Download tipos de carga electrica

INFORME DE LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°1
FUERZA ELECTROESTATICA
PRESENTADO POR:
ANDRES CAMILO GONZALEZ OTERO
ROBINSON FELIPE CONTRERAS GUERRERO
LIC. JUAN PACHECO FERNANDEZ
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS
VALLEDUPAR – CESAR
GRUPO: 10
2015
TABLA DE CONTENIDO
o PRESENTACION
o OBJETIVOS
o MATERIALES
o MARCO TEORICO
o PROCEDIMIENTO
o PREGUNTAS PARA EL ANALISIS
o ANALSIS Y RESULTADOS
o CONCLUSION
o BIBLIOGRAFIA
1. PRESENTACION
Los antiguos griegos ya sabían que al frotar ámbar con una piel, esta adquiría la
propiedad de atraer cuerpos ligeros tales como trozos de paja y pequeñas semillas,
fenómeno éste descubierto por el filósofo griego Tales de Mileto hace cerca de 2500
años.
Casi 2000 años después el médico inglés William Gilbert observó que
algunos otros materiales se comportan como el ámbar al frotarlos y que la atracción
que ejercen se manifiesta sobre cualquier otro cuerpo, aun cuando no sea ligero.
Como la designación griega correspondiente al ámbar es elektron, Gilbert comenzó
a utilizar el término "eléctrico" para referirse a todo material que se comportaba
como aquél, lo que derivó
en los términos electricidad y carga eléctrica. Sin
embargo, fue sólo hacia mediados del siglo XIX que estas observaciones fueron
planteadas formalmente, gracias a los experimentos sobre la electrólisis que realizó
Faraday hacia 1833 y que le permitieron descubrir la relación entre la electricidad y
la materia.
En al siguiente laboratorio buscaremos comprobar, de forma similar a los antiguos
griegos, todas las características de las cargas eléctricas y cómo influyen la fuerza
electroestática en los diferentes materiales.
2. OBJETIVO GENERAL
Cargar cuerpos eléctricamente por frotamiento por frotamiento y observar la fuerza
entre cuerpos cargados eléctricamente y además, determinar si un cuerpo posee
carga eléctrica usando el electroscopio, observando el comportamiento de las
cargas estáticas.
3. MATERIALES
o 2 Barras de baquelita o PVC
o 2 Barras de vidrio
o 2 Barras metálicas
o 2 Pivotes para frotación
o 2 Paños de seda para frotar
o 1 Electroscopio
MARCO TEORICO
 CONCEPTOS BASICOS
ELECTRICIDAD:
Es la rama de la física que estudia los fenómenos originados por la existencia de
cargas eléctricas en la materia y por la interacción de las mismas.
CARGA ELECTRICA:
Los átomos constan de un núcleo, en el que se localizan los protones y neutrones,
y una corteza externa donde se sitúan los electrones. El protón y el electrón tienen
una propiedad denominada carga eléctrica. La carga eléctrica es una propiedad de
la materia que permite cuantificar la pérdida o ganancia de electrones.
No obstante, la unidad de carga eléctrica en el SI (sistema internacional) es el
Culombio (c) en honor al Físico e Ingeniero militar Charles Augustin Coulomb (1736
- 1806); este francés fue el primero en explicar de forma matemática la ley de
atracción de las cargas. La carga eléctrica del electrón es de 𝑞𝑒 = −1,6 ∙ 10−19 𝑐.
TIPOS DE CARGA ELECTRICA:
La carga eléctrica puede clasificarse como carga eléctrica positiva y carga eléctrica
negativa.
Un objeto es eléctricamente neutro si sus átomos tienen tantas cargas eléctricas
positivas como negativas. Un objeto tiene carga positiva o está cargado
positivamente cuando algunos de sus átomos han cedido electrones y tiene carga
negativa o está cargado negativamente cuando alguno de sus átomos ha recibido
electrones de otros átomos. De ello se deduce que la cantidad de carga eléctrica
que tiene cualquier objeto es un múltiplo entero de la carga del electrón.
Cuando un objeto adquiere carga eléctrica no intervienen en los procesos ni los
protones ni los neutrones.
INTERACCION ENTRE CARGAS ELECTRICAS:
La carga eléctrica se puede transferir de un cuerpo a otro; por lo general un cuerpo
con exceso de carga positiva cede electrones a otro, cargándolo negativamente.
Experimentos simples permiten deducir las siguientes propiedades relativas a las
interacciones eléctricas. Las interacciones entre cargas eléctricas pueden ser
atractivas o repulsivas, es decir, cargas del mismo signo se repelen y cargas de
signo contrario se atraen. La carga eléctrica neta de un cuerpo es la suma
algebraica de sus cargas positivas y negativas; un cuerpo que tiene cantidades
