informe electrización
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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
INSTITUTO DE CIENCIAS FÍSICAS
LABORATORIO DE FÍSICA C
ELECTRIZACIÓN
Alumno: Yandry Xavier Murillo Zambrano
Profesor: Ing. Carlos Martínez Briones
Fecha de la práctica: 25 de octubre de 2012
Fecha de entrega: 1 de noviembre de 2012
Paralelo: 10
2do Término Académico 2012 - 2013
TABLA DE CONTENIDOS
1. Resumen___________________________________________________________1
1.1. Abstract__________________________________________________________1
2. Palabras Clave____________________________________________________1
2.1. Key Words_______________________________________________________1
3. Objetivos__________________________________________________________1
4. Introducción_______________________________________________________1
5. Procedimiento Experimental_____________________________________1
5.1. Materiales_______________________________________________________1
5.2 Experimento_____________________________________________________1
6. Resultados_________________________________________________________1
6.1. Tabla de datos___________________________________________________1
6.2. Cálculos__________________________________________________________1
6.3. Observaciones___________________________________________________1
6.4. Gráficas de la Práctica__________________________________________1
7. Imágenes de la Práctica__________________________________________1
8. Discusión__________________________________________________________1
9. Conclusión_________________________________________________________1
10. Bibliografía______________________________________________________1
11. Anexos___________________________________________________________1
11.1. Preguntas del libro____________________________________________1
11.2. V de Gowin_____________________________________________________1
I
1. ResumenLa práctica de Electrización consistió en realizar varios experimentos para identificar materiales, ya sean aislantes o conductores, y aplicar los métodos para que los cuerpos adquieran carga como por inducción, frotación y por contacto; donde comprobamos la ley de las cargas con cada experimento. Los experimentos realizados fueron: pegar una lámina de acetato y un globo a la pared, acetatos pegajosos, confetis saltarines, globo atrayente, la regla pegajosa, descarga de cuerpos cargados, la construcción de un electroscopio y un péndulo, y la utilización del generador Van de Graff. Cada uno de los procedimientos realizados se los hizo con sus respectivas observaciones.
1.1. AbstractElectrostatic electrification practice was to conduct several experiments to identify materials, either insulators or conductors, and apply the methods to acquire bodies as induction charging, rubbing and contact, where we see the law of charges to each experiment. Experiments were: pasting a sheet of acetate and a balloon wall, acetates sticky jumping confetti, balloon attractant rule sticky discharge charged bodies, the construction of an electroscope and a pendulum, and the use of Van’s Graff generator. Each of the procedures performed are made with their observations.
2. Palabras Clave Carga eléctrica Aislantes Conductores Electrización
2.1. Key Words Electric Charge
Insulators
Drivers
Electrostatic electrification
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3. Objetivos Evidenciar, reconocer y explicar, lo que es la polarización y los procesos
de electrización por frotación, inducción y contacto a través de la realización de varios experimentos electrostáticos.
4. IntroducciónEn física, se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. La electrización es 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 una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número descargas 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 tribo-eléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie tribo-eléctrica.
Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo 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 tribo-eléctrica, 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 material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie tribo-eléctrica), 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 re combinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad
En la escuela hemos frotado el bolígrafo con nuestra ropa y hemos visto como atrae a trocitos de papeles. En las experiencias de aula, se frotan diversos materiales, vidrio con seda, cuero, etc. Se emplean bolitas de sauco electrizadas para mostrar las dos clases de cargas y sus interacciones .De estos experimentos se concluye que:
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1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga.
2. 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.
3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.
4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.
FORMAS DE ELECTRIZACIÓN
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 ésta queda cargada negativamente y aquél positivamente. En términos análogos puede explicarse la electrización del vidrio por la seda. En cualquiera de estos fenómenos se pierden o se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos por 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. Esta es la explicación, desde la teoría atómica, del principio de conservación de la carga eléctrica formulado por Franklin con anterioridad a dicha teoría sobre la base de observaciones sencillas.
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 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 transferido electrones del cuerpo neutro al cargado positivamente,
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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.
Electrización Por Inducción
La electrización por influencia o inducción es un efecto de las fuerzas eléctricas. Debido a que éstas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las proximidades de otro neutro atraerá hacia sí a 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. En ambos casos, la separación de cargas inducida por las fuerzas eléctricas es transitoria y desaparece cuando el agente responsable se aleja suficientemente del cuerpo neutro.
