INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA COSTA

GRANDE

Ing. Electromecánica

Electricidad y magnetismo

Unidad 1

Arteaga rosales Brenda Angelica 12570149

Bello quiñones José Alberto 12570170

Ortiz Barrientos Edson 12570162

Santana Mojica Idalfi 12570172

Torres Rivera Diana Guadalupe 12570141

Reporte de práctica No. 1

“Generación de cargas eléctricas por diferentes formas”

Septiembre 2013

ÍNDICE

Objetivos………………………………………………………………………………..

Introducción…………………………………………………………………………….

Material y equipo………………………………………………………………………

Desarrollo………………………………………………………………………………

Electrización de un cuerpo por frotamiento…………………………………

Electrización por inducción…………………………………………………..

Prueba de conocimiento………………………………………………………………

Conclusiones……………………………………………………………………………

Arteaga Rosales Brenda Angelica…………………………………………….

Bello Quiñones José Alberto…………………………………………………..

Ortiz Barrientos Edson…………………………………………………………

Santana Mojica Idalfi……………………………………………………………

Torres Rivera Diana Guadalupe………………………………………………

Bibliografía………………………………………………………………………….

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OBJETIVOS

Experimentar con la acumulación de cargas eléctricas

Conocer el concepto de carga eléctrica

Comprobar los métodos para cargar eléctricamente un cuerpo

Conocimiento del electroscopio

Provocar el exceso de carga eléctrica en diversos objetos utilizando

métodos seleccionados (inducción, frotamiento)

INTRODUCCIÓN

En la presente práctica se muestra de manera simple las manifestaciones de las

maneras de electrizar un cuerpo de acuerdo con la ley de Coulomb. Una

manifestación habitual de la electricidad es la fuerza de atracción o repulsión entre

dos cuerpos estacionarios que, de acuerdo con el principio de acción y reacción,

ejercen la misma fuerza eléctrica uno sobre otro. La carga eléctrica de cada

cuerpo puede medirse en culombios.

Existen diferentes tipos de electrizar un cuerpo para comprender esto es necesario

entender los siguientes conceptos:

Campo eléctrico.

Es la región de espacio en la que se ejercen fuerzas atractivas y repulsivas. Su

causa son las cargas eléctricas que se sitúan en él. La intensidad de un campo

eléctrico es una magnitud vectorial que corresponde a la relación entre la fuerza

ejercida sobre la unidad de carga positiva situada en un determinado punto del

campo y la propia carga [1].

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Carga eléctrica

Es el exceso de carga de un cuerpo, ya sea positiva o negativa. Es la ausencia,

pérdida o ganancia de electrones.

En la práctica se electrizaron los cuerpos por inducción y por fricción, hay más

maneras de hacerlo, las más usuales son las siguientes:

a. Carga 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 más internos de un átomo están

fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, los más externos de muchos

átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad. La

fuerza que retiene a los electrones exteriores en el átomo varia de una sustancia a

otra. Por ejemplo los electrones son retenidos con mayor fuerza en el hule que en

la piel de gato y si se frota una barra de aquel material contra la piel de un gato, se

transfieren los electrones de este al hule. Por consiguiente la barra queda con un

exceso de electrones y se carga negativamente. A su vez, la piel queda con una

deficiencia de electrones y adquiere una carga positiva. Los átomos con

deficiencia de electrones son iones, iones positivos porque su carga neta es

positiva. Si se frota una barra de vidrio o plástico contra un trozo de seda tienen

mayor afinidad por los electrones que la barra de vidrio o de plástico; se han

desplazado electrones de la barra hacia la seda [1].

b. Carga 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

necesario hacer que la varilla toque varios puntos del cuerpo para obtener una

distribución más o menos uniforme de la carga [1].

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c. Carga por inducción:

Podemos cargar un cuerpo por un procedimiento sencillo que comienza con el

acercamiento a él de una varilla cargada. Considérese la esfera conductora no

cargada, suspendida de un hilo aislador, que se muestra en la figura (1). Al

acercarle la varilla cargada negativamente, los electrones de conducción que se

encuentran en la superficie de la esfera emigran hacia el lado lejano de esta; como

resultado, el lado lejano de las esfera se carga negativamente y el cercano queda

con carga positiva. La esfera oscila acercándose a la varilla, porque la fuerza de

atracción entre el lado cercano de aquella y la propia varilla es mayor que la de

repulsión entre el lado lejano y la varilla. Vemos que tiene una fuerza eléctrica

neta, aun cuando la carga neta en las esfera como un todo sea cero. La carga por

inducción no se restringe a los conductores, si no que se puede presentar en

todos los materiales [1].

