Practica - Aplicación de los principios de la electrostática PDF

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Summary

Aplicación de los principios de la electrostática.
Fenómenos eléctricos y magnéticos.
La electrostática es una rama de la Física
Energía eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas.
Ectrización al efe...

Description

UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

CAMPUS GUANAJUATO DIVISIÓN DE INGENIERÍAS LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO – TERMÓDINAMICA Y ELECTROMAGNETISMO

ELECTROSTÁTICA PRÁCTICA DE LABORATORIO 2

INTRODUCCIÓN. Toda la materia que conocemos está hecha de átomos, los cuales tienen electrones y protones. Cuando un material está cargado con la misma cantidad de protones que de electrones se dice que tiene una carga neutra, lo cual significa que no atrae a ningún otro objeto. Existen materiales que tienden a ganar o perder electrones cuando están en contacto con otro objeto, lo cual produce que se carguen. La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre cuerpos que poseen carga eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Cuando las cargas están en reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a los fenómenos magnéticos.

OBJETIVO. Aplicación de los principios de la electrostática.

MARCO TEÓRICO. Históricamente los fenómenos eléctricos y magnéticos se descubrieron y estudiaron de forma independiente, hasta que en 1861 James Clerk Maxwell unificó todos ellos en las cuatro ecuaciones que llevan su nombre. El concepto de electrón (carga elemental indivisible) fue introducido en el siglo XIX para explicar las propiedades químicas de los átomos. Desde entonces hasta principios del siglo XX se propusieron distintos modelos atómicos. La electrostática es una rama de la Física que estudia los efectos producidos en los cuerpos como consecuencia de sus cargas eléctricas. Dicha carga eléctrica es la responsable de los efectos electrostáticos (de atracción o de repulsión) que se generan entre los cuerpos que la poseen. La electrostática surgió mucho antes de que se comprendiera que la electricidad y el magnetismo son fenómenos emparentados y que deben estudiarse conjuntamente. Cuando la energía eléctrica está en movimiento se llama corriente eléctrica y cuando la energía eléctrica permanece en un mismo lugar se conoce como electricidad. La electricidad es una forma de energía en donde las cargas positivas y negativas que componen la materia se atraen o se repelen.

En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el Culombio (C). Un Culombio es la cantidad de carga que pasa por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando la corriente eléctrica es de un amperio. La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser positiva o negativa. Todos los átomos están formados por protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado, los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de electrones. La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del electrón es: 𝑒 = −1.602𝑥10−19 𝐶 La carga del electrón es una constante física fundamental. El protón tiene la misma cantidad de carga que un electrón, pero con signo opuesto. Se denomina electrización al efecto de ganar o perder cargas eléctricas, normalmente electrones, producido por un cuerpo eléctricamente neutro. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen. El objeto de estudio de la electrostática es la electricidad estática, definida como el fenómeno producido entre dos cuerpos que han acumulado una carga eléctrica, ya sea por inducción o por fricción. •

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Carga eléctrica por frotación. Determinados objetos pueden cargarse eléctricamente tras ser frotados el uno contra el otro, ya que este contacto despoja de los electrones externos a uno y los transfiere al otro. Un objeto queda, entonces, cargado electronegativamente, mientras que el otro queda cargado electropositivamente. Carga eléctrica por inducción. Este mecanismo de carga eléctrica estática no requiere del contacto entre los materiales. Si un material está eléctricamente cargado con carga negativa y se lo acerca a un cuerpo eléctricamente neutro, los electrones de este último se sentirán repelidos por el exceso de electrones en el primer cuerpo y se moverán dentro del material hasta ubicarse lo más alejados posible del cuerpo cargado.

MATERIAL / EQUIPO. • • •

Globos del tamaño deseado. Trozos pequeños de papel de diferente color (confeti). Un trozo de tela (lana).

PROCEDIMIENTO. No. Procedimiento 1 Inflar los globos. Frotar el globo con el pelo seco y acercarlo a los 2 trozos de papel. Frotar el globo con el pelo seco y acercarlo a 3 una pared. Frotar el globo con el trozo de tela (lana) y 4 acercarlo a los trozos de papel. Frotar el globo con el trozo de tela (lana) y 5 acercarlo a una pared. Grabar un video con todo el procedimiento 6 anterior. Anotar y registrar las observaciones en cada 7 caso. OBSERVACIONES. •

Caso 1. (Globo, pelo seco y confeti). Una vez que froté el globo con el pelo, el globo se cargó de electrones (carga negativa) y al momento de acercarlo al confeti, el cual tiene protones y electrones, provocó que los protones del confeti se acercarán hacia los electrones del globo haciendo que se junten con facilidad. Esto sucede porque tienen cargas diferentes y eso significa que se atraen.

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Caso 2. (Globo, pelo seco y pared). El globo se adhiere a la pared, ya que el pelo tiende a perder electrones al estar en contacto con la superficie del globo, provocando que el globo se cargue de electrones (carga negativa) y el pelo los pierda. La pared tiene una carga neutra, la cual provoca que los electrones del globo se adhieran a los protones de la pared y se quede pegado en ella debido a la atracción entre el globo y la pared.

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Caso 3. (Globo, tela y confeti). Al frotar el globo con la tela lo estamos cargando con electricidad estática, la cual puede ser positiva o negativa. Al acercar el globo al confeti al igual que un imán atraerá al objeto con una carga contraria.

En otras palabras, al frotar el globo con el cabello, este se llena de electrones y al acercarlo al confeti, que esta lleno de protones, hace que ambos se atraigan. •

Caso 4. (Globo, tela y pared). En un principio tanto la tela como el globo tienen una carga neutra, pero al frotar el globo sobre la tela, el globo le quita electrones a la tela de manera que ésta queda electrizada con una carga positiva. Para este momento el globo estará lleno de electrones (carga negativa) y al acercarlo a la pared, la cual tiene una carga neutra, los electrones del globo van a repeler a los electrones de la pared, haciendo que éstos se alejen del globo, quedando únicamente las cargas positivas (protones). Todo lo anterior nos lleva a una polarización o reacomodo de cargas entre el globo y la pared, y por esa razón se queda pegado el globo a la pared.

CONCLUSIONES. Después de llevar a cabo los procedimientos mencionados con anterioridad, concluyo que con la realización de esta práctica de laboratorio logré aplicar los principios de la electrostática como lo son los fenómenos eléctricos y magnéticos, así como también diversos temas vistos en clase, ya que mediante éstos pude comprender de mejor manera el cómo y el por qué suceden ciertas cosas en el experimento. Cabe mencionar que el realizar esta práctica se fortalecen todos los temas vistos de forma teórica, además de que ponemos en práctica nuestro aprendizaje. De acuerdo con lo que fue mencionado anteriormente asumo que la práctica fue llevada a cabo con éxito, ya que se obtuvieron los resultados, aunque durante el proceso haya habido algunas circunstancias adversas como el hecho de que el globo que fue frotado con la tela no se adhirió con tanta fuerza a la pared. Fuera de eso el experimento fue realizado de forma óptima logrando cargar el globo de electricidad estática (electrones), haciendo que éste atraiga a los de carga opuesta y provocando que se adhieran. BIBLIOGRAFÍA. [1]: http://www2.montes.upm.es/dptos/digfa/cfisica/electro/intro_electro.html [2]: https://rephip.unr.edu.ar/bitstream/handle/2133/7084/740317%20FISICA%20Electrosta%CC%81tica.pdf?sequence=2&isAllowed=y [3]: https://concepto.de/electrostatica/...