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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN ESCUELA ACADEMICA PROFESINAL EN INGENIERIA EN INFORMATICA Y SISTEMAS
TRABAJO DE CIRCUITOS ELECTRICOS
Tema : CARGAS ELECTRICAS
Nombre : JUAN LUIS PACOVILCA ARHUATA
Código : 2010-35540
Profesor :
Turno : mañana
Tacna-Peru
ELECTROSCOPIO
1. RESUMEN
El electroscopio es un instrumento que sirve para demostrar una carga neta sobre
un objeto y la fuerza eléctrica. El electroscopio del laboratorio consta de una
caja en acrílico en cuyo interior se encontraba unas pequeñas láminas de oro
conectadas a un disco metálico por medio de un pequeño tubo metálico. Se
tomo la barra de vidrio y se froto con diferentes lanas para cargar positivamente
o negativamente. Ya frotada comprobaremos su carga con electroscopio,
acercando la barra frotada al electroscopio.
2. OBJETIVO
Detectar la presencia de la carga eléctrica en objetos.
3. FUNDAMENTO TEORICO
Se suele designar con el nombre de electroscopio a un envase cerrado sea de
vidrio o metal dentro del cual se ha instalado un soporte dieléctrico D por el cual
pasa una varilla de metal denominada electrodo E y que lleva en el extremo
superior una pequeña esfera de metal y en su parte inferior dos laminillas
metálicas L (ver figura 1). Sirve para determinar si un objeto, por ejemplo una
varilla tiene carga eléctrica. Para esto, el objeto deberá acercarse a la esfera del
electrodo central E.
Figura 1
Si posee carga producirá la separación de las laminillas. Cuando se toca con la
varilla la esfera del electrodo central E, estará recibiendo carga.
Por ser el electrodo E un conductor, la carga que recibe se distribuirá en toda su
superficie, en particular habrá carga en la parte inferior. Desde que las laminillas
pueden desplazarse entonces por tener un mismo tipo de carga, se repelarán,
quedando abiertas. Si recibe más carga, las laminillas se abrirán más.
4. MATERIALES
Una varilla de PVC.
Una varilla de vidrio.
Un trozo de tela barrinton.
5. PROCEDIMIENTO
Determinación si un objeto posee carga eléctrica.
a) Acerque la varilla de vidrio a la esfera de E ¿Qué observa? Toque la
esfera de E con la varilla de vidrio ¿Qué observa?
Respondiendo:
Se observó que el electroscopio que contiene laminillas de oro
comenzaron a vibrar.
Las laminillas de oro se abren como si fuese una flor.
b) Con el fin de obtener cargas positivas sobre la varilla de vidrio frótela
con la tela de seda suave
Ahora acerque la varilla a la esfera de E ¿Qué observa? Toque la
esfera de E con la varilla de vidrio cargada positiva con el objetivo de
transferir la carga. ¿Qué observa?
Respondiendo:
Se observó que las laminillas de oro comenzaron a vibrar.
Las laminillas de oro se abren como si fuese una flor.
Para obtener más cargas positivas sobre el electrodo E habrá que
repetir varias veces el proceso de frotación y transferencia.
Para retirar (1) las cargas positivas bastará tocar con un dedo la esfera
de E, notará que las laminillas se vuelven a juntar.
c) Acerque la varilla de plástico de color negro 043 a la esfera de E ¿Qué
observa?, toque la esfera de E con la varilla de plástico negra ¿Qué
observa?
Se observo que las laminillas de oro vibran con mayor intensidad.
Se observo que las laminillas de oro se abren hasta formar un ángulo
de 180 grados.
d) Frote la varilla de plástico color negro 043 con la tela de seda gruesa (si
no la tiene, utilice lanilla) acérquela a la esfera E ¿Qué observa?, toque
la esfera de E con la varilla de plástico Negra ¿Qué observa?
Se observa que la varilla de plástico a cargado mas con cargas
positivas.
Las laminillas de oro se abren formando un ángulo de 180 grados.
(1) En realidad lo que se hace es restablecer la neutralidad eléctrica del
electrodo E dejando electrones allí, y es en ese sentido que debe
entenderse el concepto “retirar la carga positiva”.
