PRACTICA DE LABORATORIO N° 01 FISICA III - 2012-MODIF

7/18/2019 PRACTICA DE LABORATORIO N° 01 FISICA III - 2012-MODIF

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Manual de

Prácticas deLaboratorio deFísica III“KIT

ELECTROSTÁTICO”PRCTIC !" #$

%!I&ERSI'' !CIO!L S!TI(O !T%!E) 'E M*OLO + + FC%LT' 'EI!(E!IERI CI&IL

M.Sc. OPTACIANO L. VASQUEZ GRACIA

111.0904.401

PRESENTADO POR

CADILLO VEGA Alfredo



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Manual de Prácticas de Laboratorio de Física III “KIT ELECTROSTÁTICO”

%!I&ERSI'' !CIO!L“S!TI(O !T%!E) 'E M*OLO”



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FC%LT' 'E CIE!CIS

'EPRTME!TO C'EMICO 'E CIE!CIS

SECCI,! 'E FISIC

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FISICA III

Ms- OPTCI!O L- &ÁS.%E) (RC/0%R) + PER1

2#$2EXPERIMENTO 1. Producción de carga eléctrica por contacto

I. OBETI!O"#$



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1.1. Producir cara! el"c#rica! !o$re %a#eriale!&'arilla!( )or fro#a%ie*#o1.+. E!#udiar , %o!#rar lo! efec#o! -ue )roduce* lo! cuer)o! carado! el"c#rica%e*#e

II. M%R&O TE'RI&O ( &ON&EPT)%*

Co*!idere%o! u* e)eri%e*#o !i%)le e* el -ue i*#er'ie*e la a#racci/* el"c#rica. U*a $arra de )l0!#ico !e fro#a

co* u* #roo de )iel , !e !u!)e*de de u*a cuerda -ue )uede irar li$re%e*#e. Si a)roi%a%o! a e!#a $arra2 u*a!eu*da $arra de )l0!#ico2 fro#ada #a%$i"* co* )iel2 o$!er'a%o! -ue la! $arra! !e re)ele* e*#re !3 #al co%o !e%ue!#ra e* la 4i. 51. El %i!%o re!ul#ado !e o$#ie*e !i re)e#i%o! el %i!%o e)eri%e*#o co* do! $arra! de 'idrio-ue 6a* !ido fro#ada! co* !eda. Si* e%$aro !i u#ilia%o! u*a $arra de )l0!#ico fro#ada co* )iel , u*a 'arilla de'idrio fro#ada co* !eda2 o$!er'a%o! -ue la! $arra! !e a#rae* e*#re !3.

Al fro#ar el )l0!#ico co* )iel o el 'idrio co* !eda2 e!#a! !u!#a*cia! !e 7elec#ria*8 o 7cara*8. Re)i#ie*do e!#e%i!%o e)eri%e*#o co* di'er!o! #i)o! de %a#eriale! e*co*#ra%o! -ue #odo! lo! o$9e#o! carado! )uede*cla!ificar!e e* do! ru)o!: a-uello! -ue !e cara* co%o la $arra de )l0!#ico fro#ada co* )iel , lo! -ue !e cara*co%o la 'arilla de 'idrio cua*do !e fro#a co* !eda. ;e*9a%3* 4ra*<li* &1=5>?1=@5( !uiri/ -ue #odo cuer)o )o!ee u*a ca*#idad 7*or%al8 de elec#ricidad , cua*do do! o$9e#o! !e fro#a* e*#re !3 )ar#e de la elec#ricidad !e

#ra*!fiere de u* cuer)o 6acia o#ro a!3 )ue!2 u*o #ie*e u* ece!o , el o#ro u* d"fici# de cara de 'alor iual. Al#i)o de cara ad-uirida )or u*a $arra de 'idrio fro#ada co* u* )aBo de !eda le lla%/ carga positiva, lo cual!i*ifica$a -ue el )aBo de !eda ad-uir3a u*a carga negativa de iual %a*i#ud. Por o#ro lado al #i)o de cara-ue a)arec3a e* el )l0!#ico al !er fro#ado co* )iel !e le lla%/ carga negativa , la )iel ad-uir3a u*a cara )o!i#i'a.Co%o 'i%o! e* *ue!#ro e)eri%e*#o2 do! o$9e#o! -ue )o!ee* el %i%o #i)o de cara2 e! decir2 do! cuer)o! a%$o! )o!i#i'o! o a%$o! *ea#i'o! !e repelen e*#re !32 %ie*#ra! -ue !i #ra*!)or#a* cara! o)ue!#a! se atraen entre sí.

Se !a$e a6ora -ue cua*do el 'idrio !e fro#a co* u* )aBo de !eda !e #ra*!fiere* elec#ro*e! del 'idrio a la !eda , )or #a*#o2 "!#a ad-uiere u* *%ero e* ece!o de elec#ro*e! , el 'idrio -ueda co* u* d"fici# de elec#ro*e!2 Se*la cla!ificaci/* de 4ra*<li*2 -ue #oda'3a #ie*e 'ie*cia2 la !eda !e cara *ea#i'a%e*#e2 , el 'idrio )o!i#i'a%e*#e.

A6ora !a$e%o! -ue la %a#eria e!#0 for%ada )or 0#o%o! el"c#rica%e*#e *eu#ro!. Cada 0#o%o )o!ee u* )e-ueBo

*cleo -ue co*#ie*e )ro#o*e! carado! )o!i#i'a%e*#e , *eu#ro*e! !i* cara , rodea*do al *cleo ei!#e u**%ero iual de elec#ro*e! carado! *ea#i'a%e*#e. El )ro#/* , el elec#r/* !o* )ar#3cula! %u, di!#i*#a!. A!3 la%a!a del )ro#/* e! a)roi%ada%e*#e +555 'ece! %a,or -ue la del elec#r/*. Si* e%$aro2 !u! cara! !o*eac#a%e*#e iuale! )ero de !i*o! o)ue!#o!. La cara del )ro#/* e! e , la del elec#r/* e! +e2 !ie*do e la unidad,unda-ental de la carga. Toda! la! de%0! cara! !e )re!e*#a* e* ca*#idade! e*#era! de la del elec#r/*. E!decir2 la carga et/ cuantiada. Toda cara Q )re!e*#e e* la *a#uralea )uede e!cri$ir!e e* la for%a

.e N Q ±=

&1(Do*de N e! u* *%ero e*#ero , e e! la cara del elec#r/*.

Cua*do do! cuer)o! e!#0* e* 3*#i%o co*#ac#o2 co%o ocurre al fro#arle! e*#re !32 lo! elec#ro*e! !e #ra*!fiere* deu* cuer)o a o#ro. U* o$9e#o -ueda co* u* *%ero e* ece!o de elec#ro*e! , !e cara )or #a*#o2 *ea#i'a%e*#e ,

el o#ro -ueda co* u* d"fici# de elec#ro*e! -ueda*do carado )o!i#i'a%e*#e. Dura*#e e!#e )roce!o la cara *o !ecrea !i*o !e #ra*!fiere de u* cuer)o a o#ro. La cara *e#a del !i!#e%a e! cero. E! decir la carga e conera.



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&a( &$(

2ig. 1. a !os ob"etos con car#as de si#no o$uesto se atraen% b !os cuer$os con car#as del &is&o si#no se re$elen

III. M%TERI%*E# ( E3)IPO#.

+.1. U*a 'arilla de 'idrio+.+. Do! 'arilla! de )l0!#ico+2. U* #roo de !eda+.. U*a )la#afor%a co* !o)or#e

I!. METOO*O56%.

%. PRO)&&I'N E &%R5% PO#ITI!% ( NE5%TI!%

a( Li%)iar la! !u)erficie! de la 'arilla de 'idrio , el elec#ro!co)io.

$( Di!)o*a el e-ui)o #al co%o !e %ue!#ra e* la 4i. +.

2ig. 7 E'ui$o utili(ado en la e)$eriencia* +a Electrosco$io, +b -arilla de -idrio o $lástico +c electri(aci.n $or /rota&iento

c( Acer-ue la 'arilla de 'idrio !i* fro#ar al elec#rodo ce*#ral del elec#ro!co)io. FO$!er'e -ue le !ucede a la!la%i*illa! del elec#ro!co)io Rei!#re !u! o$!er'acio*e!

d( A6ora )roceda a fro#ar 'ioro!a%e*#e la 'arilla de 'idrio co* la #ela de !eda , *ue'a%e*#e acer-ue la'arilla de 'idrio al elec#rodo ce*#ral del elec#ro!co)io co%o !e %ue!#ra e* la fiura FQu" le !ucede ala! la%i*illa! del elec#ro!co)io Rei!#re lo o$!er'ado.

e( To-ue el elec#rodo ce*#ral del elec#ro!co)io co* la 'arilla de 'idrio )re'ia%e*#e fro#ada co* !eda )ara#ra*!ferir la cara. Rei!#re !u! o$!er'acio*e!

f( Para o$#e*er %0! cara! !o$re el elec#ro!co)io 6a$r0 -ue re)e#ir 'aria! 'ece! el )roce!o de fro#aci/* ,

#ra*!fere*cia. Rei!#re !u! o$!er'acio*e!.



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Fi#0 120 3arilla car#ada acercándose al electrosco$io

( Para de!carar el elec#ro!co)io #o-ue co* u* dedo el elec#rodo ce*#ral.6( Re)i#a lo! )a!o! a*#eriore! )ara lo! ca!o! e* -ue la 'arilla e! de )l0!#ico &*ero( , !e fro#a co* !eda

i( Re)i#a el )roce!o )ara el ca!o e* -ue la 'arilla e! de acr3lico , !e fro#a co* !eda.

B. ETERMIN%&I'N E* TIPO E &%R5% 3)E TIENE )N &)ERPO

a( 4ro#e 'ioro!a%e*#e la 'arilla de )l0!#ico co* la la*a , acer-ue el e#re%o fro#ado a la e!fera %e#0licacolocada e* !u !o)or#e ai!la*#e co%o !e %ue!#ra e* la fiura 5a.

$( E* )re!e*cia de la 'arilla fro#ada colo-ue !u dedo e* el lado o)ue!#o de la e!fera %e#0lica co%o !e

%ue!#ra e* la fiura 5$...c( De!)u"! de cier#o #ie%)o , e* )re!e*cia de la 'arilla carada re#ire el dedo de la e!fera.d( Re#ire la 'arilla carada , a6ora acer-ue la e!fera 6acia la ca$ea del elec#ro!co)io. FQu" o$!er'a

&a( &$(

2ig. 4 Cuer$o car#ado $ositi-a&ente

e( Se fro#a 'ioro!a%e*#e la 'arilla de 'idrio co* la #ela de !eda rue!a &o co* la*illa( , !e le acerca !i*#ocar la e!fera del elec#rodo del elec#ro!co)io. E* ca!o de -ue la! la%i*illa! del elec#ro!co)io !e a$rie!e* %0!2 la 'arillade 'idrio #e*dr0 cara del %i!%o !i*o -ue la del elec#ro!co)io. E* ca!o co*#rario la 'arilla #e*dr0 !i*o o)ue!#o.

f( Re)i#a el )a!o a*#erior )ara el ca!o e* -ue la 'arilla -ue !e fro#a e! la 'arilla de acr3lico co* la*illa.

