1.-Laboratorio Nº1:

Electrización

2.-Resumen:

Bueno en si lo que hicimos en práctica fue algo muy interesante, ya que se relata en este primer informe de física III: La Electrización, en la cual se evidenció, reconoció y explicó, lo que es la polarización y los procesos de electrización por frotación, inducción y contacto a través de la realización de varios experimentos electrostáticos, dicha práctica se la realizó en los laboratorios de Física en la Escuela de Ingeniería el día 01 de Octubre del 2013.

En la práctica, se quiso observar como a un cuerpo o cuerpos se le dota de propiedades eléctricas, en la cual consiste en cargarlo mediante frotación, contacto o inducción, el resultado que nos da es el tipo de carga que adquiere, que puede ser positiva o negativa, y en la práctica si son de diferente signos se atraen los cuerpos pero si son del mismo signo se repelen.Pero solo llegamos a ver el de frotación e inducción que hicimos con los globos y el papel aluminio.

Y ya terminando la práctica el profesor saco un experimento que hicieron los de agroindustrial, lo que nos sorprendió porque se utilizó la electricidad por inducción, para poder observar que por medio de un cable de corriente llevaba toda la carga de electrones lo que hacía que en el foco salieran unos rayos muy visibles. Lo que nos pareció algo muy bueno para nuestra práctica.

3.-Objetivos:

Analizar los fenómenos de acumulación de cargas eléctricas.

Verificar la existencia de las dos clases de carga eléctricas.

Cargar cuerpos por fricción, contacto e inducción.

Verificar el efecto de polarización.

4.-Fundamento Teórico:

Electrización: Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas, es decir, adquiere cargas eléctricas, se dice que ha sido electrizado.

La electrización es uno de los fenómenos que estudia la electrostática.

Para explicar cómo se origina la electricidad estática, hemos de considerar que la materia está hecha de átomos, y los átomos de partículas cargadas, un núcleo rodeado de una nube de electrones. Normalmente, la materia es neutra (no electrizada), tiene el mismo número descargas positivas y negativas. Algunos átomos tienen más facilidad para perder sus electrones que otros. Si un material tiende a perder algunos de sus

electrones cuando entra en contacto con otro, se dice que es más positivo en la serie Triboeléctrica. Si un material tiende a capturar electrones cuando entra en contacto con otro material, dicho material es más negativo en la serie triboeléctrica.

Un ejemplo de materiales ordenados de más positivo a más negativa es el siguiente:

Piel de conejo, vidrio, pelo humano, nylon, lana, seda, papel, algodón, madera, ámbar, polyester, poliuretano, vinilo (PVC), teflón.

El vidrio frotado con seda provoca una separación de las cargas porque ambos materiales ocupan posiciones distintas en la serie triboeléctrica, lo mismo se puede decir del ámbar y del vidrio. Cuando dos materiales no conductores entran en contacto uno de los materiales puede capturar electrones del otro material. La cantidad de carga depende de la naturaleza de los materiales (de su separación en la serie triboeléctrica), y del área de la superficie que entra en contacto. Otro de los factores que intervienen es el estado de las superficies, si son lisas o rugosas (entonces, la superficie de contacto es pequeña). La humedad o impurezas que contengan las superficies proporcionan un camino para que se recombinen las cargas. La presencia de impurezas en el aire tiene el mismo efecto que la humedad.

En la escuela hemos frotado el bolígrafo con nuestra ropa y hemos visto como atrae a trocitos de papeles. En las experiencias de aula, se frotan diversos materiales, vidrio con seda, cuero, etc. Se emplean bolitas de sauco electrizadas para mostrar las dos clases de cargas y sus interacciones.

De estos experimentos se concluye que: La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas denominadas positivas y

negativas. Los objetos no cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de carga. 

Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un exceso de carga positiva y el otro un exceso de carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en un sistema aislado la carga total o neta no cambia.

Los objetos cargados con carga del mismo signo, se repelen.

Los objetos cargados con cargas de distinto signo, se atraen.

Electricidad:

La palabra electricidad (del griego elektron, cuyo significado es ámbar) es un fenómeno físico relacionado con la presencia y flujo de carga eléctrica.

Al igual que la masa, la carga eléctrica es una propiedad inherente a la materia e inseparable de ella, causante de las interacciones eléctricas y magnéticas que se manifiestan mediante atracción y repulsiones, La carga eléctrica está asociada con partículas que construyen el átomo: el electrón y el protón.

La carga eléctrica elemental es la carga del electrón. El electrón es la partícula elemental de menor carga eléctrica negativa que se puede aislar. Como la carga eléctrica extremadamente pequeña, la unidad en el Si es el Coulomb que equivale a 6,24x10−18 electrones.

