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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ALUMNOS: SANTOS RONCAL, ISRAEL JULIO ASIGNATURA: CICLO: LUIS ALFARO GARCÍA EDUARDO MARCELO HUERTAS QUIRÓS DOCENTES: ESCRIBA VASQUEZ, ALEXANDER STIWART SERNAQUÉ NUNURA, ANGEL JESUS IV LABORATORIO DE FISICA II https://aulavirtual.unitru.edu.pe/user/view.php?id=8950&course=3061 GUÍA DE LABORATORIO Nº1: ELECTROSTÁTICA Resumen: Esta práctica de laboratorio trata de representar mediante experimentos caseros la naturaleza de las cargas eléctricas existente en la materia, que se atraen si son opuestas y se repelen si estas son iguales, asimismo exploraremos el fenómeno de la electrización, campo eléctrico y la ya mencionada polarización. I. Objetivos 1. Describir la fuerza eléctrica de interacción entre dos cuerpos cargados. 2. Distinguir y clasificar la naturaleza de las cargas eléctricas. 3. Identificar el proceso de carga de un cuerpo por contacto o fricción. 4. Transferir carga eléctrica de un lugar a otro. 5. Detectar la presencia de cargas eléctricas en un cuerpo. II. Fundamento Teórico El filósofo griego Tales de Mileto se dio cuenta que si frotaba un trozo de la resina vegetal fósil llamada ámbar, en griego élektron, este cuerpo adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos. Algo más tarde, otro griego, Teofrasto (310 a. C.), realizó un estudio de los diferentes materiales que eran capaces de producir fenómenos eléctricos y escribió el primer tratado sobre la electricidad para tratar de explicar estos fenómenos. FENOMENOS ELECTROSTATICOS La existencia del fenómeno electrostático es bien conocido desde la antigüedad, existen numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la enseñanza moderna, como el hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento. Electrización Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. Por contacto: Se puede cargar un cuerpo neutro con solo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si se toca un cuerpo neutro con otro de carga positiva, el primero debe quedar con carga positiva. Por frotamiento: Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones igual al número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. CARGA ELÉCTRICA Es una de las propiedades básicas de la materia. Realmente, la carga eléctrica de un cuerpo u objeto es la suma de las cargas de cada uno de sus constituyentes mínimos (moléculas, átomos y partículas elementales). Por ello se dice que la carga eléctrica está cuantizada. Existen dos tipos de carga eléctrica, denominadas Fig 1. Trozo de ambar electrificado https://es.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Mileto https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81mbar https://es.wikipedia.org/wiki/Teofrasto https://es.wikipedia.org/wiki/310_a._C. https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad https://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad cargas positivas y negativas. Las cargas eléctricas de la misma clase o signo se repelen mutuamente y las de signo distinto se atraen. La electricidad estática es un fenómeno que se debe a una acumulación de cargas eléctricas en un objeto. Esta acumulación puede dar lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone en contacto con otro, la rama de la física encargada del estudio de este fenómeno se llama electrostática CARGA INDUCIDA La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae los electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que está con una mayor carga positiva, creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Carga por fricción: En la carga por fricción se transfiere gran cantidad de electrones porque la fricción aumenta el contacto de un material con el otro. Los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, pero los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a otra. Los átomos con deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque, al perder electrones (que tienen carga negativa), su carga neta resulta positiva. Fig 2. Tormenta electrica, un claro ejemplo de la electrostatica a escala macroscopica Fig 3. Clásico ejemplo de carga por fricción, el experimento de frotar el globo https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica https://es.wikipedia.org/wiki/Descarga_electrost%C3%A1tica https://es.wikipedia.org/wiki/Descarga_electrost%C3%A1tica Carga por inducción: Se puede cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento a el de una varilla de material aislante, cargada. Considérese una esfera conductora no cargada, suspendida de un hilo aislante. Al acercarle la varilla cargada negativamente, los electrones de conducción que se encuentran en la superficie de la esfera emigran hacia el lado lejano de esta; como resultado, el lado lejano de la esfera se carga negativamente y el cercano queda con carga positiva. III. Instrumentos y materiales 1. Globos 2. Papelitos picados de papel Fig 3. Ejemplo de carga por inducción generador de Vander Graff 3. Trozo de lana. IV. Procedimiento 1. Experimento 1 Infle uno de los globos y frote éste con el trozo de lana, acerque el globo a los papelitos de papel. Anote sus observaciones en los resultados experimentales 2. Experimento 2 Infle el otro globo y átelos con un hilo, frotar ambos globos con el trozo de lana y acerque ambos globos usando el hilo de los mismos. Anote sus observaciones en los resultados experimentales. 