&. %TR%&&I'N (8O REP)*#I'N E*&TRI&%

a$ 4riccio*ar fuer#e%e*#e la 'arilla de )l0!#ico de color *ero A co* la #ela de !eda , lueo colocarlo e* la )la#afor%a ira#oria co* !o)or#e2 co%o !e %ue!#ra e* la 4iura H. U$icar !u ce*#ro de ra'edad , )er%i#ir -ue ire li$re%e*#e



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2ig. :. E'ui$o utili(ado $ara &ostrar la interacci.n el4ctrica.

;$ 4riccio*ar la 'arilla de )l0!#ico *ero ; co* la #ela de !eda , lueo acercarlo a la 'arilla de )l0!#icocolocada e* la )la#afor%a ira#oria. acer irar la 'arilla A e* 'aria! 'uel#a!2

c$ 4riccio*ar la 'arilla de 'idrio C co* la #ela de !eda , lueo acercarlo a la 'arilla A 6aci"*dolo irar

'aria! 'uel#a!. E'i#e #ocar la 'arilla de 'idrio co* la de )l0!#ico %ie*#ra! ira "!#a de$e !er uiada )or

la 'arilla de 'idrio.d$ 4riccio*ar la 'arilla de acr3lico D co* la #ela de !eda , lueo ac"r-uelo a la 'arilla A 6aci"*dolo irar 'aria! 'uel#a!2 e'i#a*do #ocarla. Rei!#re !u! o$!er'acio*e!.

e$ Re)i#a el e)eri%e*#o )ara 'aria! co%$i*acio*e! de la! 'arilla!.

!. &%*&)*O# ( RE#)*T%O#

%. Producción de carga.

H.1. Al acercar la 'arilla de 'idrio !i* fro#ar al elec#ro!co)io. FQu" ocurre co* la! la%i*illa! del elec#ro!co)ioFQu" i%)lica e!#o

La la3inilla del electrosco4io no e54eri3enta nin6una7ariaci8n9

i34lica :ue la 7arilla de 7idrio ; la bola delelectrosco4io están con una car6a el<ctrica neutra cadauna9 :uiere decir9 :ue cada ele3ento 4osee la 3is3acantidad de electrones ; 4rotones-

H.+. Al acercar la 'arilla de 'idrio )re'ia%e*#e fro#ada co* !eda al elec#ro!co)io !i* #ocarlo. FQu" ocurre co* la!

la%i*illa! del elec#ro!co)io Fa ad-uirido alu*a )ro)iedad la 'arilla de 'idrio

Ocurre :ue las la3inillas del electrosco4io se des4la=an>se abren? un n6ulo de @AB a4ro5i3ada3ente-

la 7arilla de 7idrio se a car6ado 4ositi7a3ente >D?-

H.. FQu" !ucede co* la! la%i*illa! del elec#ro!co)io cua*do Ud. #oca la e!fera ce*#ral E)li-ue

El siste3a se descar6a9 debido a :ue el cuer4o u3anotransere electrones de la tierra a la bola central delelectrosco4io ; 4or lo tanto se neutrali=a-



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H.. Si Ud. re%)la/ la 'arilla de 'idrio )or u*a de )l0!#ico o u*a de acr3lico )re'ia%e*#e fro#ada. FCu0le!

fuero* !u! o$!er'acio*e! E)li-ue

l re34la=ar la 7arilla de 7idrio 4or uno de 4lástico ; alser rotado con la seda- La 7arilla de 4lástico ad:uiereun car6a ne6ati7a >+? ; la seda una car6a 4ositi7a >D?-

La 7arilla de 4lástico al ser rotado con lana ad:uiereun car6a 4ositi7a >D? ; la lana una car6a ne6ati7a >+?-Re4ulsi8n

B. Tipo de carga <ue tiene un cuerpo

H.1. To%a*do co%o refere*cia la cara del 'idrio cua*do !e fro#a co* !eda. FQu" #i)o de cara ad-uiere la'arilla de 'idrio cua*do !e fro#a co* !eda

La 7arilla al ser rotado con la seda ad:uiere una car6a4ositi7a >D?

H.+. FQu" #i)o de cara #ie*e la 'arilla de acr3lico

Materiales en contacto Ti4o de car6a obtenido 4or elacrílico

crílico rotado conlana

Positi7o

crílico rotado con

seda

!e6ati7o

crílico rotado conterno

Positi7o

crílico rotado conranela

Positi7o

H.. De!cri$a $re'e%e*#e el )roce!o de la fiura 5 , la fiura 5

Descripción del proceso de la fg. 03: 4re7ia3ente el

electrosco4io debe estar descar6ada o con car6a neutra-Lue6o se acerca la 7arilla 4re7ia3ente car6ada en este casocon car6a 4ositi7a9 co3o consecuencia de acercar la 7arillacar6ada a la bola central del electrosco4io nosotros4ercibi3os :ue las la3inillas del electrosco4io se abrenbarriendo un án6ulo deter3inado asta encontrar une:uilibrio-Descripción del proceso de la fg. 04: 4re7ia3enteFrotado la 7arilla de 4lástico con la lana acera3os el

e5tre3o rotado a la esera 3etálica colocada en un so4orteaislante9 en 4resencia de la 7arilla rotada coloca3os un



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dedo en el lado o4uesto de la esera 3etálica 4ara 4oderdescar6ar la car6a ne6ati7a 9 des4u<s de cierto tie34o ; en4resencia de la 7arilla car6ada retira3os el dedo de laesera ; nal3ente retira3os la 7arilla car6ada

'e esta 3anera deGa3os a la esera car6ada 4ositi7a3ente

&. %tracción = o repulión de carga.

H.1. Al acercar la 'arilla ; a la 'arilla A2 FEi!#e a#racci/* o re)ul!i/* FPor -u" ira la 'arilla A

Co3o las dos 7arillas son rotadas con el 3is3o 3ateriala3bos tienen la 3is3a car6a el<ctrica 4or lo tanto cuandolo acerca3os las dos 7arillas estas se re4elen- La 7arilla 6ira a causa de la uer=a de re4ulsi8n-

H.+. FGirar0 la 'arilla A de!carada al acerc0r!ele la 'arilla ; carada FPor -u"

Si9 en este caso e5iste una uer=a de atracci8n-Por:ue en la 7arilla neutra las car6as se 4olari=an al acercarla 7arilla car6ada aciendo :ue las car6as o4uestas seatraen ; las car6as del 3is3o si6no se re4elen enconsecuencia se e54eri3ent8 una atracci8n ; una tendenciaa 6irar-

VAR I LL ANEUTR APOLAR IZ AD A VAR ILLA CARG AD A

H.. FQu" !ucede !i !e #oca la 'arilla A carada co* la 'arilla ; #a%$i"* carada FE)li-ue elfe*/%e*o

'es4u<s de car6ada la 7arilla ““ se coloc8 en la 4lataor3a6iratoria con so4orte ; lue6o al intentar Guntar con la 7arilla“H” ta3bi<n car6ada con el 3is3o si6no9 se e54eri3ent8:ue abía una uer=a de re4ulsi8n9 esta uer=a era 3ásintenso cuanto 3ás cerca estaba de la otra 7arilla ; así



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obli6ando a e54eri3entar una rotaci8n de la 7arilla “” conres4ecto al eGe 6iratorio

OGo si acía3os un contacto or=ado entre estas dos7arillas car6adas se ubiera e:uilibrado la car6a9 :uiero

decir9 la 3is3a cantidad de electrones del 3is3o si6no encada 7arilla-

EGe34loJ co3o las dos 7arillas estaban car6adosne6ati7a3ente9 la 7arilla”” con +$# ; la 7arilla “H” con+$9 al 4onerlo en contacto estas car6as se e:uilibrarancon una car6a cu de +$@

H.. Re!)o*da a la! )reu*#a! a*#eriore! !i !e u!a la! 'arilla! A C , D.

'8ndeJ &arilla de color ne6ro rotado con tela de seda >A)J

ad:uiere una car6a >ne6ati7a?- &arilla de color ne6ro rotado con tela de seda (B):

ad:uiere una car6a >ne6ati7a?- &arilla de 7idrio rotado con tela de seda >C?J ad:uiere una

car6a >4ositi7a?- &arilla de acrílico rotado con tela de seda >D): ad:uiere

una car6a >ne6ati7o?-

$- Se intenta unir las 7arillas “A” y “B” este caso ;a see54lic8 en la 4re6unta anterior-

2- La uni8n de las 7arillas “B” ;” C”Co3o la 7arilla “B” tiene car6a ne6ati7a ; la

7arilla “C” actNa con una car6a 4ositi7a9 co3o son desi6nos a4uestos estas e54eri3entan una atracci8n lo:ue es ácil Guntar o tocar entre ellos

A- La uni8n de las 7arillas “B” ; “D” co3o a3bas4oseen el 3is3o ti4o de car6a estas e54eri3entanuna uer=a de re4ulsi8n9 lo cual al 3o3ento deintentar tocar la 7arilla “B” con la &arilla “D” se6enera una rotaci8n en la 7arilla “B”

H.H. FQu" !ucede cua*do #oca co* la %a*o la rei/* carada de la 'arilla E)li-ue

La car6a se 7a a la tierra 4or inter3edio del cuer4o u3ano9de esta 3anera :uedando neutrali=ada la 7arilla-

H.H. De!cri$a do! e9e%)lo! de cada u*a de la! for%a! e* -ue !e )uede carar el"c#rica%e*#e u* cuer)o

&difere*#e! de lo! realiado! e* el la$ora#orio(.



