Electricidad y Magnetismo.

Practicas de Laboratorio.

 

GENERACIÓN  DE CARGAS ELÉCTRICAS POR  DIFERENTES FORMAS ELEMENTALES.

 

Objetivos: Experimentar  Con La Acumulación  De Cargas  Eléctricas  Elementales
El estudiante  conocerá  como  generar la  carga eléctrica con diferentes materiales, para asimilar  mejor  el cálculo de  fuerzas  de interacción  entre las cargas,  en diferentes configuraciones.

Introducción: La electrostática es la parte de la física que estudia  la electricidad en reposo, se preocupa de la medida de la carga eléctrica, de la cantidad de electricidad presente en los cuerpos y, en general en todo tipo materia,  y de los fenómenos asociados a las cargas eléctricas en reposo.
El desarrollo de la teoría atómica permitió aclarar el origen y la naturaleza de los fenómenos eléctricos; la noción de fluido eléctrico, introducida por Benjamín Franklin (1706-1790) para explicar la electricidad, fue precisada a principios al descubrirse que la materia está compuesta  de átomos y éstos a su vez por partículas que tienen propiedades eléctricas.
Como sucede con otros capítulos de la física, el interés de la electrostática reside no sólo en que describe las características de unas fuerzas fundamentales de la naturaleza, y facilita la comprensión de sus aplicaciones tecnológicas. Desde el pararrayos hasta la televisión y una amplia variedad de dispositivos científicos y técnicos, que  están relacionados con los fenómenos electrostáticos.
Existen en la Naturaleza dos tipos de cargas, positiva y negativa, y que la cantidad más pequeña de carga es el electrón (misma carga que el protón, pero de signo contrario). También se ha visto que existe una fuerza entre las cargas.
 La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es la menor cantidad de carga eléctrica que puede existir en la naturaleza.
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se dice que ha sido electrizado. La electrización por frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias fundamentales y de una interpretación de las mismas cada vez más completa, sentar las bases de lo que se entiende por electrostática.
Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que: Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas eléctricas de igual signo positivas o negativas  se repelen.


atracción de cargas

repulsión de cargas

Tipos de materiales: aislantes y conductores.


Conductores   son los materiales en los que los electrones se mueven de átomo en átomo con facilidad. La mayoría de los metales son buenos conductores.
Aislante. Son lao materiales  en que  los electrones se mueven con dificultad.  Los materiales aislantes conducen muy mal la electricidad, por ello suele decirse que no la conducen. Son aislantes: la madera, el vidrio, el papel, los plásticos, la lana y la seda, entre otros muchos.
Además se da una curiosa coincidencia, los materiales que conducen bien la electricidad también conducen bien el calor. Por el contrario, los aislantes eléctricos también son aislantes térmicos.


Correlación  con temas  y subtemas  del programa  de estudio vigente:

Unidad Tema Subtema

 

1

 

Electrostática

    • introducción
    • sistemas de unidades  electrostáticas
1.3 Cargas eléctricas y sus propiedades

Material Y Equipo Necesario:

Materiales
Los materiales para la ésta práctica son:

  1. Una barra de vidrio
  2. Una barra de plástico
  3. Una barra de ebonita
  4. Esfera de unicell
  5. Trozo de saúco
  6. Hilo de seda
  7. Tela de lana
  8. Tela de algodón
  9. Tela de seda
  10. Electroscopio

 

Electroscopio

5.gif (77698 bytes)El electroscopio es un instrumento que sirve para demostrar una carga neta sobre un objeto y la fuerza eléctrica. Los electroscopios que se encuentran en el laboratorio constan de una caja en acrílico en cuyo interior se encuentran unas pequeñas láminas de oro conectadas a un disco metálico por medio de un pequeño tubo metálico.

Modo de empleo

Para utilizar el electroscopio primero debe cargar el material a utilizar, sea este plástico, vidrio, balso; luego acérquelo a la esfera, a medida que el material se va aproximando las láminas de oro se van repeliendo demostrando así que dicho material está cargado.

Soporte

http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/electrostatica/fotos/de_un_mismo_punto_p.gifUtilizaremos un soporte para la realización de esta práctica. El soporte nos servirá par sostener diversos materiales de experimentación, es este caso será un péndulo con una barra de ebonita sostenida  con un hilo de seda,  una esfera de unicell, y un trozo de medula de saúco.
 