d. Carga por el efecto fotoeléctrico:

Es un efecto de formación y liberación de partículas eléctricamente cargadas que

se produce en la materia cuando es irradiada con luz u otra radiación

electromagnética. En el efecto fotoeléctrico externo se liberan electrones en la

superficie de un conductor metálico al absorber energía de la luz que incide sobre

dicha superficie. Este efecto se emplea en la célula fotoeléctrica, donde los

electrones liberados por un polo de la célula, el fotocátodo, se mueven hacia el

otro polo, el ánodo, bajo la influencia de un campo eléctrico [1].

e. Carga por electrolisis:

La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan

al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas

se disocian en especies químicas cargadas positiva y negativamente. Si se coloca

un par de electrodos en una disolución de un electrólito (compuesto ionizable) y se

conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la

disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el

positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y

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transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del

electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado [1].

f. Carga por el efecto termoeléctrico:

Es la electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales

diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este

circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una

temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una

corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado

por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como

efecto Seebeck [1].

MATERIAL Y EQUIPO

1 barra de polipropileno

Pedacitos de papel de 1x1 cm

2 varillas de madera

1 bolita de unicel

Hilo

Cinta adhesiva

1 varilla de metal de 10 cm de longitud

1 barra de vidrio

1 paño de lana

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DESARROLLO

Electrización de un cuerpo por frotamiento:

Dispositivo: se emplea una barra de polipropileno.

Procedimiento:

1. Frote la barra de polipropileno con el paño de lana.

Fig 1. Frotar barra de polipropilenoFuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de física.

2. Acérquela a los trocitos de papel.

Fig 2. Electrización Fuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de física.

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La barra de polipropileno atrae los trocitos de papel ya que adquiere una carga por

frotamiento.

Dispositivo: péndulo.

Procedimiento:

Armas el péndulo:

a) Colocar las varillas de madera perpendiculares en los extremos y sujetar

con la cinta adhesiva.

b) Cortar un pesado de hilo, la mitad de la longitud de la varilla, amarrar la

bolita de unicel a un extremo y el otro a un extremo de la varilla de madera.

c) Sujetar de forma estable el péndulo por el extremo de la otra varilla.

Fig 3. PénduloFuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de metal-mecánica.

Electrización:

1. Frotar la barra de vidrio con el paño de lana.

2. Acercar la barra al péndulo, sin tocarlo.

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Fig 4. ElectrizaciónFuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de metal-mecánica.

La bolita de unicel es atraída por la barra ya que ambos cuerpos presentan cargas

diferentes.

Electrización por inducción:

Dispositivo: Ármelo como se indica en la figura 5.

Fig 5. Electrización por inducciónFuente: A. Galván, “Práctica 1. Electrostática”, 22/09/2010.

Procedimiento:

1. Frote la barra de vidrio con el paño de lana.

2. Acerque la barra de vidrio a la de metal, por un extremo, sin tocarla.

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Fig 6. ElectrizaciónFuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de metal-mecánica.

3. Observe la bolita del péndulo.

4. Sin dejar de observar, aleje la barra de vidrio.

5. Repita el experimento anterior, pero ahora antes de alejar la barra de vidrio

toque la varilla de metal con el dedo.

Fig 7. ElectrizaciónFuente: Fotografía tomada por Edson Ortiz Barrientos,

laboratorio de metal-mecánica.

Como el metal es conductor, este adquiere la carga de la barra de vidrio de

manera que se atrae la bolita de unicel. Al tocar la barra de metal con el dedo, la

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barra transfiere su carga al cuerpo humano, de manera que esta quedara

descargada y ya no atraerá la bolita del péndulo.

PRUEBA DE CONOCIMIENTO

1. ¿Porque al frotar una barra de plástico contra una franela puede atraer a

trocitos de papel?

Los materiales se comportan de esa manera porque se han cargado

eléctricamente. Este fenómeno se explica porque al frotar el plástico se

pasan electrones de la franela al plástico y este se carga negativamente

atrayendo a los trocitos de papel que tenían una carga neutra.

2. ¿Qué tipo de carga obtiene el vidrio frotado con un paño de seda?

Carga positiva porque cuando frotamos el vidrio se pasan cargas negativas

del vidrio a la seda, con lo que la barra de vidrio queda con un exceso de

carga positiva, y la seda, con un exceso de carga negativa.

3. ¿Cómo adquieren carga eléctrica los cuerpos?

Para adquirir carga eléctrica, es decir, para electrizarse, los cuerpos tienen

que ganar o perder electrones.