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$? Por Radiación- Consiste en ilu3inar un cuer4o3etálico con lu= de alta recuencia causando eldes4rendi3iento de electrones >eecto otoel<ctrico?-

noa: En todo 4roceso de transerencia de electronesentre los cuer4os9 la cantidad de car6a del siste3a seconser7a9 es decir9 la su3a de cantidades de car6a al

inicio ; al nal son i6uales- “Le; deconser7aci8n de la cantidad de car6a”

!) Carga por elecrólisisLa 3a;oría de los co34uestos inor6ánicos ; al6unos delos or6ánicos se ioni=an al undirse o cuando sedisuel7en en a6ua u otros lí:uidos es decir9 sus3ol<culas se disocian en es4ecies :uí3icas car6adas4ositi7a ; ne6ati7a3ente- Si se coloca un 4ar de

electrodos en una disoluci8n de un electr8lito>co34uesto ioni=able? ; se conecta una uente decorriente continua entre ellos9 los iones 4ositi7os de ladisoluci8n se 3ue7en acia el electrodo ne6ati7o ; losiones ne6ati7os acia el 4ositi7o- l lle6ar a loselectrodos9 los iones 4ueden 6anar o 4erder electrones ;transor3arse en áto3os neutros o 3ol<culas lanaturale=a de las reacciones del electrodo de4ende de ladierencia de 4otencial o 7oltaGe a4licado-

3) Carga por e"eco er#oel$cricoEs la electricidad 6enerada 4or la a4licaci8n de calor a launi8n de dos 3ateriales dierentes- Si se unen 4ora3bos e5tre3os dos ala3bres de distinto 3aterial >estecircuito se deno3ina ter3o4ar?9 ; una de las uniones se3antiene a una te34eratura su4erior a la otra9 sur6euna dierencia de tensi8n :ue ace uir una corrienteel<ctrica entre las uniones caliente ; ría- Este en83eno

ue obser7ado 4or 4ri3era 7e= en $2$ 4or el ísico

http://www.geocities.ws/davidfisica/fotoe.html

http://www.geocities.ws/davidfisica/fotoe.html



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ale3án To3as Seebec9 ; se conoce co3o eectoSeebec-

H.>. E)li-ue )or -u" alu*a! de la! co%$i*acio*e! $arra?#ela u#iliada! e* la )r0c#ica )roduce* i*#eraccio*e!%0! i*#e*!a! -ue o#ra!. Idea: u!e la #eor3a a#/%ica.

La cantidad de car6a 6enerada de4ende de cada 3aterialcuan conductores ; diel<ctricos son los 3ateriales- Por:ue al3o3ento de rotar los electrones entran en un estado dea6itaci8n 3olecular co3o los electrones al inicio estaban6irando alrededor del nNcleo9 4or ende estos electrones se7en obli6ado a saltar de ni7el en ni7el bien e3itiendo oabsorbiendo ener6ía-

H.=. FE)li-ue )or -u" el c6orro de aua e! a#ra3do )or la $arra carada

El 4lástico al ser rotado con 4elleGo se car6ane6ati7a3ente en consecuencia esta atracci8n nos da lae54licaci8n de :ue el corro de a6ua está ta3bi<n car6ado4ositi7a3ente de re4ente 4or las interacciones de ricci8n ;ro=a3iento con la tubería-

Otra e54licaci8n 4uede ser :ue el a6ua este el<ctrica3enteneutro co3o se acerc8 un cuer4o car6ado ne6ati7a3enteesta atracci8n se debería al a 4olari=aci8n de las car6as

del corro de a6ua lo :ue 6eneraría una uer=a deatracci8n-

!I. &ON&*)#IONE# ( #)5EREN&I%#

>.1 &ON&*)#IONE#

a? Se lo6r8 4roducir car6as el<ctricas e54eri3ental3entesobre los distintos ti4os de 3ateriales >7arillas?9 co3o la7arilla de 7idrio :ue al ser rotado con seda9 esta se car6a4ositi7a3ente ; en consecuencia el 4aQo de seda se car6ane6ati7a3ente- Otro 3aterial es la 7arilla de 4lástico :ue



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al ser rotado con 4iel de coneGo entonces la 7arilla de4lástico se car6a de or3a ne6ati7a ; la 4iel de 3anera4ositi7a9 en conclusi8n se de3uestra la conser7aci8n de lacar6a el<ctrica-

b? Se de3ostr8 ; se estudi8 de 3anera e54eri3ental loseectos :ue 4roducen los 3ateriales car6adosel<ctrica3ente- Cabe 3encionar :ue 3ateriales car6adoscon distintos si6nos de atraen ; del 3is3o si6no sere4elen

>.7 #)5EREN&I%#

a? 'es4u<s de rotar las 7arillas e7ite3os el contacto con la

3ano de 4arte de la 7arilla donde se encuentra car6ada94or:ue al tocar nosotros neutrali=aría3os la car6a 4or:ueel cuer4o u3ano es alta3ente conductor de electricidad-

b? Percibirse :ue el electrosco4io este en un buen estado deunciona3iento

EXPERIMENTO 7? Inducción Electrot/tica.

I. OBETI!O"#$

1.1. Verificar el fe*/%e*o de i*ducci/* elec#ro!#0#ica1.+. E!#udiar el fe*/%e*o de i*ducci/* elec#ro!#0#ica %edia*#e la co*ei/* a #ierra

II. M%R&O TE'RI&O ( &ON&EPT)%*

Ei!#e u* %"#odo !i%)le , )r0c#ico de carar u* co*duc#or a)ro'ec6a*do el %o'i%ie*#o de lo! elec#ro*e! li$re!e* u* %e#al. Co%o !e i*dica e* la 4i.5a1 #e*e%o! do! e!fera! %e#0lica! !i* carar e* co*#ac#o. Al acercar a u*ade la! e!fera! u*a $arra carada *ea#i'a%e*#e2 lo! elec#ro*e! li$re! de u*a e!fera flu,e* de u*a e!fera a la o#ra.Si la $arra e!#0 carada *ea#i'a%e*#e2 re)ele a lo! elec#ro*e! carado! *ea#i'a%e*#e , la e!fera %0! ale9ada ala $arra ad-uiere elec#ro*e! de la o#ra. La e!fera %0! )r/i%a ad-uiere cara )o!i#i'a , la %0! ale9ada cara*ea#i'a &4i. 1$(. Si la! e!fera! !e !e)ara* a*#e! de re#irar la 'arilla &4i. 1c(2 -uedar0* co* cara! iuale! ,

o)ue!#a! &4i. 1d(. U* re!ul#ado !e%e9a*#e !e o$#ie*e co* u*a $arra carada )o!i#i'a%e*#e2 la cual 6ace -ue lo!elec#ro*e! )a!e* de la e!fera %0! ale9ada a la -ue e!#0 %0! )r/i%a. E!#e )roce!o !e lla%a inducci.nelectrostática o car#a $or inducci.n. Si u* co*duc#or e!f"rico carado !e )o*e e* co*#ac#o co* u*a e!feraid"*#ica !i* cara2 la cara de la )ri%era e!fera !e di!#ri$u,e )or iual e* a%$o! co*duc#ore!. Si a6ora !e !e)arala! e!fera! e*#o*ce!2 cada u*a de ella! -uedar0 co* la %i#ad del ece!o de cara orii*al%e*#e e* la )ri%era

e!fera.



34


2ig.01. Car#a $or inducci.n0 a Es/eras en contacto cerca de una barra car#ada $ositi-a&ente0 b es/eras se$aradas en $resencia de la -arilla car#ada0 c 5l 'uitar la barra las es/eras 'uedan car#adas con car#as i#uales 6 o$uestas

La )ro)ia #ierra co*!#i#u,e u* co*duc#or -ue )ara %uc6o! )ro)/!i#o! )uede co*!iderar!e co%o i*fi*i#a%e*#era*de. Cu0*do u* co*duc#or !e )o*e e* co*#ac#o co* la #ierra !e dice e!#0 conectado a tierra. E!#o !ere)re!e*#a e!-ue%0#ica%e*#e %edia*#e u* ca$le de co*ducci/* -ue #er%i*a e* u*a! )e-ueBa! l3*ea!6orio*#ale! co%o !e i*dica e* la 4i.5+. E! )o!i$le u!ar #ierra )ara carar u* co*duc#or )or i*ducci/*. E* la

4i.1a !e %ue!#ra u*a e!fera co*duc#ora de!carada2 e* la fi. +$ !e acerca u*a $arra carada *ea#i'a%e*#e au*a e!fera co*duc#ora !i* cara. Lo! elec#ro*e! !o* re)elido! u$ic0*do!e e* el e#re%o derec6o de la e!fera2de9a*do el e#re%o cerca*o co* cara )o!i#i'a. Si !e co*ec#a a #ierra la e!fera co* la $arra carada )re!e*#e2a-uella ad-uiere u*a cara o)ue!#a a la de la $arra2 ,a -ue lo! elec#ro*e! !e de!)laa* a #ra'"! de 6ilo co*duc#or 6acia la #ierra co%o !e %ue!#ra e* la 4i. +c. La co*ei/* a #ierra !e i*#erru%)e a*#e! de re#irar la $arra )araco%)le#ar la cara )or i*ducci/* &4i. +d(. Re#ira*do e*#o*ce! la $arra2 la e!fera -ueda carada )o!i#i'a%e*#e&4i. +d(.

2ig. 07 Electri(aci.n $or inducci.n utili(ando cone)i.n a tierra0 +a Es/era &etálica inicial&ente descar#ada% +bacerca&iento de la barra inductora 7acia la es/era $ara $roducir la $olari(aci.n% +c Cone)i.n de la es/eracon la tierra &ediante un 7ilo conductor +los electrones -ia"an a tierra% +d retiro de la cone)i.n a tierra en $resencia del inductor, +e Es/era conductora car#ada $ositi-a&ente0

III. M%TERI%*E# ( E3)IPO#

+.1. U*a )laca cuadrada de 'idrio or0*ico+.+. U* #u$o )e-ueBo de *e/*+.. U*a )laca circular de alu%i*io co* #or*illo+.. U*a $arra cil3*drica de )l0!#ico *ero co* #uerca

+.H. Tela de !eda2 la*a , o#ro!

I!. METOO*O56%

a$ E*#or*illar el %a*u$rio )l0!#ico a la )laca circular de alu%i*io.

;$ E* )ri%er luar2 fro#ar la !u)erficie !u)erior de la #or#a de re!i*a o de la l0%i*a de ai!la*#e &acr3lico( co*

u*a )iel de a#o o co*e9o o co* u* #e9ido de la*a2 a fi* de -ue la !u)erficie -uede carada *ea#i'a%e*#e )or fricci/* &fiura 5a(. E'i#e el co*#ac#o f3!ico de la o*a fro#ada.

c$ U*a 'e -ue el ai!la*#e e!#0 carado2 acer-ue el di!co de alu%i*io !o!#e*i"*dolo )or el %a*o ai!la*#e&fiura 5$( 6acia la )laca ai!la*#e &!e reco%ie*da 6acer co*#ac#o )ara -ue la elec#riaci/* e* la )lacacircular )or i*ducci/* !ea %0! efec#i'a(. Puede colocar!e fir%e%e*#e el di!co de %e#al !o$re la l0%i*aai!la*#e fro#ada fiura c

d$ So!#e*er co* la o#ra %a*o2 el #u$o de *e/* , )o*erlo e* co*#ac#o co* la )laca de alu%i*io &e* ca!o *o

di!)o*a del #u$o de *e/*2 #o-ue co* el dedo la )ar#e !u)ero del di!co de alu%i*io(. Se *o#ar0 -ue el #u$ode *e/* rela%)auea i*!#a*#0*ea%e*#e de$ido al flu9o de cara el"c#rica 'er 4i. 5d.



