Informe 2019 Electromagnetismo (1) 3p261g

ELECTROSTÁTICA

LIZETH DAYANNA ESPINEL VACCA ELIANA ALVARADO LOPEZ

FUNDACION UNIVERSITARIA DE SAN GIL- UNISANGIL PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA YOPAL-CASANARE 2019

ELECTROSTATICA

LIZETH DAYANNA ESPINEL VACCA ELIANA ALVARADO LOPEZ

DOCENTE FERNANDO PARRADO

FUNDACION UNIVERSITARIA DE SAN GIL- UNISANGIL PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERIA YOPAL-CASANARE 2019

TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO .......................................................................... 3 1. INTRODUCCIÓN .................................................................................. 4 2.

OBJETIVOS ..................................................................................... 5

2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................ 5 3.

MARCO TEÓRICO. .......................................................................... 6

4. MATERIALES ………………………………………………………………7 5. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO………...………………………8 5.1

Procedimiento N°1. Bombas con cargas electricas……..…………..9

5.2 Procedimiento N°2. Pendulo electrostatico…………………………133 5.3

Procedimiento N°3 Campos magnéticos de imanes rectos……….14

5.4

Procedimiento N°4. Generador de Van der Graff........................... 15

5.5 Procedimiento N°5.Ejercicio de simulación…………………………...18 6.

CUESTIONARIO ............................................................................ 20

7.

CONCLUSIONES. .......................................................................... 21

8.

BIBLIOGRAFIA ............................................................................... 22

1. INTRODUCCIÓN

La palabra “electricidad” quizás evoque la imagen de tecnología moderna compleja: luces, motores, electrónica y computadoras. Pero en realidad, la fuerza eléctrica desempeña un papel aún más profundo en nuestras vidas. De acuerdo con la teoría atómica, las fuerzas eléctricas entre átomos y moléculas son las responsables de mantenerlos unidos para formar líquidos y sólidos, además de que las fuerzas eléctricas también están implicadas en los procesos metabólicos que ocurren en el interior de nuestros cuerpos.A continuación, se van a realizar actividades donde se identifican los principios de electrostática, se evalúan sus propiedades y como se aplican en las actividades cotidianas.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

 Verificar que al colocar en o dos sustancias sólidas, por frotamiento se producen un intercambio de electrones entre ellas.  Verificar la reacción de dos esferas de icopor suspendidas de un mismo punto, cuando se encuentra en un campo de inducción eléctrica.  Verificar el comportamiento de fragmentos de papel expuestos ante un material aislante cargado por frotamiento, y compararlo con un material conductor.  Comprobar la existencia de dos tipos de naturaleza eléctrica.

3. MARCO TEÓRICO.

ELECTROSTÁTICA El conocimiento de la electricidad estática o en “reposo” se remonta a la antigua Grecia. Donde se sabía que el ámbar (cuyo nombre griego es “electrón”, de aquí la palabra electricidad) después de ser frotado podía atraer objetos pequeños y livianos. Solo hacia finales del siglo XVI, el físico William Gilbert experimento con otros materiales aislantes que adquirían la misma propiedad del ámbar. Sin embargo, había otros cuerpos que no cumplían con esta característica, es decir, no conservan la carga eléctrica; esto dio pie a la primera clasificación de materiales en buenos y malos conductores. Por convección se ha establecido que existen dos cargas: una positiva la que se genera al frotar una barra de vidrio, y una negativa, generada al frotar una barra ebonita. Varios científicos continuaron con las investigaciones de Gilbert, y entre otras conclusiones establecieron. a. Las cargas del mismo nombre se repelen y las del nombre contrario se atraen. b. Las cargas eléctricas se trasmiten de un cuerpo a otro por o, que dando cargado el segundo cuerpo con la electricidad del mismo nombre. c. Si un cuerpo en estado neutro se aproxima a un cuerpo cargado, el cuerpo neutro tiende a polarizarse de forma seméjate a un imán. d. La acción a distancia entre un cuerpo electrizado y uno neutro se explica itiendo la existencia de una energía circundante, representada generalmente por “líneas de fuerza”. e. La carga de un cuerpo conductor aislado se localiza en su superficie distribuyéndose uniformemente sobre planos o superficies esféricas o acumulación en puntas o aristas.

4. MATERIALES. CANTIDAD

DESCRIPCIÓN

1 2

Barra electrostática

1

Barra de hierro

1

Tira de lana (1m)

1

Papel de cuaderno o servilleta

1

Base soporte varillas

1

Nuez doble

2

Varillas de 30cm

2

Esferas de icopor (3-4 cm diamentro)

1

Imán rectangular

1 1 1

Bombas de colores

Limadura de hierro Aguja e hilo Papel aluminio (un recorte)

5. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO.

5.1

Procedimiento N°1. Bombas con carga eléctrica.

