UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE ING. DE MINAS
PRACTICA FISICA II PRACTICA 2 ELECTROSTÁTICA DOCENTE: REBECA LUZ LINARES GUILLEN AUTOR: ARENAS ARENAS LUIS ALFONSO GRUPO: martes 9-11am AREQUIPA-PERU 2016
PRÁCTICA 2 ELECTROSTATICA A. OBJETIVOS 1.Analizar experimentalmente las fuerzas de atracción y repulsión entre dos cuerpos electrizados. 2. Determinar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas. 3. Experimentar la interaccione entre cuerpos electrizados. B. FUNDAMENTO TEORICO La carga eléctrica es una de las propiedades fundamentales de las partículas de que está hecha la materia. La materia está constituida por átomos y moléculas. Las interacciones responsables de la estructura y de las propiedades de los átomos y moléculas son interacciones eléctricas entre partículas cargadas eléctricamente. La estructura de los átomos se describe en términos de tres partículas: el electrón cargado negativamente, el protón cargado positivamente y el neutrón que no tiene carga. Dos cargas positivas o dos cargas negativas se repelen entre sí, una carga positiva y una negativa se atraen entre si. Si un átomo tuviese unos cuantos kilómetros de diámetro, su núcleo seria del tamaño de una pelota de tenis. Los electrones cargados negativamente se mantienen dentro del átomo mediante las fuerzas eléctricas de atracción ejercidas sobre ellos sobre el núcleo cargado positivamente. Los protones y neutrones se mantienen dentro del núcleo atómico estable por medio de una interacción atractiva, llamada fuerza nuclear que vence la repulsión eléctrica de los protones. Esta fuerza tiene corto alcance, del orden de las dimensiones nucleares, y sus efectos no se extienden más allá del núcleo. La unidad de carga fundamental es la magnitud de la carga de un electrón o de un protón, que se denota con e cuyo valor es de: −19
e=1.60217733 x 10
C
Algunos materiales permiten que la carga eléctrica se mueva fácilmente de una región a otra del material, son los conductores, mientras en otros no, son los aislantes. La mayoría de los metales son buenos conductores, mientras que la mayoría de los no metales son aislantes. En cambio, los semiconductores tienen propiedades intermedias entre la de los buenos conductores y las de los malos conductores.
La electrización puede darse por: . Frotación. - cuando el material se electriza al ser frotado con otro material, debido a la ganancia o pérdida de electrones entre ambos. . Inducción. -cuando un objeto cargado se acerca a un conductor neutro, la región del conductor más cercana del objeto cargado se carga con una carga contraria al del objeto, mientras que la región del conductor más alejada del objeto cargado se carga con una carga igual. . Contacto. - Cuando se transfieren electrones de un objeto a otro cuando se tocan, cuando están en contacto. C. EQUIPO/MATERIALES . Dos varillas de vidrio . Dos varillas de PVC . Soportes . Bolitas de tecknopor . Un paño de seda . Un paño de plástico . Un péndulo de tecknopor D. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL D.1. Utilizando bolitas de tecknopor 1. Tomar una de las varillas de PVC y sin frotarla acérquela lentamente a las bolitas de tecknopor regadas en la mesa de práctica, sin tocarlas. Escribir a continuación, ¿Qué observa? ¿Por qué? No hay atracción, porque ambas permanecen eléctricamente neutras. 2. Ahora con el trozo de piel frotar la varilla de PVC y acérquela a las bolitas de tecknopor regadas en la mesa de práctica, sin tocarlas. ¿Qué observa? ¿Por qué? Se puede observar que las bolitas de tecknopor son atraídas por la varilla de PVC, porque al frotar con el trozo de piel le cedió electrones a la varilla y está se cargó negativamente, al momento de interactuar la varilla con las bolitas de tecknopor, son atraídas porque ganan electrones y se cargan negativamente. 3. A continuación cambiar la varilla de PVC por una de vidrio y sin frotarla acérquela lentamente a las bolitas de tecknopor sin tocarlas. Escriba. ¿Qué observa? ¿Por qué?
No hay atracción, porque la varilla de vidrio es un aislante. 4. Ahora frotar la varilla de vidrio con el trozo de seda y acérquela a las bolitas de tecknopor sin tocarlas. Luego escriba, ¿Qué observa? ¿Por qué? Se puede observar que las bolitas de tecknopor son atraídas por la varilla de vidrio, porque al ser frotada la varilla de vidrio se cargó positivamente y al ponerse cerca de las bolitas de tecknopor se atrajeron ya que la varilla estaba ganando electrones.
