CARGA ELECTRICAINTEGRANTES:

RESPONSABLE: PABLO ARBULÚ SOBRINO – 1127210059

- JULIO C. TELLO – 1027210025

- BRAYAN ROJOS PACCO – 1127220039

- ALESSANDRO SEMINARIO FARIAS -- 1127220012

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CARGA ELECTRICA FISICA III

OBJETIVOS

Los objetivos son los siguientes:

1. Verificar la atracción ó repulsión de cuerpos cargados eléctricamente.

2. Determinar experimentalmente la cantidad de carga trasferida por contacto y por inducción, mediante el uso del sensor de carga, el electroscopio y la cubeta de Faraday

3. Verificar que la cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales y del área de la superficie que entra en contacto

4. Comprobar que en cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado, la carga total o neta no cambia

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MATERIALES Y EQUIPOS

1)Computadora personal

2)Interface Science Worshop 750

3)Kit de materiales electrostaticos ( código SF-9068)

4)Cubeta de Faraday (código ES-9042A)

5)Esfera conductora (código ES-9059B)

6)Fuente de voltaje electrostática (código ES-9077)

7)Sensor de Carga (código CI-6555, sensibilidad=0.001 uc)

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FUNDAMENTO TEORICO

CARGA ELECTRICA

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.

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.

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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.

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.

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Procedimiento y actividades

Primera actividad (friccion - atraccion y repulsion).-

a) Frote la varilla de acrílico con una pieza de pie durante 1 minuto aproximadamente, tenga cuidado de no poner la varilla en contacto con otro cuerpo.

b) Verifique la existencia de carga en este elemento, acercando el extremo libre al plato de prueba del electroscopio

c) Coloque la varilla de pvc en el soporte de giro libre del kit sf-9068

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Segunda actividad (carga por inducción – conservación de la carga).-

1) Mida con ayuda de la regla el diámetro de las laminas en la cubeta de Faraday, luego determine el radio interior y exterior

ra= (ramedia + 0.005) m Δ ra=0.005

rb= (rb media + 0.005) m Δ rb=0.005

2) Realice la conexión de los materiales y equipos

3) Frote la esfera conductora por 30 segundos

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4) Con ayuda del data estudio construya las graficas carga vs tiempo

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Análisis de datos y resultados

CALCULOS DEL EXPERIMENTO

CARGA(uc) Voltaje(v)

1er EXPERIMENTO 0.100 9.995

2DO EXPERIMENTO 0.100 9.995

Q=Δv

K ln (rarb

) ………. (𝞪) k=9x109 Nm/c2

f = Cte. X αY βZθ

Δf=f(𝞪Δx/x+ 𝞫Δy/y+ θΔz/z)

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Δv= Δvmedia +Δ(Δv) Δ(Δv)=0.001

Δv= (9.995+0.001) v

ra= (ramedia + 0.005) m Δ ra=0.005

rb= (rb media + 0.005) m Δ rb=0.005

ERROR O INCERTIDUMBRE

Hallando Q experimental

Q=∂Q∂ (Δv )

Δ (Δv )+ ∂Q∂ra

Δ (ra )+ ∂Q∂rb

Δ (rb)

En (𝞪) : k=9x109 Nm/c2

∂Q∂ Δv=

1

Kln (rarb

)= 1

9 x 109Nmc2

ln ( 7.54.75

) =2.43260136x10−10

∂Q∂ra=

ΔvKra =

0.001V

9 x 109Nmc2

7.5 x10−2 = 8.333333333 x 10−15

∂Q∂rb=

−ΔvK

rb = −0.001V9 x 109Nm

c2 4.5 x 10−2 =5 x 10−15

Q=∂Q∂ (Δv )

Δ (Δv )+ ∂Q∂ra

Δ (ra )+ ∂Q∂rb

Δ (rb)= 2.433268027 x 10−13

Hallando el Q teorico

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Q=Δv

K ln (rarb

) = 0.995

9 x109 ln(7.54.75

) = 2.420438353 x 10−10

Hallando el error porcentual

E%= (Qteorico−Qexperimental

Qteorico¿ =

E% = (2.420438353x 10−10−2.433268027 x 10−13

2.420438353 x10−10 ¿= 0.4989946994

CONCLUSIONES

En el experimento vimos que no se pudo atraer o repeler la varilla debido a la alta humedad por lo tanto la carga se pierde rápidamente y no funciona bien.

También vimos en el experimento que hicimos cuando metimos la varilla a la jaula de Faraday la carga se conservaba no cambiaba.