iguales de electricidad positiva y negativa (carga neta cero) se dice que es
eléctricamente neutro.
Tipo de interacción (atractiva o repulsiva) entre
Cargas de igual y distinta naturaleza.
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas quitándole o entregándole
electrones, se dice que ha sido cargado eléctricamente.
Existen dos formas de cargar eléctricamente un cuerpo: por contacto y por
inducción.
La carga por contacto, se produce cuando al frotar un cuerpo cargado
negativamente con otro neutro, algunos electrones se ceden de un cuerpo al otro,
quedando este cargado negativamente.
La carga por inducción, sucede de manera similar, pero sin que haya contacto
entre los cuerpos, debido a los efectos de la fuerza eléctrica, un cuerpo cargado
negativamente en las proximidades de un neutro atraerá hacia si a las cargas
positivas.
CONDUCTORES Y ASILANTES:
La electricidad es una forma de energía que se puede trasmitir de un punto a otro.
Todos los cuerpos presentan esta característica, que es propia de las partículas que
lo forman, pero algunos la trasmiten mejor que otros.
Los cuerpos, según su capacidad de trasmisión de la corriente eléctrica, son
clasificados en conductores, aisladores.
Conductores: son aquellos materiales donde los electrones pueden moverse
libremente, permitiendo que los atraviese el flujo de la corriente o de cargas
eléctricas en movimiento. Ejemplos de materiales conductores: los metales, el
grafito, las sales, el agua, la tierra, el cuerpo humano etc.
Aislantes: son aquellos materiales donde los electrones no pueden moverse
libremente y por consiguiente no conducen la electricidad. Ejemplos de materiales
Aislantes o Dieléctricos: el ámbar (resina vegetal fósil de color pardo amarillento), el
caucho, la madera, el vidrio, los plásticos, la porcelana, etc.
ELECTROSCOPIO
Es un instrumento de prueba que se usa para comprobar si un cuerpo se encuentra
cargado o no de electricidad, así como también para identificar el tipo de carga que
éste posee.
4. PROCEDIMIENTO
4.1 Frote 2 barras de baquelita o PVC con el paño de lana y dos barras de
vidrio con un paño de seda. Coloque una de las barras frotadas de PVC sobre
uno de los pivotes y una de las barras de vidrio sobre el otro pivote y
acérqueles, a cada una de ellas, primero la barra de vidrio frotada y luego la
otra barra de PVC. Tome nota de lo observado.
OBSERVACIONES
 PVC + PVC
Se tomaron los tubos de PVC y se frotaron cada una respectivamente con el paño
de lana, luego colocamos uno de los tubos en el pivote y acercamos el tobo de PVC.
Pudimos observar una repulsión rápida entre ambos tubos. Esto se da a que el
frotamiento produjo una transferencia de electrones del paño de lana a su cada uno
de los tubos de PVC, haciendo que estos quedaran cargados negativamente debido
al exceso de electrones y se produce una fuerza de repulsión.
 PVC + METAL
Se tomaron el tubo PVC y de metal, se frotaron con el paño de lana cada uno
respectivamente, colocamos el tubo de PVC en el pivote y luego procedimos a
acercar el tubo de PVC. Observamos una atracción del tubo de metal hacia el PVC
a una velocidad normal.
 PCV + VIDRIO
Se tomaron el tubo PVC y el de vidrio, se frotaron con el paño de lana cada uno
respectivamente, colocamos el tubo PVC en el pivote y acercamos el tubo PVC.
Observamos que los tubos se atrajeron, debido a esto podemos deducir que al frotar
el tubo PVC adquiere una carga negativa debido a los electrones que el paño de
lana le transfiere, y el vidrio adquiere carga positiva debido a los electrones que este
transfiere al paño de seda. Entonces, de acuerdo a las leyes de interacción, cargas
contrarias se atraen.
 VIDRIO + METAL
Se tomaron el tubo de vidrio y el de metal, se frotaron con el paño de seda cada uno
respectivamente, colocamos el tubo metal en el pivote y acercamos el tubo de vidrio.
Observamos una ligera atracción entre las barras.
 VIDRO + VIDRIO
Se tomaron los dos tubos de vidrio y se frotaron con el paño de seda cada uno
respectivamente, colocamos uno de los tubos de vidrio en el pivote y acercamos el
otro tubo. Observamos que se produjo una repulsión muy leve entre las barras
debido a que la frotación realizada a los tubos, produjo que ambos se cargaran
positivamente dado que los electrones se transfieran de las barras de vidrio al paño
de seda.
 METAL + METAL
