7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 1/15

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA  Y 

ELECTRICA

TEMA:

CARGAS ELÉCTRICAS  Y  CUERPOS ELECTRIZADOS

PROFESOR:

GUILLEN GUEVARA ARTURO

CURSO:

LABORATORIO DE FÍSICA III

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 2/15

INTEGRANTES:

ALFARO CCENTE, WALKER ISRRAEL

121902!

ARAPA C"UC"ON, MIGUEL ANGEL

1219012#

GUEVARA MINAYA, BLADIMIR ILIS"

121901# 

LIVIA GIL, C"RISTOP"ER ARTURO

12190019

1. OBJETIVOS

1. Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades

fundamentales de la materia llamada carga eléctrica.2. Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante las diversas formas.3. Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y signos

opuestos.. Conocer el funcionamiento y los principios f!sicos de un generador 

Electrostático " má#uina de $ims%urt y la má#uina de Van der &raff.

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 3/15

2. MATERIALES

'uego de e#uipos de electrostática u()1*++ , tablero de destello- cubierta de electrodos

esféricos- rueda con punta- barra de fricción de plástico con claviero de mm soporte dedepósito- rodamiento de aguas con clavia de conexión- soporte de ganc%o para péndulo

doble de bolitas de sauco- clavia de conexión en pantalla de seda en varilla- tro/os de

medula de sauco- tablero de base en clavia y conexión y carril de rodamiento con bolas-

cadenas de conexión- esfera conductora de 3+mm de diámetro con clavia de conexión-

cubierta con electrodos de punta pie de soporte- varilla de soporte aislada- con

manguitos de soporte y de conexión y uego de campanas0.

éndulos de tecnoport. Electroscopio. arras de acetato y vinilita.

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 4/15

3. FUNDAMENTO TEORICO

nducción electrostática Consideremos el conductor neutro mostrado en las figuras si

acercamos al conductor ,sin tocarlo0 otro cuerpo cargado positivamente onegativamente4 va a suceder #ue la s cargas sufren modificaciones- se van a mover ,es

decir existe en fenómeno de influencia0

 5igura 16 influencia electrostática

 7o electrones libres en el conductor son atra!dos por el cuerpo cargado positivamente

%acia el extremo 8 y debido a este despla/amiento el extremo del conductor #uedara

deficiente de electrones- es decir cargado positivamente. 9e debe tener presente #ue en

este proceso solo se produo en el conductor una separación de cargas- el conductor 

seguirá neutro- esta separación de cargas en un conductor debido a la aproximación de

un cuerpo cargado se denomina ::electrostatica;;.

5igura 26 inducción electrostática

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 5/15

El cuerpo #ue produo la inducción se le llama inductor y las cargas #ue aparecen en los

extremos del conductor se llaman cargas inducidas. ara demostrar la existencia de

fenómenos de existencia utilicemos dos péndulos de %ilo conductor. 9e observan #ue los

 péndulos se separan. 9i se toca con un dedo durante un pe#ue<o instante un región del

conductor- el operador constituirá un =nico conductor con el suelo y con toda la carga

 positiva se neutrali/ara. El péndulo del extremo cae y enseguida #uitamos el cuerpo

cargado- la carga negativa #ue #ueda en el conductor se reparte en toda la superficie de

forma de reali/ar una nueva distribución de e#uilibrio- observando- entonces #ue el

conductor ad#uirió as! carga negativa. Esta es una de las formas de electri/ación por 

inducción.

4. CUESTIONARIO

1. ¿Cómo puede u!ed de!e"m#$%" e& #'$o de &% (%"'% de &% e)e"% de

!e($opo"*

or medio de la inducción magnetica cargamos con carga positva ,>?0 o

negativa ,>"0 a la espera de tecnoport.