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En el caso de la distribución superficial de cargas concluimos, que al acercar un objeto cargado a uno neutro, al ser este ultimo buen conductor los electrones se mueven a través de él con mucha facilidad, razón por la cual se polariza fácilmente quedando del lado opuesto a la esfera cargada

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Bibliografía

1. guías de laboratorio de física III (facultad de ciencias naturales y matemática)

2. Física para ingenierios (Serway- Jewett)

3. Preguntas y problemas de física (tarasov tarasova)

CUESTIONARIO

1. explique el significado de la expresión (un átomo neutro).explique el significado de (un átomo con carga negativa).

Átomo neutro: un átomo neutro es aquel que no tiene carga eléctrica. los electrones tienen carga negativa y los protones tienen carga positiva, esto quiere decir que un átomo neutro tiene el mismo número de electrones como de protones.

Átomo con carga negativa: un anión es un ion (sea átomo o molécula) con carga e léctrica  negativa, es decir, con exceso de electrones. los aniones se describen con un estado de oxidación negativo.

2. explique las similitudes y diferencias entre la ley de la gravitación universal de newton y la ley de coulomb.

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Se parecen en la forma y en la dirección (ambas actúan en la dirección que une los cuerpos)

fgrav = g m1 m2 / r^2

fe = k q1 q2 / r^2

similitud: en que ambas son fuerzas centrales inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia y por lo tanto son fuerzas conservativas, es decir, que la circulación del campo a través de un camino cerrado es siempre igual a cero, lo que permite definir una función potencial de dicho campo.

diferencia; se diferencian en el valor de la constante y en que una es proporcional al producto de las masas y la otra de las cargas, pero sobre todo en que la gravitatoria es siempre atractiva en tanto que la eléctrica puede ser atractiva o repulsiva según las cargas sean de distinto o del mismo signo.

3. un globo es cargado negativamente al frotarlo después se adhiere a la pared. ¿Significa que la pared tiene carga positiva? ¿ por qué el globo termina por caer?

R= como el globo esta cargado negativamente una vez que está cargada el globo se pega a la pared. Como el globo está cargado negativamente entonces al acercarlo a la pared provoca por inducción que las cargas de las partículas que forman la pared se reordenen, quedando las partículas positivas más cerca del globo y las negativas más alejadas. Dándonos cuenta que la pared no se ha cargado, sólo se han redistribuido sus cargas, pero el globo "ve" cargas positivas cerca de él con lo que se queda pegado a la pared. Poco a poco el globo va perdiendo su exceso de carga negativa, por eso se termina cayendo.

4. es posible que un campo eléctrico exista en un espacio vacío? explique.

R= si, siempre y cuando el efecto del campo eléctrico generado por una carga, o un sistema de cargas, alcance esa posición, donde haya vacío.

5. explique por qué las líneas de un campo eléctrico jamás se cruzan.

R= cada línea se dirige desde una carga positiva hacia una negativa o al infinito. Para que haya un lazo cerrado tendría que darse el caso que una línea emergiera de una carga y se dirigiera a la misma carga, pero eso contradice su propia definición.

6.- si a una moneda se le da carga eléctrica positiva ¿qué pasa con su masa aumenta o disminuye?

R= aumenta, ya que se convierte en un receptor de carga.

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7. considere dos dipolos eléctricos en el espacio vacío. Cada dipolo tiene carga neta cero. ¿Existe entre los dipolos una fuerza electrica:es decir, dos objetos con carga neta cero pueden ejercer fuerzas eléctricas uno sobre otro? si es así. ¿La fuerza es de atracción o de repulsión?

R= si, tiene una fuerza eléctrica de movimiento, lo cual cambiara a una posición diferente, la cual sería de repulsión.

8.- ¿qué es más fuerte la fuerza de gravedad o la fuerza eléctrica?

R= la fuerza eléctrica, se sabe que la fuerza de gravedad es una constante, con lo cual se puede concluir que la fuerza eléctrica es más fuerte, debido a que esta se puede manipular, es decir, hacerla tan potente y fuerte como se desee.

9.- la vida sería distinta si los electrones tuvieran carga positivay los protones carga negativa? ¿La elección de los signos eléctricosTiene alguna importancia sobre las interacciones físicasy químicas? ¿Por qué?

R= si las cargas cambian en los dos no pasa nada por q seria exactamente lo mismo, ambas serian opuestas. lo malo que hubiera un desequilibrio protones y electrones con la misma carga ahí sí sería el problema.

10.- ¿Las tormentas eléctricas son iguales en países tropicales que en Estados unidos por ejemplo?R= No, una de las principales características de un país tropical es la humedad ambiental, por lo que son más intensas en estos países debido a que la humedad ambiental facilita a la conducción eléctrica.

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