LAB1 - Universidad Libre

UNIVERSIDAD LIBRE DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
GUÍAS DE TRABAJO DE LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
TEMA: ESTUDIO DE LAS CARGAS ELÉCTRICAS
OBJETIVOS:
1. Identificar la naturaleza de las cargas eléctricas
2. Estudiar el fenómeno de la inducción electrostática.
3. Estudiar el funcionamiento y utilizar el electroscopio como instrumento detector de
cargas eléctricas.
INFORMACIÓN TEÓRICA RELACIONADA:
Cuando se frota los pies en una alfombra en un día seco, puede suceder que si toca
a otra persona, sienta una sacudida eléctrica; cuando se peina el cabello seco,
puede escuchar chasquidos, si se quita una camisa de nylon en un cuarto oscuro,
puede ver destellos luminosos en la tela. Todos estos fenómenos son evidencias de
la naturaleza eléctrica de la materia. Nuestro cuerpo, el peine, el cabello y la camisa
de nylon adquieren una carga eléctrica al ser frotados contra otra clase de material.
Es decir, cuando se frotan entre sí dos cuerpos de diferente naturaleza, se produce
una alteración en sus propiedades físicas. Se dice que tales cuerpos se han
electrizado.
¿Qué clases de cargas eléctricas existen? ¿Cómo actúan entre sí las cargas
eléctricas?, ¿Cómo puede saber la naturaleza de la carga eléctrica que contiene un
objeto? Estas son preguntas que podrá contestar después de llevar a cabo ésta
práctica.
EQUIPO:
Tiras de plástico vinílico (bolsas para envoltura); acetato; barra de ebonita; barra de
plexiglás; borne aislado; péndulo electrostático; piel de gato; electroscopio.
A: NATURALEZA DE LA CARGA ELÉCTRICA
En los experimentos que siguen, se recomienda: (frotar la barra de ebonita con la piel
de gato y la barra de plexiglás con el papel de acetato).
PROCESO:
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1.- Frotar la barra de ebonita con la piel de gato acercarla a pequeños trocitos de
papel colocados sobre la mesa. Repetir lo mismo después de frotar la barra de
plexiglás con el acetato. Escriba sus observaciones.
2.- Montar el péndulo electrostático como lo indica la (Fig. 1), acercar a la bolita la
barra de ebonita electrizada. Observar y anotar lo que sucede antes y después
del contacto con la bolita.
3.- Descargar la bolita tocándola con la mano. Repetir el experimento anterior con la
barra de plexiglás.
4.- Tocar la bolita con la barra de ebonita cargada. Enseguida, acercar la barra de
plexiglás. Observar lo que sucede.
5.- Cargar la bolita del péndulo con la barra de ebonita. A continuación cargar la otra
bolita con la misma barra y acercarlas entre sí (Fig.2) observar lo que sucede.
6.- Repetir el punto anterior, pero ahora con la barra de plexiglás.
7.- Cargar una bolita con la barra de plexiglás (positiva) y la otra con la barra de
ebonita (negativa. Acercarlas lentamente y observar lo que sucede.
8.- Benjamín Franklin, llamó a la carga del plexiglás positiva a la carga de la
ebonita, negativa. Ahora por comparación, podrá conocer la naturaleza de la
carga que adquieren diferentes materiales frotados; ensaye con algunos objetos,
como barras de ebonita frotadas con lana; el peine, después de peinarse
vigorosamente con él; un lápiz de madera; un bolígrafo de plástico; una barra de
vidrio; o cualquier otro material. Escriba los resultados de su trabajo informando
en cada caso, que frotó y con qué lo frotó; si hubo atracción o repulsión.
9.- Haga una discusión sobre: las clases de electricidad, el comportamiento de los
cuerpos cargados, el efecto de los cuerpos cargados sobre los neutros y
consultar la teoría que usan los científicos para explicar el comportamiento de los
cuerpos cargados.
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B: EL ELCTROSCOPIO
PROCESO:
1.- 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. Hágalo ahora con una
barra de plástico o de ebonita, cargada
eléctricamente; Haga comentarios sobre:
¿qué les pasa a las hojas del
electroscopio?, ¿Con qué tipo de carga
está cargado?, ¿Cómo desciende la carga
desde el botón hasta las hojas?, ¿Son
conductoras o aislantes las hojas?
2.- Para descargar el electroscopio, toque
el botón superior con el dedo. El cuerpo
humano, ¿es conductor o aislador?
3.- Cargue el electroscopio, de manera que
las hojas queden solo un poco separadas;
acerque al botón pero sin llegar a tocarlo,
un objeto cargado negativamente. ¿Qué
sucede? Acerque al botón pero sin tocarlo, un objeto cargado positivamente.
¿Qué sucede? Haga sus comentarios.
4.- Frote solamente un extremo de un bolígrafo de plástico o de la barra de ebonita.
Acerque éste extremo al electroscopio y después el otro. ¿Qué es lo que se
observa?, ¿El plástico y la ebonita son conductores o aislantes?, ¿Por qué?
5.- Este paso se debe llevar a cabo en el orden en que se describe a continuación o
no se obtendrán resultados.
a) Cargue una barra de ebonita o de plástico, y sosténgala en una mano.
b) Ponga un dedo de la otra mano en el botón de un electroscopio descargado.
c) Sin llegar a tocarlo, acerque la barra cargada al botón.
d) Aleje ahora el dedo del botón.
e) Aleje la barra del botón. Si en éste punto las hojas del electroscopio se
separan, demostrando que están cargadas, el experimento se ha hecho
correctamente. En caso contrario, hay que repetir los pasos.
La carga del electroscopio, ¿es positiva o negativa? Conteste esta pregunta,
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sólo después de haber probado el electroscopio de alguna manera. Describa
la prueba hecha y los resultados obtenidos.
DISCUSIÓN, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES:
1.- Teniendo en cuenta las observaciones hechas, ¿qué materiales son buenos
aisladores?
2.- Consulte las formas de cargar un cuerpo: Conducción, Inducción, Contacto, Etc.
3.- Por medio de la teoría electrónica, explique como adquiere el electroscopio una
carga negativa por conducción.
4.- Por medio de la teoría electrónica, explique como adquiere el electroscopio, una
carga positiva por conducción.
5.- Si un electroscopio, está cargado positivamente, teniendo las hojas parcialmente
abiertas, ¿qué les sucede cuando se acerca una barra cargada positivamente al
botón? Explique la respuesta por medio de la teoría electrónica.
BIBLIOGRAFÍA:
HILL, Faith y STOLLBERG, Robert. Laboratorio de Física Fundamentos y Fronteras.
Publicaciones Cultural S.A. 1975.
GIL, Salvador y RODRIGUEZ Eduardo. Física Re-Creativa (Experimentos de Física,
Usando nuevas Tecnologías). Prentice Hall. 2001.
HEWITT, Paúl G. Física Conceptual. Pearson Educación. 1999.
FRISH, S. y TIMOREVA, A. Curso de Física General. Tomo 2. Editorial MIR Moscú.
1968.
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