FISICA ELECTRIZACION DE LOS CUERPOS

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.: I N T R O D U C C I Ó N :.
Con esta práctica iniciaremos nuestro curso enfocado al electromagnetismo, quien estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos, es por ello que en nuestra primera práctica hablaremos acerca del efecto de ganar o perder cargas eléctricas, electrones, también llamada electrización de los cuerpos.
Los electrones pueden pasar de un cuerpo a otro cuando se ponen sustancias en contacto muy estrecho; es por ello que todas las sustancias pueden electrizarse al ser frotadas con otras sustancias, esto sucede porqué: los átomos de una de ellas ceden electrones, los que pasan a los átomos de la otra sustancia, por lo tanto las sustancias que se frotan pierden o ganan electrones; esta es una de las formas de electrización también llamada por frotamiento. Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa. Si se frota una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda, esto se llama Electrización por contacto. La electrización por inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.
Se considera que una sustancia está electrizada negativamente si gana electrones y positivamente si pierde electrones. Al hacer esto se obtienen dos tipos de cargas similares o del mismo signo se repelen y cargas diferentes o de signos diferentes se atraen, recordando que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.
.: D E S A R R O L L O :.
LA práctica estará dividida en diferentes experimentos como lo veremos a continuación:
Electrización por frotamiento:
Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
a) Suspendimos una barra de vidrio (sin frotarla) en el péndulo electrostático utilizando el gancho soporte para barras, tal y como se muestra en la figura.
a.1) Le aproximamos la barra de acrílico y no paso absolutamente nada pues podemos decir que los dos objetos tenían carga eléctricamente neutra, pues contienen cantidades iguales de electrones positivos y negativos.
a.2) Frotamos la barra de vidrio con el paño de seda y la barra de acrílico con el paño de franela (o lana), pusimos la barra de vidrio nuevamente en los ganchos del péndulo sin tocar la parte electrizada, acercamos las regiones frotadas de ambas barras y las dos se atrajeron pues al flotar cada una de las barras se cargaron y cada una tenia cargas diferentes es por ello que se atrajeron y se juntaban.
b) Pusimos en contacto la región frotada de la barra de vidrio con la esférica del electroscopio, aproximando esta como lo muestra la figura. Aquí ocurrió algo que se veía muy padre, pues las laminitas que estaban dentro se separaban al acercar la barra cargada y ocurría lo que se llama electrización por contacto.
b.1) Descargamos el electroscopio tocando su esfera con la mano y repetimos el inciso (b) con la barra de poliesterina frotada previamente y también se separaron las laminitas.
Electrización por contacto:
Se puede cargar un cuerpo neutro con sólo tocarlo con otro previamente cargado. 
a) Tomamos una barra de acrílico, cargada previamente por frotamiento, la pusimos en contacto con la esfera maciza, estando esta suspendida por medio del hilo aislante de plástica. Enseguida la pusimos en contacto con la esférica del electroscopio. Repetimos este ultimo paso pero ahora utilizando la esfera hueca. Pudimos observar que la esferita quedo cargada con cargas negativas que se generaron en la barra por frotamiento pues al frotarla la barra de acrílico le cedió electrones a el paño. posteriormente al acercar esferita maciza esta al electroscopio se vio como se separaban las laminitas, una vez haciendo esta se descargo la bolita y al acercarla a la esfera hueca ya no paso nada pues tanto la esferita como la esfera hueca tenia cargas neutras.
b) Repetimos el experimento con la barra de vidrio y vimos el fenómeno pero al pareces la carga fue menos y al acercar la barra a la esferita esta ya no se le adhería o atraía con la misma intensidad y lo mismo paso con el electroscopio, pues las laminitas ya no se levantaron por completo.
En conclusión podemos decir que dependiendo el grado o intensidad en que se electrizan los materiales depende del material y sus características, en esencial si son conductores, no conductores o semiconductores. Pues los primeros son menos fácil que se electricen pues al ser conductores se electrizan por completo en todo s volumen e incluso pueden transmitirle esa carga al soporte en el que se encuentran, mientras que en los no conductores o aislantes se puede electrizar cualquier área de esta pues por sus propiedades los electrones adheridos o faltantes serán en esa pequeña porción.