El desarrollo de la teórica atómica permitió aclarar el origen y la naturaleza de los fenómenos eléctricos: la noción de fluido eléctrico, introducida por Benjamín Franklin(1706-1790) para explicar la electricidad, además, a las cargas eléctricas le asigno el nombre de positivas y negativas, estableciendo que cargas iguales se repelen entre si y las cargas opuestas se atraen entre sí

.

El

modelo de la electricidad de Franklin implica que la carga eléctrica siempre se conserva, es decir, cuando un cuerpo se carga con otro no se carga en el proceso. El estado electrificado se debe a una transferencia de carga de un cuerpo a otro separándose así las cargas eléctricas.

Cuantificación de la carga:

Actualmente se dice que la carga eléctrica (q) esta cuantizada, es decir, la carga eléctrica múltiplo de la unidad fundamental de la carga, e, se escribe como:

q=± Ne

Eso fue ratificado por Robert Millikan, en 1909, además encontró que la unidad fundamental de la carga es:

e=1.602 x10−19C

Conductores y aislantes:

Conductores: Es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo de electricidad transmite está a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones.

Aislantes: Material con escasa capacidad de conducción de la electricidad, utilizado para separas conductores eléctricos evitando cortocircuito y par mantener alejados del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión o pueden producir una descarga. Los más frecuentemente utilizados son los materiales platicos y cerámicas.

Formas de electrizar un cuerpo:

El fenómeno de electrización de los cuerpos como se ha hecho notar se presenta cuando los electrones de valencia son excitados y ganan energía para pasar a la banda de conducción. Los métodos más comunes de excitación de los electrones son:

o Fricción

o Contacto

o Inducción

Pero cabe aclarar que a partir de 1954 con la construcción de la celda solar fotovoltaico de silicio, se descubrió que el movimiento de electrones se presentaba debido a que podían ser excitados mediante el fenómeno de absorción óptica, en el que los electrones de valencia ganan energía para pasar a otro nivel energético de mayor energía llamado banda de conducción, por lo tanto en la actualidad se reconoce el método llamado de absorción óptica.

Por fricción:

En la carga por fricción se transfieren electrones por la fricción del contacto de un material con el otro. Aun cuando los electrones internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, los más externos de muchos átomos están unidos débilmente y pueden desalojarse con facilidad.

Por contacto:

Es posible transferir electrones de un material a otro por simple contacto. Por ejemplo, si se pone en contacto una varilla cargada con un cuerpo neutro, se transferirá la carga a este. Si el cuerpo es un buen conductor, la carga se dispersara hacia todas las partes de su superficie, debido a que las cargas del mismo tipo se repelen entre sí, Si es un mal conductor, es posible que sea menos uniforme de la carga.

Por inducción:

Podemos cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el acercamiento de los que interactúan, sin necesidad de algún contacto físico directo.

5.1-Materiales:

Un trozo de seda y un tejido de lana.

Papel Aluminio (mitad de A4). Lana. Globos. Frasco de Vidrio. Alambre de Cobre. Corcho de vino.

5.-Equipos:

Seda

Papel Aluminio

LanaGlobos

Frasco Alambre Cobre

Trozo de Lana

El soporte

6.-Procedimiento Experimental:

Bueno lo primero que hicimos fue hacer unos pequeños círculos con el papel aluminio para luego unirlo con los extremos de la lana, haciendo que queden pegados en cada punta de ella, minutos después trajimos el soporte para colocarlo sobre él.

Luego

inflamos un globo, para que con el frotemos en nuestra cabeza y cargarla eléctricamente para poder comenzar el experimento.

Y después como ya estaba cargada eléctricamente hacíamos que el globo se juntara un poco a las bolitas de aluminio, para poder observar la electrización a través de la inducción.

Observamos que el papel aluminio era atraído por el globo que estaba cargado y hacia que se separen las bolitas de aluminio.

Otro experimento que queríamos realizar era la electrización por medio del contacto.Lo que hicimos fue buscar un frasco transparente hacerle un hueco en la tapa con un corcho, perforar el corcho con el alambre de cobre para poder colocar las dos pequeñas láminas de aluminio en un extremo del alambre y en la otra hacer un circulo con el papel pegado al alambre para realizar el experimento. Todo esto fue para que un extremo del alambre quede dentro del frasco y el otro fuera.