34


e$ Se)arar el #u$o de *e/* , )o!#erior%e*#e la )laca de alu%i*io2 -ueda*do e!#0 carada )o!i#i'a%e*#e co%o

!e %ue!#ra e* la 4i. 5e.,$ U*a 'e !e)arada la )laca de alu%i*io2 co*ec#e co* el #u$o de *e/*2 a6ora *ue'a%e*#e el #u$o de *e/*

rela%)auear02 i*dica*do -ue ei!#e *ue'a%e*#e flu9o de cara #al co%o !e %ue!#ra e* la 4i. 5f.g$ Re)e#ir el e)eri%e*#o &cua*#a! 'ece! !ea *ece!aria( )ara 'erificar el )roce!o de i*ducci/*.

&a( C

&d( &e( &f(

Fi#0 120 Es'ue&a de electri(aci.n $or inducci.n

@$ Ei!#e o#ra for%a co%o de%o!#rar -ue la l0%i*a de alu%i*io !e cara. Al colocar la )laca %e#0lica !o$re la!u)erficie carada !e i*duce cara de !i*o co*#rario e* la )ar#e de la )laca %0! )r/i%a a la !u)erficie2 co*

cara del %i!%o !i*o e* la )ar#e !u)erior. Si co* la a,uda de u* co*duc#or2 la )ar#e !u)erior de la )laca !ede!cara2 -ueda u*a cara *e#a !o$re la )laca de !i*o co*#rario al de la !u)erficie. E!#a cara !e )uede#ra*!)or#ar !i la )laca e!#0 do#ada de u* %a*o ai!la*#e &'"a!e la fiura 5(

2ig. 04. +a Car#ando el electr./oro de 3olta +b Mostrando 'ue la $laca &etálica está car#ada



34


!. &%*&)*O# ( RE#)*T%O#

:.1. E)li-ue el )roce!o f3!ico )or el cual !e cara la )laca %e#0lica circular de alu%i*io.

el 4roceso ísico es reali=ado 4or inducción Electrostáticade car6as-

H.+. I*di-ue el #i)o de cara -ue !e i*duce e* la )laca %e#0lica e* a%$a! cara! , do*de !e u$ica dic6a cara.FQu" !uceder3a !i #oca Ud. la )laca co* !u %a*o E)li-ue

Pri3ero se roto la 4arten su4erior de aislante >acrílico? conuna seda9 a n de :ue la su4ercie :uede car6adane6ati7a3ente 4or ricci8n >e7itando el contacto ísico de la=ona rotada?-

Lue6o 4rocedi3os a 4onerlo en contacto la 4laca circularde alu3inio ; la =ona car6ada del acrílico- Entonces 4or4olari=aci8n de las car6as la su4ercie su4erior de la 4lacacircular de alu3inio :uedara car6ada ne6ati7a3ente enca3bio la su4ercie inerior 4or la atracci8n de las car6aso4uestas :uedara car6ada 4ositi7a3ente-

Final3ente las car6as de la su4ercie su4erior de la 4lacacircular de alu3inio en7ia3os a la tierra tocando con undedo ; utili=ando el cuer4o u3ano co3o un conductor9

aora al retirar el dedo de la 4laca abre3os deGadosola3ente con car6a 4ositi7a ; 4or ulti3o co6iendo del3an6o aislante retira3os la 4laca circular de alu3iniocar6ado 4ositi7a3ente en toda la su4ercie-

H.. E)li-ue )or -u" rela%)auea el #u$o de *e/* al )o*erlo e* co*#ac#o co* la !u)erficie de la )laca %e#0lica.

Por:ue la 4laca se encuentra car6ada ; 4resenta un ca34oel<ctrico-

H.. FC/%o de$e !er la di!#ri$uci/* de cara e* u* co*duc#or ai!lado )u*#iaudo

Co3o sabe3os todo 3aterial conductor de la corrienteel<ctrica car6ado se distribu;e o3o6<nea3ente en toda lasu4ercie del 3aterial-

H.H. FDe!cri$a el fu*cio*a%ie*#o del elec#r/foro de Vol#a

El obGeti7o del electr8oro es car6ar 4ositi7a3ente un disco de3aterial conductor- está or3ado 4orJ %n disco de 3aterial conductor9 6eneral3ente 3etálico9

con un 3an6o aislante 4ara sostenerlo



34


%na lá3ina de 3aterial aislante- En la 7ersi8n ori6inal erauna torta de resina-

Piel de 6ato >en la 7ersi8n ori6inal?9 4iel de coneGo9 o unsi34le teGido de lana bien seco9 3ás ácil de conse6uir

El electr8oro unciona de la si6uiente 3aneraJ

$- En 4ri3er lu6ar9 rota3os la su4ercie su4erior de la tortade resina o de la lá3ina aislante con la 4iel de coneGo >dellado de los 4elos?9 o con un teGido de lana9 a n de :ue lasu4ercie :uede car6ada ne6ati7a3ente 4or ricci8n- %na7e= :ue el aislante está car6ado9 acerca3os el disco3etálico sosteni<ndolo 4or el 3an6o aislante9 con lo :uetanto el disco conductor9 co3o la torta de resina o la lá3ina

aislante9 se 4olari=an9 situándose las car6as ne6ati7as delconductor en la su4ercie su4erior co3o consecuencia dela re4ulsi8n eGercida 4or las car6as ne6ati7as :ue el3aterial aislante tiene en su su4ercie-

2- 4o;a3os el disco conductor enci3a del aislante9 encontacto- Co3o el aislante tiene e5ceso de car6a ne6ati7asu 4otencial es ne6ati7o co3o están 4r85i3os9 el 4otencialdel disco 3etálico neutro ta3bi<n es ne6ati7o-

A- Conecta3os el disco conductor a tierra >si no tene3os al6o

:ue sir7a de to3a de tierra9 basta con :ue lo to:ue3os conun dedo? co3o la tierra está a 4otencial de # & ; el disco3etálico tiene un 4otencial ne6ati7o9 el disco tiende a4erder car6a ne6ati7a- Se ori6ina una corriente de car6ane6ati7a >circulaci8n de electrones? desde el disco asta latierra9 :ue cesa cuando el 4otencial del disco es # &- Estosucede cuando el disco :ueda car6ado 4ositi7a3ente deor3a :ue su 4otencial 4ositi7o se anula con el ne6ati7o6enerado 4or el aislante9 con lo :ue el 4otencial total es de



34


# &- 'ico de otra 3anera9 así reeri3os a tierra el4otencial de la cara su4erior del 3aterial aislante-

@- 'esconecta3os el disco 3etálico de la to3a de tierra9 el4otencial el<ctrico si6ue siendo de # &-

- Se4ara3os el disco 3etálico del aislante9 a6arrándolo 4orel 3an6o9 ;a :ue si tocáse3os el disco con la 3ano9 en el3o3ento en :ue aleGáse3os el disco de la lá3ina aislante9el 4otencial del disco 4asaría de # & a un 4otencial 4ositi7o9con lo :ue electrones de nuestro cuer4o 4asarían al disco9descar6ándolo- Esta acci8n de aleGar el disco del 3aterialaislante car6ado es la :ue inducirá en el disco 3etálico unacar6a de al6unos 3iles de 7oltios-

ora el disco 3etálico a :uedado car6ado 4ositi7a3ente si

tiene una car6a suciente ; acerca3os un dedo al disco sintocarlo9 7ere3os :ue salta una cis4a entre nuestro dedo ;el disco9 :ue :uedará así descar6ado-

La car6a del disco 3etálico 4uede e34learse 4ara distintose54eri3entos- Por eGe34lo9 si se 4one el disco en contactocon un conductor aislado9 se co34robará :ue la car6a4uede ser trans4ortada a distancia- Co3o la car6a estática:ue la base diel<ctrica ad:uiri8 4or rota3iento no se 6astadurante el 4roceso de car6ar el disco conductor9 <ste 4uede

7ol7er a car6arse 3ucas 7eces sin necesidad de rotarlanue7a3ente- Esto es así9 4or:ue la ener6ía e34leada 4aracar6ar el disco no es su3inistrada 4or la car6a de la basediel<ctrica9 sino 4or el trabaGo 3ecánico de se4arar el discode la base- Es 4or esta ra=8n :ue &olta lo lla38 electróforo

perpetuo- En realidad9 se lo use o no9 la car6a de la basediel<ctrica 7a 4erdi<ndose lenta3ente a lo lar6o de lasoras o días9 sobre todo si a; alta u3edad relati7aa3biente9 debido a la reco3binaci8n con las 4artículas de

la at38sera :ue 4osean car6a de si6no o4uesto-

http://es.wikipedia.org/wiki/Humedad_ambiental






34


H.>. FU#ilia*do %a#eriale! ca!ero! )odr3a co*!#ruir u* elec#r/foro de Vol#a E)li-ue de#e*ida%e*#e.

Si se 4uede construir un electr8oro de 7olta con 3aterialesáciles de conse6uir- Para el disco 3etálico 4uede e34learseuna ta4a a 4resi8n de un reci4iente 3etálico de lece en

4ol7o o si3ilar >4lano9 sin 3olduras?9 con su reborde aciaarriba- Co3o 3an6o aislante 4uede utili=arse una 7arilla otubo de 3aterial 4lástico9 4or eGe34lo el tubo e5terior de unbolí6rao9 :ue 4uede aderirse al centro del disco consu4erce3ento >cianoacrilato?9 con resina e4o5i9 o con otroadesi7o uerte9 co3o una 3asilla 4oli3eri=able de dosco34onentes-

El 3aterial aislante ori6inal era una torta de resina >3aterial en7enta en erreterías ; :uí3icas?9 4ero ta3bi<n 4uede

acerse con un 6ran tro=o de a=ure >se consi6ue en lasábricas de escobas de 4aGa ; en :uí3icas?9 ele6ido consu4ercie 4lana ; ta3aQo 3a;or :ue el disco 3etálico- Lastensiones 6eneradas así rondarán los oco o die= 3il 7oltios9:ue no son 4eli6rosas debido a la escasa corriente :ue elelectr8oro es ca4a= de 6enerar- El lar6o de la cis4a 4er3itecalcular a4ro5i3ada3ente la tensi8n el<ctrica alcan=ada ara=8n de 3il 7oltios 4or cada 3ilí3etro de cis4a-

En lu6ar de la torta de resina o a=ure 4uede usarse una lá3ina

de 3aterial 4lástico9 4or eGe34lo acrílico9 3;lar9 4oliestireno9etc-9 4ero las tensiones 6eneradas así 4ueden ser 3enores-

http://es.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADgrafo

http://es.wikipedia.org/wiki/Cianoacrilato

http://es.wikipedia.org/wiki/Resina_epoxi

http://es.wikipedia.org/wiki/Resina

http://es.wikipedia.org/wiki/Azufre

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/PMMA

http://es.wikipedia.org/wiki/Mylar

http://es.wikipedia.org/wiki/Poliestireno

http://es.wikipedia.org/wiki/Bol%C3%ADgrafo

http://es.wikipedia.org/wiki/Cianoacrilato

http://es.wikipedia.org/wiki/Resina_epoxi

http://es.wikipedia.org/wiki/Resina

http://es.wikipedia.org/wiki/Azufre

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/PMMA

http://es.wikipedia.org/wiki/Mylar

http://es.wikipedia.org/wiki/Poliestireno



34


En 7e= de una 4iel de 6ato o de coneGo9 diíciles deconse6uir9 4uede e34learse con i6ual resultado un teGido delana bien seco-

Es con7eniente acer el e54eri3ento s8lo en días en :ue la

u3edad relati7a a3biente sea 3enor :ue el # 8 # -Para reali=ar el e54eri3ento9 es i34ortante se6uir concuidado los cinco 4asos indicados en la secci8n anterior encaso contrario el electr8oro no uncionará-


>.1 &ON&*)#IONE#

$- Se de3ostr8 ; 7erico el en83eno de la inducci8n el<ctrica-

2- Con el electr8oro de 7olta se de3ostr8 la inducci8nelectrostática ; deGando car6ada de 3anera 4ositi7a 3edianteuna cone5i8n a tierra-

>.7. #)5EREN&I%#

a? E7ite3os el contacto ísico de la =ona rotada de la lá3ina-



34


EXPERIMENTO A? *nea e &a-po Eléctrico.