Electrización por inducción: 
La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. 
a) Tomamos una barra de acrílico previamente cargada por frotamiento y la aproximamos a unos 3cm de la esfera metálica con base aislante, como muestra la figura, evitando el contacto. Luego tomamos el electroscopio y lo pusimos en contacto con la región B de la esfera metálica sin retirar la barra de las proximidades de la misma figura con ello pudimos ver que al frotar la barra de acrílico con el paño le quitamos los electrones positivos cargando por completo la barra de acrílico de electrones negativos, luego al momento de poner el electroscopio a la esfera hueca hacemos que se transfiera la carga negativa al electroscopio dejando así el electroscopio cargado, es decir, tanto la barra como la esfera hueva y el electroscopio han sido cargados a través de la electrización por inducción. Luego retiramos el electroscopio de la esfera hueva y ahora solo acercamos la barra al electroscopio y se observaba como aun seguía cargada la barra. 
Lo anterior nos dice que la carga de la barra es negativa al igual que la los electrones que aparecen en la sección b y así después de retirar el electroscopio de la esfera esta ha quedado cargada con cargas negativas y positiva, es decir quedo cargado por inducción.
 Existencia de dos tipos de carga eléctrica.
 Para demostrar que al frotar los cuerpos se obtienen 2 tipos de cargas diferentes y que si son iguales se repelen y si son iguales se atraen realizamos lo siguiente:
a) Suspendimos una barra de PVC (previamente frotada con lana), del péndulo electrostático, por medio del gancho para barras; y a continuación frotamos otra barra de ebonita con lana y acercamos las dos partes frotadas de ambas barras. Al hacer esto las barras se atraían porque las cargas de los materiales eran diferentes.
b) Frotamos una barra de vidrio y la acércanos a la parte frotada previamente de la barra de acrílico suspendida del péndulo electrostático y estas se repelieron o se rechazaban por que las cargas eran iguales. 
CUESTIONARIO
1. ¿Cómo interpreta el principio de la conservación de la carga eléctrica, cuando interacción dos cuerpos al ser frotados?
El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total de un sistema aislado se conserva.
En un proceso de electrización, el número total de protones y electrones no se altera y sólo hay una separación de las cargas eléctricas. Por tanto, no hay destrucción ni creación de carga eléctrica, es decir, la carga total se conserva
2. ¿Qué sucede cuando se toca una barra electrizada para descargarla? Explique detalladamente usando figuras.
Como el cuerpo humano es conductor las cargas pasan de la barra al cuerpo humano.
3. Describa al electroscopio y explique como funciona.
Un electroscopio,es un instrumento que sirve para revelar la presencia de cargas eléctricas. El electroscopio se puede cargar tocando el botón superior con un cuerpo cargado. Al acercar un objeto electrizado a la esfera, la varilla se electrifica y las laminillas cargadas con igual signo que el objeto se repelen, siendo su divergencia una medida de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera y las láminas, al perder la polarización, vuelven a su posición normal.
4. Si la esfera metálica hueca que usa en los experimentos estuviese construida con material aislante, ¿se podría cargar usando el método de electrización por inducción?
No porque la esfera tendría que ser forzosamente tocada o frotada para que se cargue. Pues si después de cargar la esfera cogemos una lámina metálica, aislada con un mango de vidrio, y tocamos el interior de la esfera metálica, observaremos que la lámina no se carga, puesto que no atrae al péndulo. Si tocamos por el exterior de la esfera observaremos que la lámina se carga, puesto que ya atrae al péndulo de saúco. Con esto se prueba que las cargas se distribuyen en la superficie de la esfera.
5. De los diferentes cuerpos utilizados en los experimentos, ¿cuáles son malos conductores y cuáles son buenos conductores y porqué?