 Se procede a frotar la barra electrostática con la lana, y se acerca al papel previamente picado registre sus observaciones.  Luego coja una bomba inflada y frótela por un buen tiempo con la lana, acérquela al papel picado (elabore sus conclusiones). 

Repita el proceso con la barra de hierro.



En el siguiente experimento tome dos bombas y frote una de ellas con la lana y la otra con el cabello para  cargarlas con electricidad, el siguiente paso es acercar las bombas cargadas registre sus observaciones.

OBSERVACIONES:

Pudimos observar que al frotar la barra electrostática con la lana esta se carga negativamente y al pasarla por el papel lo atrae.

OBSERVACIONES: De igual manera la bomba se carga la bomba se carga negativamente y atrae el papel.

OBSERVACIONES:

Al momento de realizar esta prueba la barra fue frotada con suficiente presión y tiempo contra la lana en repetidas ocasiones, pero aunque este material (varilla) es un excelente conductor. En el momento de acercarlo al papel picado este no se levantó y no se evidenció ninguna atracción de cargas.

OBSERVACIONES: Al frotar las bombas una con la lana y la otra con la cabeza estas se cargan negativamente esto provoca que al acercarlas se repelen.

5.2 Procedimiento N°2. PENSULO ELECTROSTÁTICO.

Realizamos el montaje que muestra la figura 1. Se frota la barra electrostática con la lana y se aproxima a las esferas de icopor. Luego frote la bomba con el cabello y repita la operación. Registre sus observaciones.

Figura 1.

OBSERVACIONES: La barra con la lana se carga mediante la fricción con otro material y este le sede electrones los cuales poseen la misma carga de las bolas de icopor y por eso existen fuerzas de repulsión entre ellos.

5.3 Procedimiento N°3. CAMPOS MAGNETICO DE IMANES RECTOS.

Una vez dispuesto el imán recto debajo de la lámina de acrílico se polvorea lentamente la limadura sobre la superficie de la lámina.

Observar las líneas de campo magnético enfrentando los imanes con diferente polaridad, luego con igual polaridad realice el dibujo para cada caso. Repita el procedimiento anterior esta vez coloque los imanes en paralelo en el mismo sentido, y luego en sentido contrario registre sus observaciones.

5.4

Procedimiento N°4. GENERADOR DE VAN DER GRAFF

El generador de Van Der Graf es una máquina que almacena carga eléctrica en una gran esfera conductora hueca gracias a la fricción que produce una correa sobre unos peines metálicos. Las cargas son transportadas por el peine conectado a la esfera hasta ésta donde se comienzan a acumular. Un generador de Van Der Graff es lo que se conoce como fuente de corriente o de intensidad. Es decir, una fuente que provoca una intensidad determinada y que hace que ésta no varíe con el tiempo. Es justamente lo contrario a una pila o cualquier otro tipo de batería que son fuentes de tensión, y lo que hacen es proporciona una diferencia de potencial constante.

PROCEDIMIENTO A.

1. Encienda el generador de Van Der Graff y ubíquese sobre la superficie aislante.(fig.1). Acerque el antebrazo a la esfera metálica. (fig.2). Acerque una aguja enhebrada por hilo a la superficie metálica. (fig.3). A. ¿Qué sucede? RTA: la aguja se mueve ya que ha adquirido fuerza electrostática del generador. B. A qué se debe este fenómeno? RTA: Al rozamiento que hay entre la correa con los peines. C. ¿Qué genera dicho fenómeno? RTA: genera electricidad estática que atrae a varios objetos con propiedades específicas.

FIG.1

FIG.2

FIG.3

2. Coloque trozos de papel aluminio sobre la esfera cargada. Repite lo mismo con trozos de servilletas o papel. (FIG.4) A. ¿Qué sucede? RTA: Los pedazos de papel se repelen de la esfera esto a que ellos poseen carga diferente a la de la esfera y por eso no se atraen. B.

Explique el fenómeno observado.

RTA: Al poner los pedazos d aluminio estos contiene químicamente ciertas propiedades que los hacen poseer cargas negativas que lo cargan negativamente y al estar cerca de las cargas negativas que genera la esfera pues estos se repelan.

PROCEDIMIENTO B.

1. Ubíquese sobre la superficie aislante y coloque su mano sobre la esfera metálica. Espere mínimo un minuto: A. ¿Qué sucede? RTA: No se siente ningún impulso de corriente ya que tenemos la mano en o sobre el aislante. El aislante recoge la electricidad que se produce y la almacena evitando que llegue al nuestro cuerpo. B. ¿A qué se debe este fenómeno? RTA: A que los aislantes no contienen mucho flujo d electrones en sus átomos y por eso ellos no se excitan sino que atraen los demás electrones y evita que pases al cuerpo. C. ¿Por qué se ve afectada esa zona corporal? RTA: debido a la descompensación de energía que ha atrapado el campo eléctrico. Nuestro cuerpo contiene electrolitos que son partículas cargadas que están en nuestro cuerpo.