I. OBETI!O"#$

1.1. Mo!#rar e)eri%e*#al%e*#e la! l3*ea! de ca%)o el"c#rico.

1.+. De!cri$ir cuali#a#i'a%e*#e la! l3*ea! de ca%)o el"c#rico

II. M%R&O TEORI&O ( &ON&EPT)%*

U*a a,uda co*'e*ie*#e )ara o$!er'ar la for%a de lo! ca%)o! el"c#rico! )roducido! )or di!#ri$ucio*e! de caradi!cre#a o co*#i*ua e! #raar la! l3*ea! e* la %i!%a direcci/* -ue el 'ec#or i*#e*!idad de ca%)o el"c#rico e*

'ario! )u*#o!. E!#a! l3*ea! !e de*o%i*a* lnea de ca-po eléctrico , e!#0* relacio*ada! co* el ca%)o el"c#ricode la !iuie*#e %a*era.

1. El 'ec#or ca%)o el"c#rico E e! #a*e*#e a la l3*ea de ca%)o el"c#rico e* cada )u*#o.

7. El *%ero de l3*ea! )or u*idad de 0rea -ue )a!a* )or u*a !u)erficie )er)e*dicular a la! l3*ea! de ca%)o e!

)ro)orcio*al a la %a*i#ud del ca%)o el"c#rico e* e!a rei/*.

E* la! 4i. 51a , 51$ !e %ue!#ra* la! l3*ea! de ca%)o el"c#rico de u*a cara )u*#ual )o!i#i'a , de u*a cara )u*#ual *ea#i'a2 o$!"r'e!e -ue la! l3*ea! de ca%)o e!#0* diriida! radial%e*#e 6acia fuera e* la! cara! )o!i#i'a! , diriida! radial%e*#e 6acia ade*#ro e* la! cara! *ea#i'a!. De$e o$!er'ar!e ade%0! -ue la! l3*ea!e!#0* %0! 9u*#a! e* la cerca*3a a la! cara! lo cual i*dica -ue el ca%)o e! %0! i*#e*!o e* reio*e! cerca*a! a la!

cara! , di!%i*u,e a %edida -ue !e ale9a de la! cara!

&a( &$(

2ig. 01. Líneas de ca&$o el4ctrico* a $ara una car#a $untual $ositi-a 6 b $ara una car#a $untual ne#ati-a0

La! rela! -ue !e !iue* )ara #raar l3*ea! de ca%)o el"c#rico )ara cual-uier di!#ri$uci/* de cara !o*:

1. La! l3*ea! de ca%)o el"c#rico co%ie*a* e* la! cara! )o!i#i'a! , #er%i*a* e* la! cara! *ea#i'a!.+. La! l3*ea! !e di$u9a* !i%"#rica%e*#e !alie*do o e*#ra*do e* la cara.

. El *%ero de l3*ea! -ue !ale* de u*a cara )o!i#i'a o e*#ra* e* u*a cara *ea#i'a2 e! )ro)orcio*al a lacara.

. No )uede* cruar!e *u*ca do! l3*ea! de ca%)o el"c#rico.



34


La! l3*ea! de ca%)o )ara do! )ar#3cula! carada! de iual %a*i#ud )ero de !i*o o)ue!#o &di)olo el"c#rico(2!e %ue!#ra e* la 4i. 5+a. Mu, cerca de la! cara! la! l3*ea! !o* radiale! 6acia fuera !i la cara e! )o!i#i'a ,6acia ade*#ro !i la cara e! *ea#i'a. Pue!#o -ue la! cara! !o* de iual %/dulo2 el *%ero de l3*ea! -uee%)iea* e* la cara )o!i#i'a e! iual al *%ero de la! -ue e*#ra* e* la cara *ea#i'a.

La 4i. 5+$ %ue!#ra la! l3*ea! de ca%)o e* la 'eci*dad de do! cara! )o!i#i'a! iuale!. Nue'a%e*#e !e

o$!er'a -ue la! l3*ea! !o* ca!i radiale! e* la 'eci*dad de dic6a! cara!. Ade%0! e%ere el %i!%o *%ero del3*ea! de cada cara.

&a( &$(2ig.07. Líneas de ca&$o* a $ara un di$olo el4ctrico 6 b $ara dos car#as $ositi-as i#uales 0


Do! 'arilla! de 'idrio , u* #roo de !edaDo! )lu%ero! elec#ro!#0#ico!U*a %0-ui*a de Ji*!6ur#U* acelerador de Va* de Graaff Ca$le! de co*ei/*

I!. METOO*O56%

a$ Carar la 'arilla de 'idrio fro#0*dolo co* el )aBo de !eda , lueo #ocar la $arra %e#0lica del )lu%eroelec#ro!#0#ico. Realiar e!#e )rocedi%ie*#o 'aria! 'ece! 6a!#a -ue lo! 6ilo! !e a$ra* co%o !e %ue!#ra e* la

4i. 5$. Rei!#re !u! o$!er'acio*e!.;$ De!carue el )lu%ero #oca*do el %e#al co* la! %a*o!.c$ Carar do! 'arilla!2 u*a de 'idrio , o#ra de )l0!#ico2 , lueo carar a lo! )lu%ero! co* di!#i*#a! cara!2

acercarlo! )o!#erior%e*#e 6a!#a o$#e*er la co*fiuraci/* %o!#rada e* la 4i.5c.

d$ Re)e#ir el )roce!o a*#erior cara*do a lo! )lu%ero! co* cara! del %i!%o !i*o 6a!#a o$#e*er laco*fiuraci/* %o!#rada e* la 4i. 5d.



34


2ig. 0A. I&a#en tridi&ensional de las líneas de ca&$o el4ctrico de cuer$os car#ados0

e$ U!a*do la %0-ui*a de Ji*!6ur# !e )uede o$#e*er u* %e9or re!ul#ado. E* e!#e ca!o2 co* u* ala%$re !eco*ec#a u* elec#rodo de e!#a %0-ui*a al !o)or#e %e#0lico del )lu%ero lueo !e )rocede a carar el )lu%ero6acie*do irar el %a*u$rio de la %0-ui*a. No#ar0 -ue lo! 6ilo! !e rec6aa* e*#re !3 , !e !e)ara* #al co%o !e%ue!#ra e* la 4i. 5$.

,$ Colo-ue do! )lu%ero! a u*a di!#a*cia de 15 c% , co*ec#e %edia*#e ala%$re! a lo! do! elec#rodo! de la%0-ui*a de Ji%!6ur#. Proceda a carar lo! )lu%ero! 6acie*do irar la %0-ui*a de Ji%!6ur#. No#ar0 -ue

lo! 6ilo! elec#riado! !e a#rae* #al co%o !e %ue!#ra e* la fiura 5c.g$ Colo-ue do! )lu%ero! a u*a di!#a*cia de 15 c% , co*ec#e %edia*#e ala%$re! a u* %i!%o elec#rodo de la

%0-ui*a de Ji%!6ur#. Proceda a carar lo! )lu%ero! 6acie*do irar la %0-ui*a de Ji%!6ur#. No#ar0 -uelo! 6ilo! elec#riado! !e a#rae* #al co%o !e %ue!#ra e* la fiura 5c.

@$ U!a*do el acelerador de Va* de Graaff i*#e*#e o$#e*er la! co*fiuracio*e! a*#e! %e*cio*ada!.

2ig. 04. &a( Má'uina de 8i&ss7urst (b) !escar#a corona entre los electrodos de la &á'uina

PRECAUSIONES.

. Al !acer contacto la varilla carga"a con el pl#$ero, la varilla "ebe $overse !acia "elante % !acia atr&s

para per$itir trans'erir la carga por co$pleto

. C#an"o #se la $&#ina "e *ins!#rt evite !acer contacto "irecto con las $anos a los electro"os c#an"o esta

est& carga"a. Para !acer la cone+in pri$ero -#nte los "os electro"os pro"#cin"ose "e esta 'or$a la

"escarga.

/. C#an"o #se el acelera"or "e 0an "e 1raa'', cons#lte al pro'esor antes "e poner en $arc!a el "ispositivo 9los-olta"es en el acelerador son &u6 ele-ados2

!. &%*&)*O# ( RE#)*T%O#

H.1 E)li-ue lo -ue !ucede cua*do la 'arilla de 'idrio e! )ue!#a e* co*#ac#o co* la $arra %e#0lica del )lu%ero.

l rotar el 7idrio ; seda se car6a 4ositi7a3ente al 7idrio ; al4oner en contacto con la barra del 4lu3ero eta transere lacar6a aciendo :ue los 4elitos del 4lu3ero se ericen o seabran

H.+. FPor -u" #o%a* la for%a -ue Ud. 'e lo! 6ilo! del )lu%ero al !er #ocada la 'arilla %e#0lica del )lu%ero co*la 'arilla carada .E)li-ue.