Se tomaron ambos tubos de metal y se frotaron con el paño de seda cada uno
respectivamente, colocamos uno de los tubos en de metal en el pivote y acercamos
el otro tubo. Observamos que no hubo ningún tipo de reacción debido que ambos
tubos quedaron con una carga neutra y por esta razón no una interacción eléctrica
entre ellas.
4.2 Acerque el plato del electroscopio a cada una de las barras frotadas.
Observe si hay deflexión en su hojilla.
OBSERCANCIONES
TUBO DE PVC
Se tomó el tubo PVC y se froto con el paño de seda, luego procedimos a acercar el
tubo al electroscopio. Observamos que se da una deflexión en la hojilla del
electroscopio ya que la seda transfiere los electrones al tubo de PVC, adquiero así
una carga eléctrica negativa.
TUBO DE METAL
Se tomó el tubo de metal y se froto con el paño de seda, luego procedimos a acercar
el tubo de metal al electroscopio. Observamos que el tubo de metal no produjo
ningún tipo de reacción, es decir, que no tuvo ningún efecto en el electroscopio.
Esto se debe a que el metal es un material conductor.
TUBO DE VIDRIO
Se tomó el tubo de vidrio y se froto con el paño de seda, luego procedimos a acercar
el tubo de vidrio al electroscopio. Observamos la reacción en el electroscopio
debido que la barra de vidrio adquirió una carga eléctrica positiva debido a los
electrones que transfirió a la seda durante el frotamiento.
 PREGUNTAS PARA EL ANALISIS
a) Explique a que se debe la atracción o repulsión de las barras
La atracción o repulsión de la barra se debe al frotamiento realizado, ya que se
cargan positiva o negativamente. Si ambas barras obtienen cargas positivas o
negativas se va a dar una fuerza de repulsión y si las barras obtienen diferentes
tipos de carga eléctrica, estas experimentaran fuerza de atracción.
b) ¿Qué puede decir sobre los tipos de carga que aparecen sobre las
barras de PVC y de vidrio?
Al realizar el frotamiento de la barra de PVC se puede concluir que se cargó
negativamente por ser frotada con la lana, en esta caso la lana le transfiere
electrones al PVC y queda cargada negativamente y con la barra de vidrio queda
cargada positivamente debido a que fue frotada con seda y entonces el vidrio le
transfiere electrones a la seda, quedando con deficiencia de carga negativa y la
barra de vidrio queda con carga positiva.
c) ¿De qué tipo es la carga que aparece en la hojilla del electroscopio al
acercarle un cuerpo cargado?
El tipo de carga eléctrica que aparece en la hojilla del electroscopio cuando se le
acerca un cuerpo cargado depende de la atracción o repulsión de su hojilla. Si esta
se separa el electroscopio y el cuerpo tienen el mismo tipo de carga, si no se separa,
el electroscopio posee una carga y el cuerpo posee cargar contrarias o diferentes.
d) ¿Por qué las dos barras metálicas no interaccionan entre ellas, pero si
interaccionan con las barras de baquelita o de vidrio?
Las barras de metales no interactúan entre ellas porque el metal es un gran
conductor de electricidad, es decir, que los electrones se mueven libremente en
ellas, y esta al ser un conductor pasaría por quien la esté sujetando, descargando
la barra.
e) La teoría afirma que sólo existen dos tipos de carga eléctrica (negativa
y positiva), esto implica que si un cuerpo A atrae eléctricamente a otro
cuerpo cargado B y también atrae a un tercer cuerpo cargado C,
entonces los cuerpos B y C deben repelerse eléctricamente. ¿Cómo se
explica entonces, que en el punto 3 del procedimiento, la barra metálica
se atrae con la barra de PVC frotada y con el de vidrio frotado pero las
barras de vidrio y PVC no se repelen si no que se atraen? ¿Falla la
teoría?
La teoría no falla
ya que el vidrio está cargado negativamente y el PVC
positivamente por esto se atraen, por tener cargas contrarias.
Mediante las cargas obtenidas por las barras, se atrae el tubo PVC se atrae con
carga negativa desplazando su carga positiva hacia el extremo de la interacción,
mientras la negativa se desplaza al extremo opuesto. Del mismo modo se atrae con
carga positiva (la del tubo del vidrio), desplazando su carga negativa hacia el
extremo de la interacción, mientras la positiva se desplaza al extremo opuesto.
5. ANÁLISIS Y RESULTADOS
Al realizar el laboratorio paso a paso con cada una de las barras podemos analizar
los tipos de fuerzas como podemos ver en la tabla 1.
BARRAS
FUERZAS
ATRACCION REPULSION NINGUNA