DETERMINAR EL TIPO DE CARGA QUE TIENE UN OBJETO
a) Se tomará como patrón la carga positiva que se halla sobre la varilla de
vidrio. Dicha carga hace que el electroscopio quede cargado
positivamente (ver figura 2) y sus laminillas por tanto quedarán abiertas”.
Figura 2
b) Se frota la varilla de plástico color negro con la tela de seda gruesa (o con
lanilla) y se le acerca a la esfera del electrodo E, pero sin tocarla. En el
caso de abrirse más las laminillas, la varilla de plástico tendrá carga del
mismo signo que la que tiene el electroscopio y se dirá entonces que la
varilla de plástico color negro tiene carga positiva.
En el caso de acercarse más las laminillas la carga que lleva la varilla de
plástico será de signo opuesto que la que tiene electroscopio en tal caso
se dirá que la varilla de plástico color negro tiene carga negativa.
c) Si tenemos otro objeto cuyo signo de carga sea desconocido bastará
repetir el paso (f) del procedimiento para determinar el signo.
6. ANALISIS Y RESULTADOS
TELA%MATERIAL VIDRIO
se carga
PVC
Se carga
BARRINTON ++ +++
LANILLA ++ +++
PAÑO -+ ++
SINTETICA ++ ++
a) Al principio la varilla esta descargado (su carga positiva es igual a su
carga negativa –esta neutro) por lo tanto cuando se toco esta varilla
al electroscopio no se mueve.
b) Cuando se frota la varilla con uno de las telas este le sede carga
negativa (electrones) y por lo tanto la varilla queda cargada
negativamente y la tela positivamente. Al acercar la varilla el
electroscopio rechaza las cargas negativas enviándolas ala laminilla de
oro produciendo una repulsión (las laminillas se separan.
c) Al tocar con el dedo el electroscopio hace que su exceso de carga
fluya a TIERRA quedando de nuevo en neutro.
7. CONCLUSIONES
Cuando frotamos las barras, estas se cargan (con una carga distinta cada
una) e interactuaran con la esfera de caucho péndulo y las laminillas del
electroscopio, mostrándonos el comportamiento de los distintos tipos de
carga en distintos materiales.
8. PREGUNTAS
a) Explique por qué al transferir carga al electroscopio se abren las laminillas.
Si la varilla toca el electroscopio le sede carga (de su exceso, en este caso
negativa esto se debe a que el cuerpo trate de neutralizarse) quedando
cargado.
Por tanto la laminilla permanece separada.
b) Respecto del paso (b) del procedimiento por qué se toca la esfera del
electrodo E para “repetir” la carga?.
Porque cargué positivamente.
c) ¿Cuál es el signo de la carga de la varilla de plástico color negro al frotarla
con seda gruesa (o lanilla)?.
TELA%MATERIAL VIDRIO
se carga
PVC
Se carga
BARRINTON ++ +++
LANILLA ++ +++
PAÑO -+ ++
SINTETICA ++ ++
9. BIBLIOGRAFIA
Para el alumno:
Alvarenga, B “Física” Ed. Harla México1981
Para el Profesor:
Lazo, A. “Tesis de Licenciatura” Fac. de Ciencias UNI 1995
Scott, W.T. “Electricity and magnetism” Ed. Wiley&Sons 1970
A.-DESCRIPCION DEL APARATO CODIGO 036-02020007
El electroscopio consiste (ver figura 3) de:
a) Caja metálica rectangular A
b) Base laminada de hierro B
c) 2 vidrios V, uno transparente que va enfrente y el otro pavonado
(deslustrado)
d) En el centro de la parte superior esta sujetado un aislante eléctrico
(dieléctrico D) y dentro de éste va el electrodo central.
e) Electrodo central E de fierro cromado que pasa a través del dieléctrico D y
entra en la caja.
En su parte superior está montada una bola metálica y en el extremo
inferior tiene 2 hojuelas metálicas (laminillas L)
f) Las laminillas constituidas por 2 hojuelas metálicas son de papel aluminio.
Figura 3
B.-INFORMACIONES UTILES PARA EL USO DEL EQUIPO
a) Para obtener buenos resultados secar con un trapo todo el contorno del
aislante. También puede secarlo por su parte exterior
b) Evite golpes o movimientos violentos del equipo, tenga cuidado de no
afectar las laminillas.
c) Si las laminillas se deforman, saque los vidrios deslizándolos hacia arriba y
reajústela con mucho cuidado especialmente en sus partes móviles.
