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Práctica 1 electricidad y magnetismo melo Diaz laboratorio...

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ingeniería Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

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Práctica 1: Carga eléctrica

Alumno: Tamayo Guzmán Evander Zuriel Profesor: María Del Carmen Melo Díaz Grupo: 12 Brigada: 22 de Septiembre del 2020

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Código: MADO-15 Versión: 01 Manual de prácticas del Laboratorio de Electricidad y Página 3/104 Magnetismo Sección ISO 8.3 (modalidad a distancia) Fecha de 18 de semptiembre emisión de 2020 Área/Departamento: Facultad de Ingeniería Laboratorio de Electricidad y Magnetismo La impresión de este documento es una copia no controlada

Práctica 1 Carga eléctrica

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Código: MADO-15 Versión: 01 Página 4/104 Sección ISO 8.3 Fecha de 18 de semptiembre emisión de 2020 Área/Departamento: Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

Manual de prácticas del Laboratorio de Electricidad y Magnetismo (modalidad a distancia) Facultad de Ingeniería

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1. Objetivos de aprendizaje I.

Objetivo General El alumno conocerá los conceptos básicos en que se fundamenta el estudio de los fenómenos eléctricos. Realizará experimentos que le ayuden a comprender dichos fenómenos, para después analizarlos y discutirlos con sus compañeros de brigada y con su profesor.

II. • • • •

Objetivos específicos

Comprender el concepto de carga eléctrica y verificar los tipos de carga existentes. A partir de la Convención de Benjamín Franklin, deducir el tipo de carga que tiene un cuerpo previamente cargado. Comprobar los métodos para cargar y descargar eléctricamente un cuerpo. Comprender el funcionamiento de un generador de Van de Graaff.

2. Introducción Por el año 600 a.c., Tales de Mileto comprobó que si se frotaba el ámbar, éste atraía objetos más ligeros de algunos materiales. Hasta principios del siglo XX que se comprendió cómo era que los objetos podían cargarse eléctricamente, al conocer que los materiales están constituidos por átomos. Se sabe que existen dos tipos de cargas eléctricas. Con base en la convención de Benjamín Franklin a una se le llama positiva y a la otra negativa. Por otra parte se sabe que cargas eléctricas del mismo tipo se repelen y de diferente tipo se atraen. En la actualidad la energía eléctrica se ha convertido en una fuente indispensable, presentado ventajas como amigable con el medio ambiente, bajo costo, transporte relativamente fácil y una amplia gama de conversión a otros tipos de energía.

3. Herramienta digital Generador Van de Graaff

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Código: MADO-15 Versión: 01 Página 5/104 Sección ISO 8.3 Fecha de 18 de semptiembre emisión de 2020 Área/Departamento: Laboratorio de Electricidad y Magnetismo

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4. Equipo y material en el laboratorio

Foto1. Generador de Van de Graaff.

Foto 2. Esfera de descarga.

Foto 5. Tira de polietileno, piel de conejo, paño de franela y paño de seda

Foto 6. Punta de descarga.

Foto 9. Encendedor

Foto 10 Hélice de aluminio

Foto 3. Esfera aislada.

Foto 7. Barras de vidrio, hule, acrílico y policloruro de vinilo.

Foto 4. Soporte universal, tornillo de sujeción y varilla de aluminio.

Foto 8. Muestreador.

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5. Equipo y material en el trabajo a distancia

Foto1. Regla de plástico

Foto 5. Tela de franela

Foto 9. Encendedor.

Foto 2. Madera sin barniz

Foto 3. Tubo de PVC

Foto 6. Tela de seda

Foto 7. Tela de lana

Foto 10. Vaso de vidrio

Foto 11. Soporte del Electroscopio casero

Foto 4. Tira de polietileno

Foto 8. Tela de algodón

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6. Desarrollo Actividad 1 Carga

eléctrica y convención de Benjamín Franklin

Con el material conseguido, construye un electroscopio simple, dibújalo en el recuadro y a partir de la convención de Benjamín Franklin, identifica cómo quedaron cargadas las barras después de cada frotamiento. A continuación analiza y discute con tus compañeros el experimento, indica los tipos de carga y fuerzas eléctricas observadas. Material y equipo sugerido a. Soportes con hilo (tendedero) b. Tira de polietileno, piel de conejo, paño de franela y paño de seda.

c. Barras de vidrio, ebonita, acrílico y policloruro de vinilo.

En la siguiente tabla, anota el signo del tipo de carga adquirida por cada barra, después de utilizar el método por frotamiento. Frotador

Barra de:

Conclusiones del experimento ________________________________________________________________________ Se pudo determinar que existen dos tipos de carga, positiva y negativa. Dado que el ________________________________________________________________________ plástico tiene una tendencia a la carga negativa también pudieron verificarse los dos tipos ________________________________________________________________________ de fuerzas eléctricas como son atracción y repulsión gracias a la variación de la carga

obtenida al frotar los distintos materiales y elementos.