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 semi-libertad 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.
5. Procedimiento Experimental
5.1. Materiales Tubo Plástico Regla de plástico Lámina de acetato
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Franela Tela de lana, algodón y seda Globo Sal o pimienta Hilo Papel aluminio, celofán y crepé Madera Frasco de vidrio Alambre de cobre Bincha metálica Cinta adhesiva ancha transparente Confeti
5.2 Experimento
1. Clasificación de los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas.
De los materiales que ha traído indique cuales son conductores y cuales aisladores.
2. Pegando una lámina de acetato y un globo a la pared
Frote una lámina de acetato contra la portada de un cuaderno o frótela con un abrigo, pañuelo o un pedazo de papel. Luego inténtela pegarla contra la pared.
Luego inténtela frotar pero aislando su mano con un papel o pañuelo.
Repita el procedimiento pero con globo.
Anote los resultados.
3. Acetatos Pegajosos
Coloque 2 acetatos en la mesa y frótelos varias veces con papel.
Tome los acetatos en la orilla, uno en cada mano.
Acercar los lados frotados sin que se toquen.
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Luego acerque los lados no frotados.
Repita el procedimiento, ahora con cinta adhesiva.
4. Limpiadores Electrostáticos
Confetis saltarines
Esparcir en un vidrio o plástico transparente un puñado de confeti.
Frotar un acetato con pañuelo de seda varias veces.
Poner la cara del acetato frotado sobre el recipiente de vidrio.
Anotar lo observado.
Globo atrayente
Espolvorear sal o pimienta molida sobre una hoja de papel.
Inflar un globo y anudarlo.
Frotar el globo con seda.
Acercar la parte frotada del globo a la sal o pimienta.
Anotar lo observado.
Regla pegajosa
Frote una regla de plástico con un pañuelo de lana o un abrigo.
Acérquela a pequeños trocitos de papel colocados sobre un cuaderno.
Anote lo observado.
5. Un solo toque
Frote una regla de plástico nuevamente.
Luego toque la regla con su dedo
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Acérquela a los trocitos de papel nuevamente y anote lo observado.
6. El Electroscopio
Construya un electroscopio casero utilizando investigaciones y bibliografías varias.
Acerque un cuerpo cargado negativamente a la pelota de aluminio.
Ahora uno cargado positivamente.
Nuevamente acerque dicho cuerpo pero toque la parte metálica del electroscopio.
Anote dichas observaciones
7. El Péndulo
Consulte los materiales para construir dicho péndulo.
Acerque un cuerpo cargado al péndulo, evite ponerlos en contacto.
Vuelva a hacer lo mismo pero haga contacto con el péndulo.
Envuelva el péndulo con papel aluminio y repita lo anterior.
8. Generador de Van de Graff
Encienda el generador de Van de Graff.
Compruebe la presencia de electrización acercando el cabello de alguien, teniendo mucho cuidado por supuesto.
Acercar una pequeña bola y observar dicha chispa.
Descargar el Generador.
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6. Resultados
6.1. Tabla de datosNo fue necesario realizar una tabla de datos para esta práctica.
6.2. CálculosNo fue necesario realizar cálculos en esta práctica.
6.3. Observaciones1. Clasificación de los materiales de acuerdo a sus propiedades eléctricas.
Conductores No conductores
Papel aluminio FranelaCobre Papel crepe, celofán
Bincha Metálica Tubo de plásticoFrasco de VidrioAcetatoCinta adhesivaHiloTela de lana, algodón y sedaSalRegla de plásticoMadera
2. Pegando una lámina de acetato y un globo a la pared
¿Qué observa? ¿A qué se debe lo que observa?
La lamina de acetato se pegó a la pared se debe a que hubo una frotación duradera con la superficie del cuaderno por lo cual adquirió bastante cantidad de carga.
Intente pegarla otra vez, pero aísle su mano con un papel o pañuelo
También se pegó la lámina de acetato sin ningún inconveniente.
¿Qué paso luego de aislar la mano? ¿Afecta el procedimiento utilizado?
Claro porque al aislar la mano no se hace conexión a tierra que era lo que descargaba las láminas de acetato.
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¿Has visto antes algo como esto? ¿Dónde?
No, no lo había visto antes.
¿Qué problemas podrías resolver con esto?