34


l inducir la car6a el<ctrica >4or contacto? a las 7arillas del4lu3ero9Usta se car6ara ;a sea 4ositi7a o ne6ati7a3ente 6enerando

un ca34o el<ctrico9 esta característica 4articular en or3ade radiaci8n or3ado 4or los ilos re4resentarían las líneasdel ca34o el<ctrico ; estas líneas Ga3ás se 4uedenintersectar entre una ; la otra

H.. FQu" relaci/* cree Ud. -ue uarda el 0*ulo de a$er#ura de lo! 6ilo! de !eda de la )lu%a co* la ca*#idad de

elec#ricidad

(uardan una relaci8n directa3ente 4ro4orcional :uiere decir:ue a 3a;or cantidad de car6a el<ctrica 3a;or será el án6ulo

:ue 6eneran asta lle6ar a ser 4er4endicular al 4unto dondeestá actuando- Co3o se 7e en la 6ura si6uiente tangente

H.. De#alle lo -ue o$!er'/ cua*do e* el e)eri%e*#o u#ili/ la %0-ui*a de Ji*!6ur#2 !u!#e*#a*do correc#a%e*#eel a*0li!i!.



34


La 3á:uina de Vinsurt 6enera ele7ados 7oltaGes ; 4araal3acenar esa car6a tiene dos condensadores cada uno deellos conectados directa3ente a un electrodo9 en consecuenciaestos electrodos tienen car6as o4uestas9 entonces nosotros 4or3edio de un conductor conecta3os a los 4lu3eros ; secolocaron casi Guntos >co3o se 3uestra en la 6-?9

se6uida3ente e34e=a3os a 6enerar car6a con la 3á:uina deVinsurt obser7ando :ue los 4elitos del 4lu3ero se eri=an ;abía una uer=a el<ctrica atracci8n 3utua3ente entre losca34os- * a continuaci8n se obser7a co3o se re4elen doscar6as del 3is3o si6no



34


En este caso a3bos 4lu3eros ueron 4uestos en contacto enun solo elactrodo así 6enerando el 3is3o ti4o car6a ena3bos 4lu3eros- Obser7ándose una uer=a el<ctrica dere4ulsi8n-

H.H. De!cri$a !u! o$!er'acio*e! e)eri%e*#ale! al 6acer u!o del acelerador de Va* de Graaff.

Ocurre de 3anera si3ilar :ue el caso anterior

H.> De!cri$a el fu*cio*a%ie*#o de la M0-ui*a de Ji*!6ur#2

La 3á:uina de Vinsurt es un 6enerador decar6a el<ctrica9 conor3ado 4or dos 4lacas circulares :uereali=an 3o7i3ientos circulares o4uestos una res4ecto a la

otra ; las 3is3as :ue 7an interconectadas cada una a unelectrodo- ; 3ediante una or:uilla se acía contacto a unacu3ulador de car6a cada uno-

%na 7e= cuando está listo se ace 6irar el 3ani7elaaciendo rotar las dos 4lacas ; de esta 3anera 6enerando ;acu3ulando car6a el<ctrica9 nal3ente :ue al sera4ro5i3ados los dos electrodos 6eneraban una descar6a enor3a de relá34a6o 4or la alta dierencia de 4otencialel<ctrico


>.1. &ON&*)#IONE#

$- %n ca34o el<ctrico estático 4uede ser re4resentado6eo3<trica3ente con líneas tales :ue en cada 4unto elca34o 7ectorial sea tan6ente a dicas líneas9 a estaslíneas se las conoce co3o Wlíneas de ca34oW-Mate3ática3ente las líneas de ca34o son las cur7asinte6rales del ca34o 7ectorial- Las líneas de ca34o seutili=an 4ara crear una re4resentaci8n 6ráca del ca34o9; 4ueden ser tantas co3o sea necesario 7isuali=ar-

Las líneas de ca34o son líneas 4er4endiculares a lasu4ercie del cuer4o9 de 3anera :ue su tan6ente6eo3<trica en un 4unto coincide con la direcci8n delca34o en ese 4unto- Esto es una consecuencia directa dela le; de (auss9 es decir encontra3os :ue la 3a;or7ariaci8n direccional en el ca34o se diri6e4er4endicular3ente a la car6a-

http://es.wikipedia.org/wiki/Recta_tangente

http://es.wikipedia.org/wiki/Curva_integral_de_un_campo_vectorial


http://es.wikipedia.org/wiki/Recta_tangente





34


2- Co3o los ilos del 4lu3ero son no conductores son 3u;Ntiles 4ara describir de 3anera cualitati7a las líneas delca34o

>.7. #)5EREN&I%#

Cada 7e= :ue la 7arilla car6ada ten6a contacto con la 7arilla3etálica de la 4lu3a9 la 7arilla debe 3o7erse ; 6iraradelante ; atrás 4ara 4er3itir :ue su car6a el<ctrica setrans3ita 4or co34leto a la 4lu3a



34


EXPERIMENTO 4? El generador de !an de 5ra, I. OBETI!O"#$

1.1. U#iliar el acelerador de Va* de Graaff )ara )roducir cara! el"c#rica!

1.+. Co*ocer la! )ar#e! , el fu*cio*a%ie*#o de e!#e e*erador de cara! el"c#rica!.


Cua*do u* co*duc#or carado !e coloca e* co*#ac#o co* el i*#erior de u* co*duc#or 6ueco2 #oda la cara del )ri%er co*duc#or !e #ra*!fiere al co*duc#or 6ueco. E* )ri*ci)io2 e! )o!i$le i*cre%e*#ar la cara e* el co*duc#or

6ueco , !u )o#e*cial2 !i* l3%i#e2 re)i#ie*do el )roce!o.

E* 1@+@ Ro$er# K. Va* de Graff a)lic/ e!#e )ri*ci)io )ara di!eBar , co*!#ruir u* e*erador elec#ro!#0#ico #alco%o !e %ue!#ra e* la 4i. 51a2 el cual !e u#ilia e* la! i*'e!#iacio*e! de f3!ica *uclear. La idea $0!ica dele*erador !e de!cri$e e* la 4i. 51c. Se e*#rea co*#i*ua%e*#e cara a u* elec#rodo de al#o 'ol#a9e !o$re u*a $a*da %/'il de %a#erial ai!la*#e. El co*duc#or de al#o 'ol#a9e e! u* co*duc#or 6ueco %o*#ado !o$re u*a

colu%*a ai!la*#e. La $a*da recoe cara )or %edio de u*a de!cara coro*a e*#re el )ei*e io*iador de au9a!%e#0lica! , u*a re9illa co*ec#ada a #ierra e* la $a!e del e*erador. La! au9a! *or%al%e*#e !e %a*#ie*e* a u* )o#e*cial )o!i#i'o de 15 'ol#io!. La cara )o!i#i'a !e #ra*!fiere al elec#rodo de al#o 'ol#a9e )or %edio de u*!eu*do )ei*e colec#or de au9a! -ue !e e*cue*#ra e* la )ar#e !u)erior del e*erador. Co%o el ca%)o el"c#ricoe* el i*#erior del co*duc#or 6ueco e! de!)recia$le2 la cara )o!i#i'a de la $a*da !e #ra*!fiere co* facilidad 6aciael elec#rodo de al#o 'ol#a9e2 !i* i%)or#ar !u )o#e*cial. E* la )r0c#ica2 e! )o!i$le i*cre%e*#ar !u )o#e*cial del

elec#rodo de al#o 'ol#a9e 6a!#a -ue !e )re!e*#a u*a de!cara el"c#rica a #ra'"! del aire. Da#o -ue la #e*!i/* deru)#ura diel"c#rica del aire e! del orde* de .15> V%2 u*a e!fera de 1 % de radio )uede alca*ar 6a!#a u* )o#e*cial de .15> V. Puede au%e*#ar!e au* %0! el )o#e*cial au%e*#a*do el radio del ca!co del e*erador. Lo!

e*eradore! Va* de Graaff )uede* )roducir difere*cia! de )o#e*cial #a* al#a! co%o +5 %illo*e! de 'ol#io!. Lo! )ro#o*e! acelerado! a #ra'"! de difere*cia! de )o#e*cial de e!#e orde* reci$e* e*er3a !uficie*#e co%o )arai*iciar reaccio*e! *ucleare! e*#re ello! , di'er!o! *cleo! -ue !ir'e* de $la*co.

&a( &$( &c(

2ig 01. !ia#ra&a es'ue&ático de un #enerador de 3an de :ra//0


.1. U* e*erador de Va* de Graff

.+. U*a e!fera de de!cara.. U* )lu%ero elec#ro!#0#ico



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.. U* elec#ro!co)io

.H. Ca$le! de co*ei/*

I!. METOO*O56%

a$ A*#e! de la o)eraci/*2 6a, -ue li%)iar2 co* #ela !ua'e , li%)ia2 la! do! e!fera!2 la! rueda!2 la correa , el#u$o de )olil0!.;$ Se a$re la %i#ad !u)erior del ca!co , !e a9u!#a el #or*illo )ara -ue la correa -uede adecuada , la! rueda!

!u)erior e i*ferior )aralela!.c$ Se a9u!#a el colec#or !u)erior )ara -ue !e acer-ue al %0i%o a la correa2 !i* #ocarla.d$ Se co*ec#a el colec#or co* la $ola de la de!cara el"c#rica. Se co*ec#a el i*#erru)#or de colec#or co* el

colec#or de$a9o2 al %i!%o #ie%)o2 colo-ue la #a$la de ala%$re de #ierra e* el !uelo.

e$ Se co*ec#a el i*#erru)#or de fue*#e el"c#rica del %o#or )ara arra*carlo. Si la 6u%edad del a%$ie*#e e!

al#a2 !e e*cie*de la l0%)ara !ecadora2 Cua*do el aire 6%edo e! e)elido del a)ara#o2 !e a)aa el %o#or , !e cierra la %i#ad !u)erior de ca!co. A6ora el e*erador e!#0 li!#o )ara la de%o!#raci/*.

,$ Se co*ec#a el circui#o de #ierra del %o#or )ara arra*carlo , )ro#eer co*#ra la fua de cara.g$ E* a-uello! luare! do*de *o ei!#e corrie*#e el"c#rica , la 6u%edad rela#i'a e! %e*or al 52 !e )uede

recurrir a la o)eraci/* %a*ual2 e! decir 6acer irar la %a*i'ela e* el !e*#ido del relo9.

@$ Cua*do co%ie*a a fu*cio*ar el e*erador2 *o de$e #ocar co* la! %a*o! la! $ola! *i la! )ar#e!%e#0lica! e)ue!#a!. Cua*do de9e de u!ar el e*erador2 de$e 6acer co*#ac#o la! do! $ola! )ara -ue !ede!carue* la elec#ricidad re%a*e*#e2 co* la fi*alidad de -ue )a!e corrie*#e a #ra'"! del cuer)o 6u%a*o&*o 6a, )eliro )ara la 'ida2 )or-ue la corrie*#e e! %u, )e-ueBa.

i$ Proceda a realiar la! !iuie*#e! e)erie*cia!

4.1. Electriación por contacto.

Acer-ue la $ola de de!cara al ca!co del acelerador de Va* de Graaff2 co%o !e %ue!#ra e* la

fiura +a Al #ocar la e!fera de de!cara al acelerador 6a$r0 !acado u* )oco de cara

Acer-ue a6ora la e!fera de de!cara 6acia el elec#ro!co)io.

