Practica1_ELEMLAB

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
“Electricidad, Magnetismo y Laboratorio”
Ingeniería Química
“Práctica No.1 Campo electrostático”
Maestros:
Sarai Lucía Romo Ávila
Grupo No. 001 Brigada No. 1 Equipo No. 04
Matrícula Nombre Firma
2078581 Hernández García, Jorge Enrique
1979331 Hernández Morales, Daniel Ignacio
1925982 Hernández Peña, Alana Nycolle
1955171 Hernández Rosales, Andrik Yair
1945642 Hernández Seañez Luis
1969249 Leal Turrubiates, Ana Gabriela
Semestre: Enero 2022- Junio 2022
San Nicolás de los Garza, Nuevo León a 25 de Febrero de 2022
Práctica No.1
“Campo electroestático”
Objetivo:
Demostrar experimentalmente las diversas formas de obtener campos
electrostáticos y la variación de su intensidad con respecto a la distancia.
Fundamento:
La electrostática es considerada una rama de la física, que estudia los efectos que
son producidos en los cuerpos, causados por sus cargas eléctricas, el efecto
electrostático ocurre debido a dichas cargas eléctricas.
El objetivo de estudio de la electrostática, se basa en la carga eléctrica que se
encuentra acumulada entre dos cuerpos.
Es importante recordar que existen objetos tanto aislantes donde la carga no fluye
con facilidad y conductores donde la carga fluye con mucha facilidad.
Estas cargas eléctricas pueden ser generadas de 3 maneras:
● Carga por inducción: Se transfiere la carga sin contacto directo.
● Carga por fricción: Al realizar fricción contra un objeto se le transfieren
electrones. Ej: Cuando peinas tu cabello
● Carga por contacto: Se transfiere la carga por contacto directo
➔ Un buen conductor distribuye la carga en toda su superficie
➔ Un mal conductor no distribuye la carga con facilidad y se necesita
más contacto.
También se puede incluir el efecto triboeléctrico el cual es un fenómeno donde
nuestro objeto tiene tendencia a ceder electrones quedando con una carga positiva
o atraerlos quedando cargado negativamente cuando son frotados.
Material y Equipo a Utilizar:
❖ Un generador Electrostático de Van Der Graaf.
❖ Una esfera de aluminio y su base
❖ Un péndulo eléctrico y su esfera de corcho o saúco
❖ Una bureta de 50 ml
❖ Un vaso de 100 ml
❖ Agua destilada
❖ Un peine de plástico y uno de metal, o bien una laminilla o varilla metálica
❖ Polvo de corcho o recortes de papel revolución
❖ Una regla plástica y una de metal
❖ Seda o lana.
Ecuaciones a utilizar:
En este caso, no se utilizó ningún tipo de ecuaciones para la realización de cálculos
dentro de la práctica, puesto que no se realizaron cálculos en la práctica,
únicamente se efectuaron observaciones del experimento.
Procedimiento:
Actividad 1:
Actividad 2:
Actividad 3:
Datos Experimentales:
Práctica Fecha Grupo Horario Equipo
#1 18 Febrero 2022 001 3:00 pm - 4:00 pm #4
Maestro:Sarai Lucia Romo Ávila
Actividad 2:
Tabla 1: “Desviación de grados con respecto a la vertical y su distancia respectiva
con respecto al generador”
θ(°) 90° 88° 86° 85° 80°
R (cm) 12cm 11cm 10cm 8cm 6cm
Nota: Los datos capturados en la presente tabla se encuentran expresados con dos cifras significativas.
Uso de datos experimentales:
Actividad 1:
a) Explique que observó al acercar la regla de plástico a los recortes de papel.
Cuando se frotó la regla de plástico y se acercó a los pedazos de papel revolución
que se proporcionaron al momento de la realización de la práctica, estos se
pegaban progresivamente a la regla.
Esto tiene una explicación involucrada tanto con la carga presente en la regla y en
los pedacitos de papel que fueron utilizados; la regla de plástico cuenta con una
carga negativa, que al ser frotada con el pedazo de tela de algodón- la misma que
posee una carga positiva - hace presente el traspaso de electrones desde la regla
hacia la lana, dejando en la regla una cantidad significativa de carga positiva.