KIT PARA HACER EXPERIENCIAS DEMOSTRATIVASS EN ELECTROSTATICA
1.- RESUMEN:
Cerca de un conductor P aislado y cargado positivamente se coloca el cilindro
inducido B, que se pone en comunicación con el suelo. Se produce entonces por
influencia una región negativa, región cuya electrización puede utilizarse a
voluntad. Basta colocar nuevamente B en comunicación con el suelo frente a P,
para provocar la aparición de una nueva carga negativa. Se puede obtener por
tal medio tantas cargas como queramos.
2.- OBJETIVO:
Hacer experimentos demostrativos sobre:
Determinación del tipo de carga eléctrica
Distribución de la carga eléctrica en la superficie de un conductor.
La propiedad denominada “El poder de las puntas”.
La Jaula de Faraday.
El electróforo de volta.
3.- FUNDAMENTO TEORICO:
Para la determinación del signo de la carga de un objeto cargado bastará
consultar la guía 034-02020001.
Se sabe que la carga eléctrica al ser depositada sobre un conductor se
redistribuye dirigiéndose a la superficie exterior del conductor.
Las cargas eléctricas se concentran en mayor cantidad en las partes puntiagudas
de los objetos cargados.
Si el objeto cargado presenta una punta las cargas escapan por allí.
El electróforo de Volta es una máquina electrostática muy sencilla que genera
cargas eléctricas.
EL ELECTROFORO DE VOLTA
El electróforo, inventado por A. Volta, es la maquina electrostática mas simple.
Consta de una base de material P apropiado al proceso de carga (PVC o
acrílico) y un disco de metal M (acero) fijado a un mango aislante A. (ver figura 1)
Figura 1
El electróforo genera cargas eléctricas de la siguiente manera:
Frotando vigorosamente la placa de PVC con lanilla F. (ver figura 2)
Figura 2
Colocando firmemente el disco de metal sobre la base frotada para inducir
cargas eléctricas de signo opuesto en el disco.(ver figura 3)
Tocando el disco con un dedo para permitir que las cargas inducidas se vayan a
tierra.
Separando el disco de la base, mediante el mango aislante.()ver figura 4
Para ver que el disco resulto cargado luego de este proceso, basta acercarlo a
un péndulo estectrostatico y observar como lo atrae hasta tocarlo y luego lo
repele.
También se puede usar un electroscopio.
4.- MATERIALES:
Una maquina de Wimshurst
Una varilla de vidrio con frotador
Una lanilla de 30 cm. x 30 cm.
Una bolsa de plástico de polietileno.
Un cable de cobre forrado, con ambos extremos pelados de 50 cm. de largo.
Un secador de cabellos (para secar las piezas en caso de humedad en el
ambiente).
5.- PROCEDIMIENTO:
Téngase en cuenta que el uso del electroscopio (5.6.7) esta explicado en la guía
036-02020007, el uso del demostrador de líneas de fuerza (29 y 30) está descrito en
la guía 042-02020022 y el uso de la bola de prueba ()3está en la guía 035-
002020001.
Por lo tanto aquí los utilizaremos directamente.
Experimento 1
Determinación del tipo de carga que tienen algunos objetos cargados.
Equipo: kit 043: varilla de acrílico (14)
Varilla de plástico color negro (PVC)(19)
Una varilla de vidrio código 034-02020001
Una lanilla de 30 cm x 30 cm.
Una bolsa de polietileno
Un secador de cabellos (para secar las piezas).
6.- ANALISIS Y RESULTADOS:
TELA%MATERIAL VIDRIO
se carga
PVC
Se carga
BARRINTON ++ +++
LANILLA ++ +++
PAÑO -+ ++
SINTETICA ++ ++
7.- CONCLUSIONES:
En este experimento se utilizado para demostrar muchas cosas que el
alumno debe de aprender a utilizar para que en el futuro tengamos y
sepamos Manipular cargas y la utilización del electro de volta.
8.- BIBLIOGRAFIA:
Alvarenga, B.”física general” con experimentos sencillos” 3ra edición 1983.
Lazo, A “CONSTRUCCIO DE UN MODULO DE ELECTROMAGNETISM “tesis de
lecenciatura, facultad de ciencias-UNI,1995