To-ue la ca$ea del elec#ro!co)io co* la e!fera de de!cara #al co%o !e %ue!#ra e* la 4i. +$.

Rei!#re !u! o$!er'acio*e!

&a( &$(

2ig. 7. Trans/erencia de car#a del acelerador 7acia el electrosco$io* +a Contacto de la es/era de $rueba conel acelerador, +b trans/erencia de car#a al electrodo central del electrosco$io

4.7. ecarga corona

Co* el e*erador a)aado i*!#ale la $ola de )rue$a %edia*#e u* ala%$re co*duc#or al )olo *ea#i'o

del acelerador co%o !e %ue!#ra e* la fiura 5a. Po*a e* fu*cio*a%ie*#o el e*erador , e!)ere u*o! %i*u#o! 6a!#a -ue e!#e !e carue

Acer-ue co* cuidado la e!fera de )rue$a 6acia la ca$ea del e*erador. FO$!er'a el arco 'ol#aico.

E)li-ue e!#e fe*/%e*o. Co%)are lo o$!er'ado co* lo -ue %ue!#ra la fiura 5$.



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Fi#0 12 +a Instalaci.n del e'ui$o $ara -isuali(ar la descar#a corona% +b descar#a corona4.A. &a-po eléctrico de un conductor cargado.

To%e )or la $a!e ai!la*#e el )lu%ero elec#ro!#0#ico.

Acer-ue lo! 6ilo! del )lu%ero al ca!co2 co%o !e %ue!#ra e* a 4i. .

To%e u* !olo 6ilo del )lu%ero , de!)l0celo alrededor del ca!co !iuie*do circui#o! )aralelo! al ecuador o %eridia*o co%o !e %ue!#ra e* la 4i. ?$2 )ero !i* i*#e*#ar di!%i*uir la di!#a*cia al ca!co2 el 6ilo !e

%a*#ie*e a u*a di!#a*cia co*!#a*#e. Rei!#re !u! o$!er'acio*e!. Acer-ue la e!fera del )"*dulo el"c#rico 6acia el e*erador , o$!er'e la i*#eracci/* e*#re a%$o!.

Re)i#a e!#e )a!o )ara difere*#e! )o!icio*e! de la e!fera

2ig. A. !ia#ra&a $ara &ostrar la si&etría del ca&$o el4ctrico0

Co* el e*erador de Va* de Graaff a)aado , )re'ia%e*#e de!carado2 di!)o*a de u*a )laca de

%adera !eca forrada e* la )ar#e !u)erior co* cual-uier )l0!#ico rue!o , 6aa )arar a u* co%)aBero!u,o !o$re ella2 6acie*do -ue colo-ue !u! %a*o! !o$re el ca!co.

E*cie*da el %o#or del e*erador2 lueo de cier#o #ie%)o lo! ca$ello! del alu%*o !e le'a*#ar0* co%o !e

%ue!#ra e* la 4i. . &Lo! ca$ello! del alu%*o de$e* e!#ar reci"* la'ado! , !eco!(. Lueo de e!#a

e)erie*cia re#ire la! %a*o! del ca!co. Acer-ue la l0%)ara de *e/* al cuer)o del alu%*o !i* #ocarlo

De9e )a!ar cier#o #ie%)o 6a!#a -ue el ca$ello $a9e i*dica*do -ue ,a !e 6a de!carado2 e*#o*ce! reci"*

60alo $a9ar de la #a$la. Proceda con cuidado 6 con cal&a;



34


2ig. A. "a La alu&na 7a sido car#ada a un $otencial &u6 ele-ado $or contacto con un #enerador de3an de :raa//0 +b La $ro/esora 6 su 7i"a co#en el #enerador

Acer-ue la l0%)ara de *e/* al cuer)o del alu%*o !i* #ocarlo De9e )a!ar cier#o #ie%)o 6a!#a -ue el ca$ello $a9e i*dica*do -ue ,a !e 6a de!carado2 e*#o*ce! reci"*

60alo $a9ar de la #a$la. Proceda con cuidado 6 con cal&a;

4.4. !iento eléctrico

Ma*#e*ie*do el e*erador de Va* de Graaff 2 i*!#ale u* o$9e#o )u*#iaudo a la ca$ea del acelerado

co* u* ala%$re laro #al co%o !e %ue!#ra e* la fiura

Colo-ue u*a 'ela e*ce*dida cerca de la )u*#a del o$9e#o )u*#iaudo

E*cie*da el e*erador de 'a* de Graff , de9e -ue !e cara

Mo'ie*do la 'ela e*ce*dida alrededor de la )u*#a del o$9e#o2 !i* #ocarlo $u!-ue el luar e* do*de !e

)roduce el 'ie*#o el"c#rico.

FO$#e*dr3a la %i!%a e)erie*cia !i re%)laa al e*erador d Va* de Graff )or la %0-ui*a de

Ji%!6ur!#2 co*ec#0*dolo u* )olo de dic6a %0-ui*a al o$9e#o )u*#iaudo.



34


!. &%*&)*O# ( RE#)*T%O#

H.1 E)li-ue lo -ue !ucede cua*do la e!fera de )rue$a e! )ue!#a e* co*#ac#o co* el elec#rodo ce*#ral del

elec#ro!co)io.

Cuando toca3os el 6enerador de 7an de 6raX con la eserade 4rueba9 eta esera se car6a 4ositi7a3ente reduciendo lacar6a del 6enerador de 7an de 6raX 4or lo tanto9 cuandotoca3os el electrodo central del electrosco4io con eta esera de4rueba9 las lá3inas se des4la=aran un deter3inado án6uloindicando :ue la esera de 4rueba se encuentra car6ada-

H.+. Al acercar el )lu%ero elec#ro!#0#ico al e*erador de Va* de Graaff. F Qu" !ucede co* lo! 6ilo! de !eda.E)li-ue.

Cuando acerca3os el 4lu3ero electrostático9 estos ilos deseda son atraídos de 3anera 4er4endicular acia lasu4ercie del 6enerador de 7an de 6raX

H.. F Qu" #i)o de !i%e#r3a #ie*e el ca%)o el"c#rico )roducido )or el ca!co del e*erador. E)li-ue

Las líneas de ca34o son líneas 4er4endiculares a lasu4ercie del cuer4o9 de 3anera :ue su tan6ente 6eo3<trica

en un 4unto coincide con la direcci8n del ca34o en ese 4unto-Esto es una consecuencia directa de la le; de (auss9 es decirencontra3os :ue la 3a;or 7ariaci8n direccional en el ca34ose diri6e 4er4endicular3ente a la car6a- l unir los 4untos enlos :ue el ca34o el<ctrico es de i6ual 3a6nitud9 se obtiene lo:ue se conoce co3o s%perfcies e&%ipoenciales9 sona:uellas donde el 4otencial tiene el 3is3o 7alor nu3<rico-

La car6a en la su4ercie e5terior del 6enerador de 7an de6raX se distribu;e si3<trica3ente en toda la su4ercie ;

directa3ente 4ro4orcional a la cantidad de car6a e5istente



34


H.=. FCu0l e! la direcci/* de la fuera !o$re la e!fera del )"*dulo el"c#rico. E)li-ue

Co3o el 4<ndulo es atraído 4or el 6enerador la direcci8nde atracci8n es acia el centro del 6enerador

H.H FPor -u" lo! ca$ello! del alu%*o !e le'a*#a*

Se le7antan 4or el alto 4otencial el<ctrico acu3ulado en elcuer4o de alu3no ; este 4otencial 6enera un ca34o el<ctricodescribiendo las líneas del ca34o el<ctrico :ue salen de3anera 4er4endicular del cuer4o del alu3no ; los cabellos 4orel baGo 4eso :ue 4resentan tienden a se6uir estas tra;ectoriaso líneas del ca34o-

H.. Cua*do Ud. acerca el #u$o de *e/* al alu%*o FQu" o$!er'/ E)li-ue !u re!)ue!#a.

El 4robador el<ctrico se enciende con solo a4ro5i3arlo sinnecesidad de :ue sea tocado el cuer4o9 de3ostrando :ue elcuer4o se encuentra car6ado con un alto 4otencial ele7ado-

H.@. El radio del ca!co e!f"rico e! de +5 c%2 de#er%i*e. FCu0*#a cara )uede )roducir !i* )ro'ocar la ru)#ura

el"c#rica e* el aire.

Co3o se sabe nos dan co3o dato :ueJ radio Y $3 4otencialY A-$#

.ue la car6a de4ende directa3ente 4ro4orcional al radiode casco es<rico-

Por lo tantoJ 4or re6la de tres si34le-1m→≫3∗10

6

0.5m→≫ x

x=1.5∗106voltios

H.15. El elec#rodo co*duc#or e!f"rico de u* e*erador de Va* de Graaff e!#0 carado 6a!#a u* )o#e*cial de521.15> V. alle el radio %3*i%o -ue de$e #e*er el ca!car/* e!f"rico )ara -ue *o ocurra la ru)#uradiel"c#rica del aire.

Co3o se sabe nos dan co3o dato :ueJ radio Y $3 4otencial Y A-$# 7

.ue la car6a de4ende directa3ente 4ro4orcional al radiode casco es<rico-

Por lo tantoJ 4or re6la de tres si34le-1m→≫3∗10

6v



34


x→≫0.18∗106v

x=0.06m=6 cm

1.15E)li-ue el )oder de la! )u*#a! , )or-u" *o de$e%o! colocar*o! $a9o u* 0r$ol ra*de !i e!#a%o! e* %ediode u*a #or%e*#a el"c#rica. Pi!#a leer !o$re lo! e)eri%e*#o! de ;e*9a%3* 4ra*<li*

Cuando los conductores 3etálicos ter3inan en 4unta seacu3ula 3uca car6a en ellas9 la densidad de car6a es3u; alta ; en las 4ro5i3idades se crea un intenso ca34o:ue ioni=a el aire-Este eecto ue descubierto 4or el nortea3ericano Franlin; en <l se basa su in7ento del 4ararra;os 4ublicado en

$ZA en su a3oso “l3ana:ue del 4obre Ricard”-Los 4ararra;os iniciales consistían en una 7arilla de unosdos 3etros de lar6o colocada en la 4arte alta de losedicios ; unida el<ctrica3ente a tierra 4or 3edio de uncable conductor- En la 4unta del 4ararra;os se ioni=a el aire; 4or esa 4arte del aire9 :ue conduce 3eGor :ue el resto9 sedes4la=a el ra;o- Si se 4roduce una descar6a la cis4a esconducida a tierra a lo lar6o del cable-Parece ser :ue Franlin lan=8 una co3eta de seda9 con una

4unta 3etálica en la 4arte 3ás alta9 unida a un cordelta3bi<n de seda- 'el cordel col6aba una lla7e- Paraconocer el relato de su e54eriencia

No es muy conveniente repetir laexperiencia de Franklin por el

peligro de ser alcanzados por elrayo.

