que conducen la electricidad con gran eficacia.
Cobre
Plata
Aluminio
Oro
Níquel
Cromo
Hierro
Magnesio
Mercurio
Titanio
4. ¿Cómo se producen los rayos en la atmosfera terrestre?
Rayo corresponde a una descarga a una poderosa descarga electrostática
natural. Que se produce entre una nube y la superficie, o entre dos nubes.
El aire, desde el punto de vista eléctrico es un buen aislante.
Para que se realize una tormenta y se pueda producir un rayo, se requiere
que hayan nubes de tipo cumulonimbos, una nube densa y potente, de
dimensión vertical considerable en forma de montaña o de enormes torres.
Cuando esa nube se hace forma de yunque entonces se puede clasificar
como tormenta.
También se le llama al fenómeno células de tormenta; y cuando comienzan
a girar sobre sí mismas y adquieren suficiente energía se las llama
supercélulas de tormenta, causantes de tornados, granizadas fatales y
rayos muy potentes.
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Y como explicabamos el rayo se produce cuando sea que dos nubes (o
pudiera ser la tierra) produzcan un potencial eléctrico muy distante y giren
las supercélulas entre sí, pueden producirse rayos de fuertes a muy
potentes.
En su trayectoria, el rayo transporta corrientes eléctricas que pueden llegar
como término medio a 30.000 amperios (en el hogar, las intensidades
eléctricas están en torno a los amperios con voltajes de 220V) durante
millonésimas de segundo con potenciales que se han llegado a estimar en
valores que sobrepasaban los 15 millones de voltios, pudiendo llegar
incluso a los 200 millones.
5. ¿Que es una conexión a tierra?, ¿por que que será importante?
El conductor a tierra es una conexión entre un conductor eléctrico y la
fuente de energía eléctrica. Un conductor neutral es el paso de regreso a la
fuente de electricidad. La descarga eléctrica o choque ocurre cuando una
parte del cuerpo completa5 un circuito entre conductores de distintos
voltajes o entre una fuente de electricidad y la tierra. Cuando esto ocurre, se
siente una sensación de hormigueo. Ponga esa herramienta fuera de
servicio. La piel mojada presenta poca o ninguna resistencia al flujo de la
corriente eléctrica lo cual aumenta el peligro descarga o de quemaduras.
Una corriente pequeña puede ser mortal. Cuanto más alto es el voltaje,
mayor es elriesgo de muerte. Evite el contacto con conductores y
conectores eléctricos sin aislamiento. Las áreas húmedas o mojadas son
peligrosas. El efecto de una descarga eléctrica o choque depende de la
cantidad de corriente que fluye y del camino que lleve la corriente a través
del cuerpo de la víctima. Hay personas que han sobrevivido una descarga
eléctrica de varios miles de voltios. Otros no han sobrevivido una descarga
de 12 voltios. Para evitar descargas, asegúrese de que su cuerpo no toque
el paso dela corriente convirtiéndose parte del circuito del flujo de la
corriente eléctrica. ENTORNO EN PC: Líquidos: - Evitar que entren en el
PC - Teclados con protector. Si se derrama un refresco en el teclado,
aclarar con agua abundante y secar. - En entornos con mucha sal: lava y
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secar tarjetas. - En caso de inundación: desensamblar, lavar y secar tarjetas
y re ensamblar. - Evitar riesgos (PC en el suelo o bajo una gotera).
6. ¿Por qué sera importante las conexiones a tierra en las instalaciones eléctricas?
En una instalación eléctrica moderna es imprescindible contar con una
conexión a tierra apropiada, no sólo para incrementar la vida útil de los equipos
conectados, sino también para resguardar la vida de las personas.
Es probable que nos preguntemos ¿para qué sirve poner una instalación a
tierra? Lo más sencillo es ejemplificarlo de la siguiente manera, cuando hay
alguna falla en todos los aparatos eléctricos existen electrones que quieren
huir del interior de los conductores. Como el cuerpo humano es capaz de
conducir electricidad, si una persona se encuentra en contacto con estos
equipos estará sujeta a sufrir un choque eléctrico que puede ser sólo un “toque”
o, hasta provocar graves daños al organismo, incluso la muerte.
Un concepto básico de la protección contra choques eléctricos es que los
electrones no deben pasar por la persona. Como un hilo de cobre es un millón
de veces mejor conductor que el cuerpo humano, si le ofrecemos a los
electrones dos caminos por los cuales circular (siendo uno el cuerpo y el otro
un cable), la mayoría de ellos circulará por el cable o hilo, minimizando los
efectos de un daño en la persona. Este hilo, por el cual circularán los
electrones que escapan de los aparatos, es llamado cable a tierra.
La función del cable a tierra es recoger electrones “fugitivos”, aunque muchas
veces las personas se olvidan de su importancia para la seguridad. Por ejemplo
un automóvil. Es posible hacerlo funcionar y nos transportará al lugar deseado,
usando o no el cinturón de seguridad. Sin embargo, los riesgos relativos a la
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seguridad en caso de accidentes aumentan mucho sin él. Lo mismo sucede
con instalar un cable a tierra en un hogar.
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