D.2. Utilizando el péndulo de tecknopor 1. Instalar un péndulo con el tecknopor. Frotar la varilla de PVC con el trozo de piel y acérquela al péndulo de tecknopor sin llegar a tocarlo. ¿Qué observa? ¿Por qué? Se puede observar como el péndulo de tecknopor se acerca a la varilla de PVC, porque la barra se carga negativamente y al estar alejada se atrae, pero poco.
2. Ahora con la varilla tocar el péndulo. ¿Qué observa? ¿Por qué? Se observa que el péndulo de tecknopor era atraído por la varilla de PVC, porque al entrar en contacto con un conductor esta conservo una carga opuesta y al tener signos opuestos se atrajeron. 3. ¿Está cargado el péndulo de tecknopor? ¿Este descargado? Explique su respuesta. Está cargado negativamente, porque el péndulo de tecknopor gana electrones al estar en contacto con la varilla de PVC. 4. Ahora electrizar la varilla de vidrio acérquela al péndulo sin llegar a tocarlo. Escriba, ¿Qué observa? Se observa que se atraen la varilla de vidrio y el péndulo de tecknopor. D.3. Utilizando la varilla de PVC 1. Instalar un péndulo con una varilla de PVC, a continuación, electrizar otra varilla de PVC. Acérquela al péndulo por uno de sus extremos sin llegar a tocarlo, ¿Qué observa?, luego acérquela por el otro extremo, ¿Qué observa? Se puede observar que por uno de sus extremos se atrae porque el péndulo gana electrones, pero al acercarla al otro extremo se repele.
2. Repetir la operación del paso anterior, electrizar una varilla de PVC y hacer que ambas se toquen, primero por un extremo y luego por otro. ¿Qué observa? ¿Qué concluye? Se observa que por un extremo se atraen y por el otro se repelen, concluí que por un lado gana electrones y se atrae y por el otro extremo tienen el mismo signo y se repelen.
3. Cargar eléctricamente ambas varillas de PVC, (la del péndulo y la varilla suelta), y acérquelas, pero sin que se toquen. ¿Qué concluye de lo que está observando? Se concluye que ambas al ser electrizadas se cargan negativamente y al acercarlas se repelen por tener el mismo signo. 4.Cargar la varilla de PVC del péndulo con la piel y la varilla de vidrio con la seda, acérquelas, pero sin que se toquen. ¿Qué observa? ¿A qué conclusión llega? Se puede observar que se atraen, concluí que se atraen porque la varilla de vidrio se carga positivamente y el péndulo de varilla de PVC se carga negativamente, por ende, la varilla de vidrio gana electrones. E. CONCLUSIONES Pudimos concluir que, al aproximarse un cuerpo electrizado a otro neutro, al estar en contacto el conductor adquiriría la carga opuesta al inductor, también que dos cuerpos neutros al acercarse no pasasen nada, pero al cargar uno de ellos se presentaran fenómenos de atracción y repulsión dependiendo del caso. F. CUESTIONARIO FINAL 1. ¿Se puede cargar un cuerpo por inducción? ¿Cómo lo haría en la práctica realizada? Explique. Si se puede cargar un cuerpo por inducción, es lo que hicimos con las bolitas de tecknopor cuando fueron atraídas por un objeto cargado por frotamiento. 2. ¿Si un cuerpo cargado positivamente tiene una masa determinada, al cambiar de signo de la carga del conductor, ¿Cambia la masa? Explique. Cambia, pero insignificantemente, porque la masa del electrón y del protón es muy pequeña.
3. En el experimento, ¿podemos decir que la fuerza electrostática solo la ejerce la varilla que se acerca sobre la varilla suspendida en el péndulo? Explique. La fuerza electrostática es de las dos varillas porque depende del signo que tengan ambas varillas y de su distancia. 4. Si una varilla tiene carga eléctrica. ¿Cómo podría usted verificarlo? y ¿Cómo podría determinar el signo de la carga? Dependiendo del material que sea, podría verificarlo por medio del numero atómico y así podría determinar el signo de la carga. 5. ¿Es la fuerza gravitatoria más intensa que la fuerza electrostática? ¿Por qué? La fuerza gravitatoria es menos intensa que la fuerza electrostática, porque la fuerza gravitatoria depende de la masa y la fuerza electrostática se da en partículas cargadas que no dependen de la masa. G. BIBLIOGRAFIA . Guía de practicas http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electr o/fuerza_electr.html