PVC + PVC
PVC + METAL

PVC + VIDRIO

VIDRIO + METAL


VIDRIO + VIDRIO

METAL + METAL
Tabla 1
El segundo procedimiento del laboratorio podemos analizar los siguientes
resultados en el electroscopio como podemos ver en la tabla 2.
BARRAS
MOVIMIENTOS EN EL ELECTROSCOPIO
SI
PVC


METAL
VIDRIO
NO

Tabla 2
Con la realización del laboratorio podemos decir que los cuerpos del mismo signo
de cargan tenderán a repelerse mientras que los cuerpos con signo de carga
contrario tendrían a atraerse, pero en algunos casos el cuerpo o el material como el
metal no tendrían ninguno de los fenómenos anteriores ya que al ser un materia
conductor se descargarían fácilmente al ser contacto con alguna parte del cuerpo,
en este caso nuestra mano. También podeos decir que un material con carga neutra
puede adquirir o no una carga neta positiva o negativa dependiendo del material
frotado. En el caso del electroscopio podemos darnos cuentas el efecto que pueden
tener las cargas eléctricas en este instrumento.
6. CONCLUSION
Con la realización del laboratorio conocimos y aprendimos acerca de las cargas
eléctricas (positivas y negativas). Con varios ejercicios realizados con diferentes
materiales nos condujeron a dos resultados fundamentales:
Las cargas iguales se repelen.
Cargas distintas se atraen.
Nos dimos cuenta de que hay materiales que cargan más que otros, esto depende
de las características de dichos cuerpos que pueden ser conductores como el metal
y aislantes como el vidrio, y los plásticos. De igual forma podemos decir que las
cargas eléctricas no se crean, sino que para adquirir cargas eléctricas consiste en
ceder electrones de un cuerpo a otro por diferentes métodos como por frotación,
inducción o por contacto. Entre los átomos se transfiere tan solo electrones, nunca
protones. Un cuerpo con carga negativa tiene un exceso de electrones, mientras
que un cuerpo con carga positiva le faltan electrones, a este fenómeno se le conoce
como electrización.
7. BIBLIOGRAFIA
Google libros: Física y Química 1º Bachillerato
o
By Dulce María Andrés Cabrerizo, Juan Luis Antón Bozal, Javier Barrio Pérez
Física para la ciencia y la tecnología, Volume 2
o
By Paul Allen Tipler, Gene Mosca
La fisica y el mundo natural – grado 11. Autor: Lic. Gustavo Afolfo Cuello Rangel
o https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica
o http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/fuerz
a_electr.html
o http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad_cargas_InteraccionEjercicio
s.html
o http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/intro
_electro.html
o http://berenice-aguilar.blogspot.com.co/2012/06/carga-electrica-einteraccion-entre.html