La creación de una fuente eléctrica.
¿Que podría pasar si en vez de un acetato se utiliza un globo?
Pasó lo mismo que con el acetato y permaneció pegado bastante tiempo en la pared.
¿Qué observa si acerca un globo cargado a un chorro de agua? ¿Por qué sucede eso?
Se observa que el chorro de agua se desvía por que el globo está cargado opuesta a la del agua que y hace que el agua se aleje del globo.
¿Dónde podemos encontrar ejemplos de esto en el mundo real?
Moviendo transversalmente un extremo del imán cerca de la bobina, también se produce una corriente eléctrica
¿Han visto si compañeros de otros grupos consiguieron los mismos resultados?
A algunos de nuestros compañeros les fue muy difícil cargar el globo pero luego de varios intentos lo consiguieron.
3. Acetatos Pegajosos
¿Qué observa? ¿A qué se debe lo que observa?
Ambos acetatos se repelieron ya que están igual cargados, y al rotarlos pasa lo mismo porque la carga esta también distribuida al posterior y del mismo signo.
¿Qué podría pasar si ahora voltea los acetatos y acerca los lados no frotados?
De igual manera se repelieron estos lados no frotados.
4. Limpiadores Electrostáticos
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Confetis saltarines
¿Qué observa? ¿A qué se debe lo que observa?
Observamos que dichos confetis eran atraídos por el acetato repetidas veces.
¿Qué podría pasar si ahora voltea el acetato del lado no frotado?
Los acetatos siguieron saltando y adhiriéndose a la cara no cargada del acetato.
Globo atrayente
¿Qué observa? ¿A qué se debe lo que observa?
Observamos que el globo atrajo literalmente a la sal, dándonos la sensación de ser un limpiador de verdad.
¿Ha podido observar alguna característica común de todo lo realizado hasta aquí?
Si, la mayoría de nuestros compañeros obtuvieron los mismos resultados.
Regla pegajosa
¿Qué observa? ¿A qué se debe lo que observa?
Se puede observar que los papeles son atraídos hacia la regla de plástico por que los papeles son pequeños, de poca masa y además tienen carga neutra y la regla está cargada eléctricamente y la fuerza de atracción es mayor que el peso del papel.
¿Ha podido observar alguna característica común de todo lo realizado hasta aquí?
Si, ya que al acercar objetos cargados eléctricamente con objetos neutros sus cargas se distribuían de manera que existían fuerzas de atracción entre ellos.
5. Un solo toque
No sucedió nada ya que la regla quedo descargada al momento de tocarla ya que somos cuerpos neutros y la carga se va a tierra.
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6. El Electroscopio
¿Qué le sucede a las láminas de aluminio? ¿Qué explicación le da a lo observado?
Se separan, porque al acercar el cuerpo cargado negativamente al electroscopio sucede que los electrones del electroscopio se alejan del cuerpo dirigiéndose a los 2 pedazos de aluminio.
¿Es posible que el electroscopio quede cargado si se acerca un cuerpo cargado estáticamente, evitando el contacto entre ellos? Si es posible explique paso a paso el procedimiento utilizado. Si no es posible justifique sus razones.
No, lo que ocurre es una reorganización de los electrones haciendo que los electrones bajen a la parte baja del electroscopio o se acerquen al cuerpo
Si usted pone en contacto el cuerpo cargado con el electroscopio ¿este quedara cargado? ¿A qué se debe esto?
Sí, porque al tocar el cuerpo cargado al electroscopio los electrones del cuerpo viajaran hasta el electroscopio dejándolo cargado negativamente.
¿Qué sucede con la separación de las láminas de aluminio? ¿Qué observa si vuelve a retirar el dedo? ¡Pero no aleje el cuerpo!
Manteniendo la barra frotada cerca del electroscopio y tocando con un dedo la esfera del mismo, las cargas de la varilla metálica y de la laminilla tienden a alejarse lo más posible de la barra cargada, y por tanto van a tierra; en consecuencia, se juntan de nuevo la varilla metálica y la laminilla de aluminio.
7. El Péndulo
Al acercar un objeto cargado positivamente el péndulo se acercaba, es decir que se pudo apreciar claramente la ley de las cargas.
Vuelva a acercar el cuerpo cargado al péndulo, dejando que haya contacto ¿Qué explicación le da a lo observado?