Al tener una regla con tendencia positiva, al acercarla a los pedazos de papel
revolución, estos identificados con carga neutra, logran reorganizar los electrones
presentes en ella. El comportamiento de dicha acción al estar cerca de la regla hace
que se atraigan, ya que polos y cargas opuestas se atraen.
b) Explique que observó al acercar la regla de metálica a los recortes de papel.
Al momento de frotar la regla metálica con la misma tela y al acercarla hacia los
trozos de papel con los que se estaban trabajando, estos permanecieron estáticos,
esto se debe a que no hubo flujo de carga de un elemento a otro, los papelitos
permanecieron neutrales ya que el metal es un conductor de carga eléctrica, y éste
permanece con su carga intacta frente al material neutro.
Actividad 2:
a) Explique los datos obtenidos en base al concepto de campo eléctrico.
Con respecto a los datos obtenidos, iniciamos acercando el péndulo al generador
Electrostático de Van Der Graaf donde comenzamos a notar una atracción a los 11
cm con un ángulo de 2°. Al acercarse cada vez más se formaba un ángulo más
grande gracias a que la atracción del campo eléctrico es más fuerte y los mantenía
unidos ya que tienen cargas opuestas.
b) Explique qué pasó con el péndulo al acercar la esfera y quitar la esfera
Cuando el péndulo está cerca, este forma un ángulo debido a la atracción que existe
por ser cargas opuestas, al acercar la esfera al generador Van Der Graaf este
pierde la energía acumulada y en el campo campo eléctrico disminuye su
interacción con el péndulo, pero la esfera recibe toda la carga acomulada y al ser
cargas opuestas la esfera y el péndulo, se repelen.
Actividad 3:
Explique lo observado con base en el concepto del campo eléctrico
Observaciones:
El tipo de tela que se utilizaba para cargar inductivamente la regla influía de forma
significativa, ya que se tenían comportamientos diferentes al momento de frotar con
distintos tipos de tela; esto sucedió por medio del material, ya que hay materiales
que son más propensos a ser cargados o a transferir carga.
Otra de las observaciones que se pudieron identificar, fue que independientemente
de que la tela que usamos para realizar la carga de la regla de metal, no se cargó
de ninguna manera, a causa de eso, los papeles revolución permanecían estáticos y
sin movimiento.
En adición a lo previamente establecido, al momento de efectuar fricción frente a la
regla de plástico y posteriormente acercarse progresivamente al flujo de agua
destilada, ésta realizaba un ligero acercamiento, es decir, el flujo pasó de ser recto a
tener una ligera desviación hacia el lado de donde se encontraba la regla
posicionada.
Por último, el comportamiento del péndulo de la bola de unicel frente al generador
de Vander Galf, no se acercaba a él mientras permaneciera a una distancia
promedio, sin embargo, mientras más se acercaba, la bola tendía a acercarse al
generador.
Cabe mencionar que el generador tiene que tomar una pequeña adición de fricción
que se realiza por medio de la colocación de alguno de los dedos en la banda que
se encuentra en el generador mientras este está en funcionamiento; esto se debe a
que mientras más fricción hubiera, la bola tendía a acercarse con mayor intensidad.
Memoria de cálculo
Ecuaciones a utilizar:
En este caso, no se llevó a cabo la realización de cálculos dentro de la práctica,
únicamente se efectuaron observaciones del experimento.
Investigación:
1. Defina los siguientes conceptos:
a) Generador de Van der Graaf:
Está constituido por un motor, una correa aislante, mallas de aluminio y semiesferas
de acero. Es una máquina y/o artefacto que produce grandes voltajes a través del
contacto directo con un cuerpo.
b) Campo Eléctrico:
Un campo eléctrico está definido como la cantidad de fuerza eléctrica ejercida en un
punto en específico dentro del espacio tomando la siguiente ecuación:
𝐸 = 𝐹𝑒𝑞
c) Campo Electrostático:
Un campo electrostático es aquel campo invisible que se encarga de rodear a
partículas que se encuentren cargadas eléctricamente; este puede llegar a formarse
alrededor de dos objetos aunqueambos tengan distintas cargas eléctricas o aunque
solamente uno de ellos precise de carga. La definición más precisa de un campo
electrostático es aquel que se toma como un campo vectorial en donde se define
como la fuerza por una unidad de carga encontrará una carga puntual en un punto
específico del campo en cuestión.
d) Método de carga por inducción:
Consiste en acercar un objeto cargado a otro para así distribuir las cargas.
e) Método de carga por conducción:
Consiste cuando un cuerpo toca a otro cuerpo cargado eléctricamente.