Ebonita                      Unicell                     Medula de saúco

 

Metodología:
 E1. Carga eléctrica de varillas por frotamiento.   Varillas de diferentes materiales frotadas con tela se acercan a trozos de algún material liviano tal como corcho, papel o semillas de grama. Se observa como dichos materiales son atraídos por las varillas debido a la carga eléctrica presente

http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/labdemfi/electrostatica/fotos/carga_globo_p.gifE2. Carga eléctrica de un globo por frotamiento.  Se frota con un paño un globo inflado y se puede observar que atrae pequeños trozos de un material liviano. También se puede observar que se adhiere a una superficie, como por ejemplo el pizarrón

 

E3. Se tomará la barra de vidrio y se frota con  la tela de lana para cargarla positiva o negativamente. Ya  frotada comprobaremos su carga con el electroscopio, tocando primero el disco del electroscopio para liberarlo de toda carga. A continuación se acercará la barra frotada al electroscopio y se hará el registro de lo sucedido. Se repetirá la operación con; lana–plástico, lana ebonita. Y  anotara sus observaciones en la tabla de registros No. 1

Electroscopio

 

E4. Ahora, de nuevo se frotará la barra  de vidrio con la lana y se acercará al péndulo de ebonita. Se registrará si existe atracción o repulsión por inducción, no por contacto. Se repetirá la operación con las tres barras. Y  anotara las observaciones  en la taba de registro No. 1

 

   

  E5. Se frotará la barra con la lana y se acercará al péndulo de unicell. Se registrará si existe atracción o repulsión por inducción, no por contacto. Se repetirá la operación con las tres barras. Y  anotara las observaciones  en la taba de registro No. 1

 

 

E6. Se frotará la barra con la lana y se acercará al péndulo de saúco. Se registrará si existe atracción o repulsión por inducción, no por contacto. Se repetirá la operación con las  barras restantes. Y  anotara las observaciones  en la taba de registro No. 1

 

Todas las  operaciones se repetirán igualmente con las telas de algodón y seda. Y  anotara las observaciones  en la taba de registro No. 1

Tabla de Registros No. 1
Electroscopio
E1
Péndulo ebonita
E2
Unicell
E3
Saúco
E4
Notas
Lana – vidrio
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Lana - plástico
Reaccionó
Reacción de repulsión
Atracción por inducción y contacto
Atracción por inducción y contacto
Lana – ebonita
Reaccionó
Sin reacción
Sin reacción
Inducción
Algodón–vidrio
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Algodón - plástico
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Atracción
Algodón-ebonita
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Seda – vidrio
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Sin reacción
Seda – plástico
Sin reacción
Sin reacción
atracción
atracción
Seda – ebonita
Sin reacción
Sin reacción
contacto
Sin reacción
 

 

 

Sugerencias didácticas para el alumno:

  • Propiciar  la búsqueda  y selección  de información  de temas a fines a la practica

              en libros de texto, revistas  de actualidad científica,  en internet.

  • Propiciar el debate para plantear  otras alternativas para el estudio  de cargas eléctricas
  • Uso de video   para mejorar  la comprensión  de los conceptos
  • Desarrollo de  nuevos modelos didácticos  por los   alumnos
  • Uso de software y  laboratorios virtuales  en la solución de problemas y  como  complementó de  la comprensión de conceptos
  • Elaborar  con el estudiante  un banco de problemas e información  para reforzar los temas vistos en clase 
 

Preguntas:
1.- Explique  ¿por  qué las  cargas  se transferirse  por los electrones?

2.- En días secos  al frotar   la ropa suele oírse  o verse  chispas eléctricas, si hay poca luz. ¿Por qué?

3.- Al cargar un  globo  con carga  eléctrica negativa  por frotamiento y  se pega la pared, ¿significa que la pared  se encuentra cargada  positivamente?

4.-  Un peine  cargado suele  atraer  pequeños  trozos  de papel seco que, una vez  que tocan el peine, caen de nuevo. Explique ¿por qué?

5.-  El personal   de un quirófano debe utilizar un calzado conductor especial cuando trabajan  con oxigeno. Por qué?

6.- ¿Sería diferente la vida  si  los electrones  tuvieran  carga positiva  y los protones  carga negativa?

7.- Al trabajar con circuitos electrónicos de computadores sensibles,   ¿qué precauciones  debe tener?

8.- ¿Por que los experimentos para  generar cargas electrostáticas pueden fallar?


 

REPORTE  DEL ALUMNO
 El alumno  entregara  el desarrollo de la práctica paso a paso incluyendo:
  Resultados,  respuesta a preguntas y conclusiones
Incluirá   bibliografía  consultada  para  la mayor  compresión del tema.  Libros de texto, revistas, enciclopedias y  páginas Web. (Incluir Motor de búsqueda, dirección web, nombre del portal, día y hora de consulta)

Resultado: Deberá  de llenar completamente la tabla  de registros con los datos observados  durante el desarrollo de los experimentos

Conclusiones: Basadas en las  observaciones de los experimentos  realizados  en la práctica

 

Bibliografía preliminar:
Libro de texto  oficial de la materia
Serway    Raymond y Jewett John.
Física II: Texto basado en calculo
Ed. International Thompson Editores, ISBN 970-696-340-0

Lea Susan   y Burke John (2000)
Física  la naturaleza de  las cosas.  Volumen
Ed. Internacional Thompson Editores,  ISBN  968-7529-38-5
 
Reese Donald Lane (2002)
Física  Universitaria: Volumen II
Ed. Internacional Thompson Editores,  ISBN  970=686=103=3

 

 

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Elaborado en: Enero del 2004 | Ultima actualización: febrero del 2010.