Ya que lo que cuelga es un aislante no hay transferencia de electrones
Envuelva el péndulo con papel aluminio y repita los pasos anteriores
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Imagen 1.- En la imagen se muestra la cara del acetato frotado adherida a la pared.
Al hacer contacto con la esfera de aluminio los electrones del cuerpo cargado son transferidos a la esfera de aluminio
8. Generador de Van de Graff
Observamos la presencia de electrización que fue producida por una banda de plástico. Se observó también una chispa provocada por la electrización de ambas esferas.Observamos que el aparato generó grandes potenciales electrostáticos (acumulación de cargas eléctricas). Al final de utilizar el equipo se descargaba el generador.
6.4. Gráficas de la PrácticaNo fue necesario realizar gráficas en esta práctica.
7. Imágenes de la Práctica
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Imagen 2.- Se observa el globo cargado eléctricamente adherido a la pared.
Imagen 3.- Se observa la desviación del chorro de agua al estar cerca de la superficie cargada del globo.
Imagen 4.- Se observa la fuerza de repulsión entre los acetatos ya que trataron de separarse.
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Imagen 5.- Se observa la atracción entre los pedacitos de confeti y la lámina de acetato cargada y rebotaban.
Imagen 5.- Se observa la atracción de la sal con la superficie del globo cargado.
Imagen 5.- Se observa la atracción de los pedacitos de papel con la regla cargada en su superficie.
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Imagen 6.- Se observa la atracción de las hebras de cabello por la carga generada por el generador Van de Graff.
Imagen 7.- Se observa la atracción de las hebras de cabello por la carga generada por el generador Van de Graff.
Imagen 8.- Se observa el péndulo construido para la determinación de cargas al acercar objetos a él.
8. DiscusiónEn esta práctica no se realizaron tomas de datos ni si realizaron cálculos debido a que fue una práctica de observación. En los experimentos realizados se trataba de lograr lo referido en el texto guía, pero para algunos de aquellos se necesitó hacer varias veces el experimento para poder comprobar las leyes físicas, que en esta práctica fueron: la ley de las cargas y sobre los métodos para electrizar un cuerpo. Se obtuvieron resultados positivos como se esperaba en cada uno de los procedimientos realizados. Sobre el experimento con el generador Van de Graff se puede decir que aire no es un conductor de electricidad pero cuando se forma un campo magnético el aire pasa a ser un conductor y se entonces el flujo de electrones pasan chispas que se visualizaron en el van de Graff.
Al electrizar un cuerpo se pudo notar que al hacer contacto entre dos cuerpos, donde uno de ellos tenga carga eléctrica, se producirá una transferencia de carga entre los dos cuerpos, la carga de mayor magnitud predominará sobre los cuerpos, y la suma de la carga delos cuerpos será la carga inicial del sistema.
9. ConclusiónSe puede concluir que se realizaron todos los experimentos expuestos en el libro donde comprobamos que cargas opuestas se atraen y que cargas del mismo signo se repelen. También se trabajó con los métodos para electrificar aislantes como los son pro inducción, por contacto y por frotación. Además se
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Imagen 8.- Se observa la separación de las láminas de aluminio dentro del electroscopio producida por la carga generada del Van de Graff.
comprobó que la humedad si influye en los experimentos ya que es como un manto que no permite ni salida ni entrada de electrones.
10. Bibliografía Guía de Laboratorio de Física C, ICF ESPOL, IV Revisión es.wikipedia.org http://blog.espol.edu.ec http://www.sc.ehu.es
11. Anexos
11.1. Preguntas del libroAnálisis:
a) ¿Influye la humedad en la obtención de los resultados de los experimentos de esta práctica? ¿En qué forma?Los objetos cargados eléctricamente tienden a perder su carga con mayor rapidez, dificultando la observación de algunos fenómenos.
b) ¿Por qué las hojas del electroscopio se separan cuando se acerca la barra?Porque la barra ya sea que esté cargada positivamente o negativamente, transfiere estas cargas y estas cargas llegan a las hojas y las separan.
c) ¿Para qué propósito sirvió su dedo cuando tocó el electroscopio?Para dejar el electroscopio con cargas positivas.
d) ¿Qué tipo de carga adquiere un electroscopio cuando se carga por contacto?La carga de la barra y si se conecta a tierra bajan los electrones y queda positiva.
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11.2. V de Gowin
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