2. Dibuje el Generador Electrostático y explique su funcionamiento:
Figura 1. Generador electroestático
Este artefacto basa su funcionamiento en generar voltajes de gran magnitud
generados gracias a una corriente de potencia muy escasa. El generador
electrostático convierte energía mecánica en una carga eléctrica. Este aparato se
basa en un fenómeno que ocurre cuando dos cuerpos se frotan entre sí para formar
una corriente eléctrica. El generador el cual utilizamos (Van der Graff) es del tipo
inducción.
3. Investigue cuales son los diferentes tipos de carga que existen:
Existen dos tipos de cargas principales las cuales son: negativa y positiva. Dentro
de las cargas negativas existen tres tipos las cuales se pueden definir como:
Cargas combinadas las cuales combinan capacitadores; cargas inductivas las
cuales forman un campo magnético en torno a una corriente eléctrica con la cual
tuvieron contacto. Cargas capacitivas las cuales disponen de un capacitor para
almacenar energía. Por último las cargas resistivas las cuales disipan la energía
eléctrica en forma de calor.
Resultados (tablas, gráficas)
Gracias a los presentes datos obtenidos y capturados en la Tabla 1 ( la misma que
de igual forma se adjunta a continuación),se logró realizar el siguiente gráfico en
donde se demuestra como conforme en primera instancia la disminución de
distancia entre el péndulo y el generador hacía que este se mostrará con más
atracción hacia él, sin embargo, al cargar el péndulo, esté en su segunda instancia
fue todo lo contrario, ya que con el péndulo cargada, existía y se demostraba una
fuerza de repulsión entre ambos objetos.
Tabla 1: “Desviación de grados con respecto a la vertical y su distancia respectiva
con respecto al generador”
θ(°) 90° 88° 86° 85° 80°
R (cm) 12cm 11cm 10cm 8cm 6cm
Nota: Los datos capturados en la presente tabla se encuentran expresados con dos cifras significativas.
Conclusión
Por medio de ésta práctica pudimos demostrar los conceptos teóricos vistos en
clase de manera práctica, como el de los campos eléctricos estáticos que se
generan por cargas eléctricas fijas en el espacio, y son distintos de los campos que
cambian con el tiempo, así como la Ley de Coulomb que dice que los cuerpos
cargados sufren una fuerza de atracción o repulsión al aproximarse. Al alejar el
objeto disminuye su intensidad de atracción, ésto se puede inferir por medio de dos
maneras: el medio de propagación absorbe parte de la energía y cuanto más lejos
estemos de la fuente la potencia se distribuye en un área mayor. Al acercarse el
objeto aumenta la fuerza de atracción y da lugar a una transferencia de electrones
negativos de un átomo a otro.
Referencias:
1. Brenni P. “The Van de Graaff generator”. An electrostatic machine for the 20th
century. Bulletin of the Scientific Instrument Society No. 63 , 1999.
2. -Tesla N. "Possibilities Of Electrostatic Generators”. Scientific American,
March,1934.
3. Electrostática. (s. f.). FAMAF. Recuperado 24 de febrero de 2022, de
https://www.famaf.unc.edu.ar/~anoardo/electrostatica.pdf
4. 5.2 Conductores, aislantes y carga por inducción - Física Universitaria
Volumen 2 | OpenStax. (s. f.). OPENSTAX. Recuperado 24 de febrero de
2022, de
https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-2/pages/5-2-
conductores-aislantes-y-carga-por-induccion
5. Grupo Educacional Heinrich. (s. f.). ELECTROSTÁTICA. Heinrich.
Recuperado 24 de febrero de 2022, de
http://heinrich.cl/new/wp-content/uploads/FIS_IVMo_Guia-Estudio-Electrost%
C3%A1tica_2020.pdf
6. Concepto de Electrostática - Qué es, fenómenos electrostáticos. (s. f.).
Concepto. Recuperado 24 de febrero de 2022, de
https://concepto.de/electrostatica/