En este caso los mejores conductores son los aisladores y los metales no los son por ser buenos conductores. En los materiales conductores las cargas pueden moverse libremente a través del material, mientras en los aisladores no. Pero a pesar de la cualidad de los aisladores, no existe un aislador perfecto. Pero hay materiales que aíslan en grados muy altos en comparación de los metales. Hay unos materiales llamados semiconductores que son el eslabón intermedio entre los conductores y los aisladores. De estos materiales son ampliamente conocidos los elementos silicio y germanio. En estos materiales la conductividad puede aumentarse agregando cantidades de otros elementos. 
Es por ello que dentro de nuestro experimento encontré el siguiente orden que va desde el mayor conductor hasta el menos conductor
1.- Barra de Ebonita
2.- Tubo de PVC
3.- Barra de Acrílico
4.-Barra de Vidrio
5.-Barra de Madera
6.-Barra de Metal
6. De lo observado en su experimento de que existen dos tipos de carga, ¿a qué ley cualitativa nos conduce? Explique.
La fuerza de atracción, o rechazo, entre dos cargas puntiformes, separadas por una distancia r está dada por la ecuación, 
  Donde F representa a la fuerza, k, a una constante, y q1 y q2 a las cargas
7. Con los materiales e instrumentos usados en la práctica, ¿cómo se podría comprobar si un cuerpo es conductor o aislador por medio de un experimento?
Se podría comprobar al electrizar los materiales por frotamiento y al acercarlos al electroscopio, pues entre mas conductores sean menos se electrizaran y entre mas aislantes sean se electrizaran localmente con una mayor intensidad.
8. Una barra de vidrio está cargada positivamente:
a) si atrae a un objeto ¿se puede aseverar que el objeto está cargado negativamente? si pues cargas eléctricas diferentes se atraen
b)  si repele al objeto, ¿se puede aseverar que el objeto está cargado positivamente? si pues cargas eléctricas iguales se repelen,
Y esto se puede conocer por el principio de conservación de la carga.
9. Se afirma que una barra aislada tiene carga eléctrica, ¿cómo podría verificarlo y determinar el signo de esa carga utilizando los instrumentos y materiales con que se cuenta?
Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen signos opuestos.
Solo si conocemos el signo con el que está cargado el electroscopio podemos conocer la carga de los objetos que se acercan.
11. Si acerca una barra de poliesterina cargada a una esfera metálica sin hacer contacto, describa por medio de un dibujo, la distribución de cargas que se tienen ahora en la barra y en la esfera metálica.
12. Explique la diferencia, si existe, entre inducción de carga y carga por inducción.
 Un objeto con carga puede atraer a un objeto metálico sin carga (carga neta = cero). No es que el objeto metálico no tenga carga. Tiene mucha carga. Lo que pasa es que tiene igual cantidad de carga negativa que positiva. En un conductor la carga negativa se puede mover fácilmente alejándose de la carga negativa del otro objeto. Eso deja un exceso de carga positiva en el extremo cercano al otro objeto. A este efecto se le llama “inducción de carga”. 
La carga por inducción es otro fenómeno, pues la inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Cuando permitimos que las cargas salgan de un conductor por contacto, decimos que lo estamos poniendo a tierra. Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga por inducción. La parte inferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga positiva en la superficie terrestre.
.: C O N C L U S I O N E S :.
Con esta practica aprendimos a cargar eléctricamente los cuerpos, además de los procedimientos que existen para ello como lo son; la electrización por frotamiento, contacto e inducción, esto me provoco en lo particular gran interés pues conocí parte de las causas que originan estos fenómenos.
También aprendí que ninguna carga se crea ni se elimina, simplemente cambian de cuerpos provocando que estos se atraigan o se repelan, si son cargas diferentes o iguales segun sea el caso.
.: B I B L I O G R A F Í A :.
LIBRO
AUTOR: Serway, Raymond A.
TITULO DEL LIBRO: Física para ciencias e ingenierías (Sexta Edición)
TEMA CONSULTADO: Campos eléctricos
PAGINAS CONSULTADAS: 2 - 8
EDITORIAL Y EDICIÓN: Thomson, 2005