3. Experimento 3 Infle un globo y átelo con un hilo, frotar el globo con el trozo de lana y acerque su mano. Anote sus observaciones en los resultados experimentales V. RESULTADOS EXPERIMENTALES 1. Resultados del experimento 1 Se picó papel servilleta hasta hacer puntos chiquititos de papel, el cual probamos junto al globo inflado sin frotar, quedando de la siguiente manera Después se procedió a frotar el globo en la cabeza de un compañero de la siguiente manera Una vez frotado el globo se acercó nuevamente a los trozos de papel quedando el siguiente resultado Los trocitos de papel se levantaron y se pegaron al globo por un tiempo pequeño 2. Resultados del experimento 2 Se tiene 2 globos atados en de un hilo colgante Después se procedió a frotar ambos globos en la cabeza de 2 compañeros simultáneamente Obteniendo como resultado una atracción de estos 2 globos 3. Resultados del experimento 3 Se frota un globo atado a un hilo colgante de la siguiente manera Después se frota en la cabeza de un compañero y después se acerca la mano, dándonos con la sorpresa de que el globo sigue a la mano, en otras palabras, la mano atrae al globo Vl. Análisis e interpretación de resultados: - Experimento 1: Cuando el globo cargado negativa o positivamente luego de frotarlo en el cabello, se acerca a los papelitos, los electrones de los átomos que componen el papel tienden a alejarse temporalmente de la carga negativa del globo ya que al ser cargas de igual signo se repelen. De esta forma, las piezas del papel que estánmás cerca del globo presenta carga positiva, que, al ser de signo opuesto a la carga del globo, se siente atraída hacia este. En resumidas palabras, en el globo y las piezas de papel se observa los resultados experimentales de la polaridad o no polaridad de las cargas. - Experimento 2: Al electrizar solo uno de los globos, como tienen carga distinta, se atraen y se juntan, ya que al ser una carga distinta de la otra se atraen. Mientras que, al frotar los dos globos, es decir, al cargarlos los dos de electricidad se repelen y se separan debido a que cargas opuestas se repelen. - Experimento 3: Al observar los resultados de este experimento nos damos cuenta que al igual que en los casos anteriores también se aprecian los efectos de la atracción de cargas opuestas, ya que al frotar el globo lo cargamos negativamente y nuestro cuerpo se encuentra cargado de manera positiva, es decir que, al presentar cargas contrarias, se atraerán entre sí. Vll. Conclusiones: - Podemos concluir que la materia presenta 2 tipos de cargas eléctricas denominadas positivas o negativas. - Además, también podemos decir que cuando la materia no está cargada, presenta igual cantidad de cada tipo de carga. - Cuando un cuerpo se frota, la carga se transfiere de un cuerpo al otro, es decir si un cuerpo de carga neutra se frota con uno de carga positiva, este transferirá toda su carga positiva al cuerpo de carga positiva, quedándose solo con la carga negativa. - Dos cuerpos cargados con cargas del mismo signo se repelen. - Dos cuerpos cargados con cargas opuestas se atraen. - La fuerza electrostática actúa a distancia, como la fuerza gravitatoria, que se manifiesta aun cuando los cuerpos que la sufren no están en contacto mutuo. Vlll. Referencias bibliográficas: - Zemansky.(2009), Física Universitaria, México. DF, México, pp. 504 - https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica#:~:text=La%20electrost%C3%A1tica%2 0es%20la%20rama,las%20cargas%20el%C3%A9ctricas%20en%20equilibrio. - Apuntes en clase. https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica#:~:text=La%20electrost%C3%A1tica%20es%20la%20rama,las%20cargas%20el%C3%A9ctricas%20en%20equilibrio https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica#:~:text=La%20electrost%C3%A1tica%20es%20la%20rama,las%20cargas%20el%C3%A9ctricas%20en%20equilibrio lX. Preguntas frecuentes: - ¿Se pueden transferir ambas cargas al frotarse el globo en el cabello? No, solo se transmitirá la carga que predomine en el otro cuerpo, para este caso, la carga positiva. - ¿Mientras más grande sea el globo, mayor será la carga que transfiera? Si, mientras el globo sea más grande tendrá más carga y lo mismo sucederá cuando el globo sea más pequeño.
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