Minutos después, ya estábamos realizando el experimento, con el globo que teníamos lo frotábamos en nuestro cabeza para cargarlo de nuevo eléctricamente para así, ponerle en contacto con la bolita de aluminio en el extremo fuera del frasco, con la finalidad de ver que al hacer eso las láminas que estaban dentro del frasco se separasen, pero no lo llegamos a ver, por más que lo intentamos varias veces, pero eso era nuestra finalidad separar las láminas de aluminio lo cual no llegamos a observar.

7.-Analisis y resultado:

En el primero experimento si llegamos a tener el resultado que quisimos obtener a través del globo con las bolitas de aluminio la electrización por inducción y frotación a la vez.

En la segunda experiencia no llegamos a tener ningún resultado porque, a pesar de que intentamos varias veces de cargar eléctricamente el globo para ponerle en contacto con la bolita que estaba fuera del frasco para así ver la experiencia pero no se pudo observar pero si llegamos a analizar lo que el profesor nos quería mostrar a través del experimento.

8.-Conclusiones:

Llegamos a concluir que todo cuerpo está cargado eléctricamente, unos positivos y otros negativos.Llegamos a analizar los cuerpos que están cargados eléctricamente.Verificamos que a los cuerpos podemos cargarlos por inducción, frotación y contacto.

9.-Bibliografia:

Libro de Física del autor Serway - tomo II.http://id12a.wikispaces.com/Formas+de+Electrizar.http://www.monografias.com/trabajos89/que-es-la-electricidad/que-es-la-electricidad.shtml.Módulo de nuestro profesor.Física General de Jorge Mendoza.

Cuestionario:

1. Explique ¿Por qué las cargas se transfiere por los electrones? Existe una razón muy importante, y es que los electrones forman la parte

exterior de los átomos, de modo que son los que con más facilidad pueden escapar de los mismos bajo la acción de una diferencia de potencial. En los metales, por ejemplo, hay electrones libres entre la estructura cristalina, razón por la cual son tan buenos conductores.

2. En días secos al frotar la ropa suele oírse o verse chispas eléctricas, si hay poca luz. ¿Por qué?

Es por una descarga de estática. Tiene mucho que ver con la textura de la ropa que se está utilizando.La carga estática pudo haberse formado por haber estado mucho tiempo en ambientes muy secos, o muy húmedos lo cual al frotarlo producen estas descargas. Y por eso es que sentimos chispas eléctricas en nuestra ropa.

3. Al cargar un globo con carga eléctrica negativa por frotamiento y se pega la pared, ¿significa que la pared se encuentra cargada positivamente.

Si, ya que la pared es un dipolo, contiene ambas cargas (+/-), pero el globo está cargado negativamente y hace que las fuerzas positivas de la pared sean más poderosas que las negativas haciendo que el globo se pegue. De lo contrario el globo no se apegaría a la pared.

4. Un peine cargado suele atraer pequeños trozos de papel seco que, una vez que tocan el peine caen de nuevo. Explique ¿Por qué?

Cuando el peine está muy cerca, las moléculas en el papel se polarizan y el papel es atraído. Durante el contacto, la carga del peine se transfiere al papel por conducción. A continuación, el papel tiene la misma carga que el peine y es repelido.

5. El personal de un quirófano debe utilizar un calzado conductor especial cuando trabajan con oxígeno. ¿Por qué?

El problema a evitar seria las chispas que podrían saltar entre regiones donde se acumulara carga eléctrica de signos opuestos, con una chispa se podría prender el oxígeno y causar un estallido.Con zapatos conductores no se da la separación de cargas eléctricas pues los electrones al estar libres anulan casi de inmediato cualquier acumulación de carga positiva y, por lo tanto no es posible que salten chispas.

6. ¿Sería diferente la vida si los electrones tuvieran carga positiva y los protones carga negativa?

En mi punto de vista no pasaría nada, la asignación de que el electrón tenga carga negativa y el protón positiva, fue solo una decisión arbitraria, bien le pudieron haber puesto al revés y no pasaría nada, las leyes de atracción y repulsión serían las mismas. En mi punto de vista físico.

7. Al trabajar con circuitos electrónicos de computadoras sensibles, ¿Qué precauciones debe tener?

Evitar el portar joyas en el taller, por ejemplo: cadenas, esclavas, etc. Nunca se deben operar los instrumentos con la piel mojada (la humedad

disminuye la resistencia de la piel y permite que fluya con mayor cantidad la corriente a través del cuerpo).

Antes de manipular los conductores desconéctese siempre la corriente.

8. ¿Por qué los experimentos para generar cargas electroestáticas pueden fallar?

Porque puede haber un punto que, por ejemplo en donde el material no pueda resistir tanta carga eléctrica lo que produciría un corto circuito o algún daño. O por otro lado que no hayamos el elegido bien los materiales para generar cargas electroestáticas.