Las 4untas car6adas 4ositi7a3ente 4roducen 7ientoel<ctrico 4ositi7o-

Las 4untas car6adas ne6ati7a3ente 4roducen 7ientoel<ctrico ne6ati7o-

H.11. De!cri$a de#allada%e*#e del 7'ie*#o el"c#rico82 u!e idea! f3!ica! )ara de!arrollar el #e%a

Cuando los conductores 3etálicos ter3inan en 4unta seacu3ula 3uca car6a en ellas9 la densidad de car6a es 3u;alta ; en las 4ro5i3idades se crea un intenso ca34o :ueioni=a el aire-

Co3o esta 4arte de un 3etal conductor 4resenta una

ele7ada car6a el<ctrica lo :ue ocasiona la 6eneraci8n de unintenso ca34o ; uer=a lo :ue tienden a e5tin6uir la lla3a-



34


H.1+. De!cri$a lo -ue !ucede e* la fiura

Se obser7a las líneas del ca34o el<ctrico ; 4or la altadierencia de 4otenciales ocurre una ioni=aci8n del aire ; así 6enerándose un arco 7oltaico


>.1. &ON&*)#IONE#

$- Mani4ulando adecuada3ente el 6enerador de 7an de6raX se lo6r8 4roducir car6as de alto 4otencial el<ctrico-+. Se i=o un reconoci3iento de las 4artes ; el

unciona3iento del 6enerador de 7an de 6raX satisactoria3ente-

>.7. #)5EREN&I%#

3ani4ular con su3o cuidado cuando el 6enerador estáen unciona3iento9 4or:ue a cual:uier i34re7isto

4uede resultar atal9 si bien se sabe esta 4osee enele7ado 4otencial el<ctrico-



34


si el alu3no está siendo car6ado 4or el 6eneradore7ite el contacto ísico 4or una tercera 4ersona

EXPERIMENTO :? *a aula de 2arada=

I. OBETI!O"#$

1.1. Mo!#rar el $li*da9e elec#ro!#0#ico.

1.+. De#er%i*ar e* do*de re!ide la cara el"c#rica e* u* co*duc#or


Cua*do !e coloca u*a cara *e#a e* u* co*duc#or2 la cara !e di!#ri$u,e !o$re la !u)erficie de %a*era -ue elca%)o el"c#rico e* el i*#erior e! cero. Para %o!#rar lo %e*cio*ado )uede realiar!e el !iuie*#e e)eri%e*#o.

I*#roduca. U*a )e-ueBa $ola %e#0lica carada )o!i#i'a%e*#e2 la cual cuela de u* 6ilo de !eda de*#ro de u*co*duc#or 6ueco !i* cara a #ra'"! de u* )e-ueBo orificio co%o !e 'e e* la 4i.1a2. El co*duc#or 6ueco e!#0ai!lado de la #ierra. La $ola carada i*duce u*a cara *ea#i'a e* la )ared i*#er*a del co*duc#or2 de9a*do u*acara iual )ero )o!i#i'a e* la !u)erficie e#erior &4i. 1$(. La )re!e*cia de la! cara! )o!i#i'a! e* la )arede#erior !e i*dica )or la deflei/* del elec#r/%e#ro. La deflei/* del elec#r/%e#ro *o ca%$ia cua*do la $ola #ocala !u)erficie i*#erior del co*duc#or 6ueco &4i. 1c(. Cua*do la $ola !e e#rae la lec#ura del elec#r/%e#ro *o

ca%$ia , la $ola !e e*cue*#ra de!carada &4i.1d(. E!#o %ue!#ra -ue la cara #ra*!ferida al co*duc#or 6ueco !e

e*cue*#ra !o$re la !u)erficie e#erior. Si a6ora !e i*#roduce u*a )e-ueBa $ola %e#0lica carada e* el ce*#ro delco*duc#or 6ueco carado2 la $ola %e#0lica *o !er0 a#ra3da )or el co*duc#or 6ueco. 4i*al%e*#e !i la $ola )e-ueBacarada !e coloca fuera de la !u)erficie e#erior del ca!car/*2 la $ola !er0 re)elida )or el co*duc#or i*dica*do-ue el ca%)o fuera del co*duc#or 6ueco e! difere*#e de cero. A e!#e e)eri%e*#o !e de*o%i*a $li*da9eelec#ro!#0#ico.



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Fi#0 <0 !e&ostraci.n e)$eri&ental 'ue &uestra 'ue cual'uier car#a trans/erida a un conductor reside en susu$er/icie en e'uilibrio electrostático0

E* *ue!#ro e)eri%e*#o )ara de%o!#rar lo a*#e! %e*cio*ado !e u#iliar0 la Kaula e 4arada,


.1. Do! )lu%ero! elec#ro!#0#ico!..+. U*a 9aula de 4arada,.. U*a $a!e co* !o)or#e )ara colocar la 9aula de 4arada,.. U*a %0-ui*a de Ji%!6ur!# o u* e*erador de Va* de Graaff

.H. U* elec#ro!co)io.>. Ca$le! de co*ei/*

I!. METOO*O56%

a$ I*!#ale el e-ui)o co%o !e %ue!#ra e* la 4i.+.;$ Co* u* ala%$re de co*ei/* de co$re co*ec#e la 9aula de 4arada, co* u* elec#rodo de la %0-ui*a

de Ji%!6ur!#.c$ aa irar la %a*i'ela )ara )roducir cara el"c#rica e* la 9aula( O$!er'e lo -ue le !ucede a lo! )lu%ero! e#erior e i*#erior a la 9aula. A*o#e !u! o$!er'acio*e!.6( Re%)lace la %0-ui*a de Ji%!6ur!# )or el acelerador de Va* de Graaff , co* u* ala%$re

co*duc#or co*ec#e la ca$ea del acelerador co* la Kaula de 4arada,.i( aa fu*cio*ar el acelerador , o$!er'e lo -ue !ucede co* el )lu%ero. 9( De!co*ec#e el acelerador de la 9aula2 el )lu%ero e#erior re#3relo de !u luar.

Fi#0 =0 Instalaci.n del e'ui$o $ara &ostrar el blinda"e electrostático

<( Acer-ue la 9aula 6acia el acelerador a u*a di!#a*cia )e-ueBa co%o !e %ue!#ra e* la 4i. .l( E*cie*da el acelerador , o$!er'e la de!cara coro*a -ue a)arece.



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Fi#0 20 El #enerador de 3an de :raa// $roduce descar#as es$ectaculares sobre la "aula de ala&bre conectadaa tierra0

!. &%*&)*O# ( RE#)*T%O#

H.1 E)li-ue lo -ue le !ucede a lo! )lu%ero! cua*do la 9aula de 4arada, e!#0 co*ec#ado co* la %0-ui*a deJi%!6ur!# e* fu*cio*a%ie*#o.

!o sure nin6una alteraci8n 4or:ue está dentro del blindaGeel<ctrico ; todos los electrones están en la su4ercie e5terior dela Gaula9 co3o se sabe el ca34o el<ctrico no actNa en el centrosino en la su4ercie e5terna-

H.+.. E)li-ue lo -ue le !ucede a lo! )lu%ero! cua*do la 9aula de 4arada, e!#0 co*ec#ado co* el e*erador deVa* de Graaff.

!o 4asa nada 4or:ue está dentro del blindaGe el<ctrico ;todos los electrones están en la su4ercie e5terior de la Gaula9indicándonos :ue no a; ca34o el<ctrico en el centro decual:uier cascaron

H.. Se* !u! o$!er'acio*e! Fei!#e ca%)o el"c#rico e* el i*#erior de la 9aula. FEi!#e ca%)o el"c#rico e* ele#erior de la 9aula de 4arada,. Ku!#ifi-ue !u! re!)ue!#a!.

En la teoría se a4rendi8 :ue el ca34o el<ctrico sie34re

actNa en la su4ercie e5terior 3ás no en el interior lo :ue:ued8 de3ostrado en esta 4ráctica-

El ca34o el<ctrico en el e5terior de la Gaula estarán entoda la su4ercie ; los líneas del ca34o tienden a salir enor3a 4er4endicular a la tan6ente de la su4ercie e5terior9

H.. FE* do*de re!ide la cara e* la Kaula de 4arada,

En toda la su4ercie e5terior de la Gaula de Farada;-

H.H. Re%)laa el )lu%ero e#erior )or u* elec#r/%e#ro FQu" o$!er'acio*e! o$#ie*e(

El electr83etro no sure nin6una 7ariaci8n indicando :ue todala car6a esta 4olari=ada en la su4ercie e5terior de la Gaula

H.. E)li-ue el co%)or#a%ie*#o del )"*dulo el"c#rico e* el i*#erior de la 9aula %o!#rado e* la fiura2cua*do !e acerca al e*erador de Va* de Graaff %o!#rado e* la fiura 51. lo -ue ocurre e* la fiura 5+



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'n la fg. 0 Se 4ercibe :ue solo el ilo del 4<ndulo es atraído4or el ca34o 6enerado 4or el 6enerador 4ero 3enos el 4<ndulo4or:ue está dentro del blindaGe9 ; en la seg%nda fg. 0!: se obser7a una descar6a el<ctrica a causa de alta dierencia del4otencial el<ctrico9 esta ioni=a el aire 4ara 4oder reali=ar estadescar6a ; el o3bre en el interior :ueda ileso 4or estar dentrodel blindaGe el<ctrico-


>.1. &ON&*)#IONE#

Se 3ostr8 el blindaGe electrostático es este casoe54eri3entado con la Gaula de Farada;

Se deter3in8 :ue la car6a el<ctrica reside en la 4arte3ás e5terna de cual:uier cuer4o conductor el<ctrico-

>.7. #)5EREN&I%#

Tener cuidado de no acer contacto ísico con 6eneradorde 7an de 6raX cuando está en unciona3iento 4or:ueesta 4osee car6a el<ctrica ele7ada-

E7itar tocar la 4unta de la a6uGa cuando está conectada al6enerador-

!II. BIB*IO5R%26%.

=.1. GOLDEM;ERG2 K. 43!ica Ge*eral , E)eri%e*#al. Vol. II. Edi#. I*#era%erica*a. M"ico 1@=+.

C.7. MEINERS2 . J2 EPPENSTEIN. E)eri%e*#o! de 43!ica. Edi#. Li%u!a. M"ico 1@5=.. SERJA2 R. 43!ica. Vol. II Edi#. Re'er#e. E!)aBa 1@@+2




=.. TIPLER2 ). 43!ica Vol. II. Edi#. Re'er#e. E!)aBa +555.

a u* %a)a de l3*ea! de fuera radiale!2 )ue! la! fuera!

PRACTICA DE LABORATORIO N° 01 FISICA III - 2012-MODIF

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