2. ¿Por qué esta acción no implica ningún peligro? RTA: por que el cuerpo no se expone directamente a la fuerza de la corriente eléctrica.

3. Explique por qué el cuerpo humano es un buen conductor. RTA: el cuerpo humano contiene muchos elementos dentro de ellos el hierro además contiene agua que es buen conductor y electrolitos que son sustancias cargadas con partículas de corriente y esto ocasiona que el cuerpo conduzca muy bien la electricidad.

5.5 PROCEDIMIENTO 5. EJERCICIO DE SIMUACION.

PROCEDIMIENTO. Simular el comportamiento de las fuerzas electrostáticas que ejercen tres cargas q2, q3, y q4 localizadas en las esquinas de un cuadrado y que actúan sobre una cuarta carga q1 localizada en la esquina inferior izquierda del mismo.  Realice la simulación de la fuerza entre Q1 y cada carga individual.  Realice la simulación de la fuerza sobre Q1 debido a las cargas Q3 y Q4.  Finalmente realice la simulación de las fuerzas sobre Q1 debido a Q2, Q3 y Q4.

6. CUESTIONARIO.

Realice su respectivo análisis en cada procedimiento y conteste las siguientes preguntas:  ¿Qué

es un campo eléctrico? De ejemplos de la vida cotidiana en los que se encuentren campos eléctricos.

Un campo eléctrico es un campo donde se propagan varias líneas de fuerza eléctrica atreves de la cuales fluyen electrones.

RTA:

Un ejemplo cuando dejamos un cable d electricidad sin cubrir y este toca el suelo allí se transmite un campo eléctrico al cual nos exponemos.  Defina, de ejemplos y diga en qué se diferencian los materiales conductores, semiconductores, aislantes y superconductores. RTA: cobre, silicio. Los materiales se diferencian según su constitución química, los conductores más que todo el metal tienes propiedades que les permite transmitir corriente eléctrica, los semiconductores almacenan una pequeña cantidad de corriente que luego usan para determinar diferentes funciones y los aislantes no permiten que haya paso de electricidad por el medio.

 Los

electrones libres en un metal son atraídos por gravedad hacia la Tierra. Entonces, ¿por qué no se asientan en el fondo del conductor, como los sedimentos en el fondo de un río?

RTA: Si empezasen a juntarse de cualquier lado. se repelerian mutuamente y volverían a separarse : así que ocupando TODO el volumen del conductor, es la forma de menor energía, y donde más lejos están uno del otro. Y la fuerza de gravedad no influye, porque es la menor de todas las fuerzas de la naturaleza: millones de veces más débil que esa repulsión eléctrica entre ellos, así que su efecto es simplemente despreciable, al igual que el efecto gravitatorio entre las partículas subatómicas.  Algunos de los electrones es un buen conductor (como el cobre) se mueven a rapideces de 106 m/s o más rápido ¿Por qué no escapan volando del conductor? RTA: Los electrones no podrían escapar de la red que conforma el sólido por las fuerzas interatómicas (las fuerzas entre las moléculas, las que mantienen unidos el sólido) que los mantiene ligados, y solo se mueven los de las capas o niveles externos, se alinean para dar lugar a una corriente eléctrica.

7. CONCLUSIONES.



Podemos decir que esta práctica conocimos la estática y como la aplicamos.



Conocimos diferente fuerzas eléctricas.



Aprendimos a simular un fenómeno en el simulador.



Existen fuerzas de atracción y repulsión.



Hay diferentes tipos y clases de materiales que contienen diferentes tipos de propiedades que son de amplia experiencia.



Gracias al frotamiento de superficies. La superficies seden o atraen electrones y estos quedan cargados eléctricamente.



La electricidad es un fenómeno grande que podemos sacar buen provecho para generar la energía sin dañar el medio ambiente.



Nuestro cabello también contiene un poco de electricidad y cuando frotamos un globo le cedemos esas cargas.

8. BIBLIOGRAFIA

 YOUNG, Hugh., FREEDMAN, Roger. Física Universitaria. Décimo segunda edición. México: Pearson Educación. 2009. Vol. 2.  Giancoli, D. C. (2009). Física: para ciencias e ingeniería con física moderna/Physics for scientists and engineers (No. 53). Pearson, Vol.2.  Serway, R. A., Jewett, J. W., Hernández, A. E. G., & López, E. F. (2009). Física para ciencias e ingeniería (7ªEd.). Thomson, Vol. 2.  CRISTANCHO, Fernando, FAJARDO Fabio. Física Experimental II. Mecánica e introducción a la física térmica.  Bogotá: Universidad Nacional de Colombia. 2003. Reimpresión 2009.  UNIVERSITY OF COLORADO. Phet. Interactive Simulations. Disponible en internet: http://phet.colorado.edu/.  [citado el 26/06/2018].