4. ¿Cuantas formas de cargar un cuerpo hay?

Tres tipos

5. ¿Qué formas de cargar un cuerpo hay?

1) Por frotamiento

2) Por contacto

3) Por inducción

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6.  ¿Cuál es la unidad natural de una carga eléctrica?

El electrón, que es la menor cantidad de carga eléctrica que puede existir

en la naturaleza.

7. ¿Qué es un aislante?

Son materiales en que  los electrones se mueven con dificultad conducen

muy mal la electricidad, por ello suele decirse que no la conducen.

Ejemplos: la madera, el vidrio, el papel, los plásticos, la lana y la seda, entre

otros muchos.

8. ¿Qué es un conductor?

Son los materiales en los que los electrones se mueven de átomo en átomo

con facilidad. La mayoría de los metales son buenos conductores.

9. ¿Cuántas clases de cargas se identificaron en estos experimentos

Dos, negativa y positiva.

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CONCLUSIONES

Arteaga rosales Brenda Angelica:

La generación de cargas eléctricas es un fenómeno muy interesante y de suma

importancia. Esta práctica me enseño los 3 tipos de formas que existen para

generar dichas cargas: frotamiento, contacto e inducción. Aunque, nuestra práctica

no genero cargas muy grandes nos permitió ver lo esencial. Sabemos que cargas

positivas se repelen y cargas negativas se atraer pero esta práctica nos comprobó

y nos dejó ver como esto sucede. En conclusión, un material pude ser aislante o

conductor dependiendo que tipo de carga tiene u obtiene por dicha forma de

generación y para adquirir una carga eléctrica los cuerpos tienen que ganar o

perder electrones. Los materiales que se comportan de esa manera son porque se

han cargado eléctricamente y se atraen o repelen a un material.

Bello quiñones José Alberto:

Como conclusión de la práctica de “Generación de cargas eléctricas por diferentes

formas”, se cumplieron los objetivos planteados al principio ya que sabemos que

existen diversas maneras de electrizar un cuerpo debido a limitaciones por falta de

material de laboratorio no se pudo representar todas en esta práctica, pero se

demostró por fricción y por inducción que se puede generar carga eléctrica en un

cuerpo, teniendo como evidencia los papelitos pegados al tubo de plástico.

Ortiz Barrientos Edson:

Todo cuerpo cuenta con su carga eléctrica. Sabemos que un cuerpo cuenta con

átomos y estos están divididos en protones, electrones y neutrones. Siendo la

unidad elemental de la materia. Comprendemos que un cuerpo al ser frotado con

un material como lo puede ser tela, lana, piel, etc. Es posible que este se cargue.

Y de esta forma demostrar la atracción con otros cuerpos. Conociendo

fundamentalmente, que cargas iguales se repelen, y cargas distintas se atraen.

Realizamos prácticas con diferentes métodos, tales como inducción y frotamiento.

Por ambos cargamos un cuerpo y aprovechamos esa carga para atraer o repeler

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según fue el caso. En el método de inducción aprovechamos la conductividad que

genera el acero, y al frotar una barra de vidrio, la colocamos al inicio de un

tornillo, la carga se trasladó al final del mismo, y atrajo una esfera de poli-estireno

que colocamos a cierta distancia de este. Cabe recalcar que la esfera tenía estado

neutro.

Comprobando así los principios básicos de la electroestática.

Santana Mojica Idalfi:

La práctica que se llevó a cabo que fue en la demostración de cargas a través de

frotación y contacto, a mi punto de vista fue sencilla ya que solo se trataba de

demostrar lo antes mencionado y esto fue a través de la frotación de una varilla de

plástico que frotamos con un trapo y al acercarla a otros materiales que se

encontraban neutros o sin carga se pegaban a este. Esto se dio ya que al cargar

la varilla con carga positiva y la ley es de qué cargas diferentes se atraen y las

cargas iguales se repelen. Fue una manera sencilla de demostrarlo.

Torres Rivera Diana Guadalupe:

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas

subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre

ellas. Las cargas iguales se repelen y las de diferente polaridad se atraen entre sí,

como se establece en la ley de Coulomb. Existen tres formas de generar cargas

eléctricas: por inducción, contacto y frotamiento; pero en esta práctica solo se

realizaron dos, inducción y frotamiento. Se comprobó la existencia de cargas y

como se generan. Dependiendo el material que se esté utilizando para generar la

carga será la polaridad de esta.

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BIBLIOGRAFÍA

[1] María Fernández Jaraba, Electrización de los cuerpos y conservación de las

cargas, Abril 10 2009. [En línea]: http://issuu.com/oreales90/docs/informe1

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