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Actividad 2 Procesos

de carga y de descarga

Utilizando el simulador propuesto, experimenta otras formas para cargar un cuerpo eléctricamente (contacto e inducción). Y los procedimientos para descargar un cuerpo (conexión a tierra, ionización del aire: efecto de punta y viento eléctrico). Generador Van de Graaff En el siguiente espacio explica cada uno de los experimentos mediante ilustraciones e incluye el tipo de carga obtenido.

Carga por Inducción.

Mediante el generador de Van de Graff, se analizó el comportamiento de la esfera C que induce a una deficiencia de electrones en la esfera B, dando lugar a una carga positiva en esta. Siendo así, pudo concluirse que las esferas A y B tienen una carga positiva y además se observó la carga por inducción.

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Carga por contacto.

En este segundo experimento se obtuvo el siguiente análisis: Cuando las dos esferas pequeñas entran en contacto con (1) , al estar conectado al casco del generador, estas adquieren una carga postiva y al tener la misma carga experimentan una fuerza de repulsión, siendo atraídas en segundo plano por los dos extremos azules (2) que de igual forma, una vez que las dos esferas entran en contacto con estos adquieren una carga negativa, experimentando de nuevo una fuerza de repulsión y de ese modo las esferas entran en una especie de bucle donde se mantienen en movimiento de un lado a otro. Siendo así se pudo llegar a la conclusión de que se trataba del fenómeno conocido como carga por contacto.

Descarga por conexión a tierra

En esta simulación se mostró de una manera muy clara como funciona la descarga por conexión a tierra, el principio de este fenómeno se basa en la descarga de toda la energía eléctrica a tierra física cortando así el flujo de corriente. Al mismo tiempo se analizó el efecto de punta y viento eléctrico.

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Efecto de punta. Es un efecto eléctrico producido por la acumulación de cargas en los conductores terminados en punta, es decir, si el cuerpo termina en punta, la electricidad se acumulará allí y como las moléculas eléctricas se rechazan mutuamente, tenderán a escaparse por la punta dando lugar a otro efecto conocido como viento eléctrico.

Descarga por ionización del aire. El último experimento se llevó a cabo en casa que constaba de acercar un encendedor a la tira de plástico. Cuando se produce una combustión cerca de un objeto cargado eléctricamente se calienta el aire al rededor de dicho objeto, produciendo la liberación de iones, los cuales llevan consigo la carga del objeto, produciendo así el fenómeno conocido como descarga por ionización del aire.

Conclusiones del experimento: Una vez concluida esta serie de experimentos y simulaciones, se pudo identificar en primera instancia la naturaleza de las cargas eléctricas, donde resaltaron varios aspectos importantes, como la tierra física y su capacidad para adquirir cualquier carga además de producir un corte de corriente, se adquirieron nuevos conocimientos como los fenómenos de efecto punta y viento eléctrico, a pesar de que la descarga por ionización del aire se complicó debido a que la tira de plástico ya no tenía bastante carga, en un segundo intento se pudo comprobar como la tira pierde dicha carga y es necesario volver a cargarla.

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La impresión de este documento es una copia no controlada Actividad 3 Generador de Van de Graaff Observa y analiza el principio de operación del generador de Van de Graaff en el vídeo P1A3. Identifica y clasifica los materiales conductores y dieléctricos empleados en su construcción.

Material y equipo a. Generador de Van de Graaff.

En el siguiente espacio describe en un esquema el principio de operación del generador de Van de Graaff, quita el casco e identifica cada una de sus partes indicando si son materiales conductores o dieléctricos.

El peine metálico superior permite esparcir las cargas a la esfera de metal.

El casco almacena toda la carga eléctrica, sin él existiría una fuga de cargas debido al efecto de punta.

La banda transporta una carga eléctrica hacia la esfera o casco del generador

El peine inferior da un voltaje positivo para conducir electrones hacia la banda

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Identificación de partes. Casco: Conductor

Peines: Conductor

Poleas: Dieléctrico

Banda: Dieléctrico

Conclusiones del experimento: Al final de la sesión, pudo observarse un generador de Van De Graaff, donde en primer lugar se definió en conjunto a un material dieléctrico, siendo un material que no conduce bien la electricidad pero tampoco es un aislante, sin embargo puede usarse como tal, para así poder deducir los materiales de los que está compuesto un generador. Por último, fue fácil determinar el el funcionamiento del mismo ya que en clase se trabajó con calma el video proporcionado para dicha actividad y las simulaciones también contribuyeron a esto.

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