7o acercamos lentamente a la má#uina de Van de &raff cargada negativamente y

observamos si este atrae o repele

C%"'% de& Te($opo"!

ositiva ,>?0 8trae el tecnoport

 @egativa ,>"0 Aepele el tecnoport

2. E$ &% e+pe"#e$(#% e)e(!u%d%. ¿Cómo pod",% e+p&#(%" e& p"#$(#p#o de

upe"po#(#ó$*

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 6/15

8l tener =nicamente las cargas uno y dos no se puede aplicar el principio de

superposición- pero si tomamos en cuenta la carga de la barra podemos %allar la

fuer/a total #ue interact=a sobre la barra- de la siguiente manera6  5 total  B 51 ? 52

3. ¿De& e+pe"#me$!o "e%&#-%do e puede dedu(#" /ue !#po de (%"'% e !"%&%d%

de u$ (ue"po % o!"o*

7o %acen indirectamente. odas las Dpart!culasD ,desde el punto de vista del

observador0- se mueven a causa de las fuer/as internas #ue act=an entre ellas. Esto

a%ora lo %emos demostrado a través de los experimentos utili/ando los métodos y

condiciones necesarias para la observación y análisis del movimiento de los

cuerpos a causa de estas fuer/as. odemos afirmar #ue las part!culas #ue se

mueven son electrones debido a #ue se despla/an de un cuerpo a otro por exceso

,repulsión0 o defecto ,atracción0.

4. E$u$(#e &o !#po de e&e(!"#-%(#ó$ e+p&#/ue (%d% (%o.

5ormas para cambiar la carga eléctrica de los cuerpos

9e denomina electri/ación al efecto de ganar o perder cargas eléctricas-

normalmente electrones- producido por un cuerpo eléctricamente neutro. 7os

tipos de electrificación son los siguientes6

1. Electri/ación por contacto6 Cuando ponemos un cuerpo cargado en

contacto con un conductor se puede dar una transferencia de carga de un

cuerpo al otro y as! el conductor #ueda cargado- positivamente si cedió

electrones o negativamente si los ganó.

2. Electri/ación por fricción6 Cuando frotamos un aislante con cierto tipo de

materiales- algunos electrones son transferidos del aislante al otro

material o viceversa- de modo #ue cuando se separan ambos cuerpos

#uedan con cargas opuestas.

3. Carga por inducción6 9i acercamos un cuerpo cargado negativamente a

un conductor aislado- la fuer/a de repulsión entre el cuerpo cargado y los

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 7/15

electrones de valencia en la superficie del conductor %ace #ue estos se

desplacen a la parte más aleada del conductor al cuerpo cargado-

#uedando la región más cercana con una carga positiva- lo #ue se nota al

%aber una atracción entre el cuerpo cargado y esta parte del conductor.

9in embargo- la carga neta del conductor sigue siendo cero ,neutro0.

. Carga por el Efecto 5otoeléctrico6 9ucede cuando se liberan electrones en

la superficie de un conductor al ser irradiado por lu/ u otra radiación

electromagnética.

*. Carga por Electrólisis6 escomposición #u!mica de una sustancia-

 producida por el paso de una corriente eléctrica continua.

F. Carga por Efecto ermoeléctrico6 9ignifica producir electricidad por la

acción del calor.

0. ¿o" /u e& (ue"po um%$o e ue$ (o$du(!o" de &% e&e(!"#(#d%d* E+p&#/ue

de!%&&%d%me$!e.

Como se sabe- existen cuerpos #ue poseen la propiedad de presentar mayor o

menor resistencia al paso de los electrones- conocidos como aislantes o

conductores respectivamente4 dependiendo esta propiedad de las caracter!sticas del

cuerpo o materia por donde circule dic%os electrones. El cuerpo %umano es un

 buen conductor de la electricidad- debido a #ue el 98% del mismo está formado

 por agua y fluidos- los cuales poseen diferentes tipos de minerales y compuestos-

tales como6 sales- ácidos- %ierro- calcio- etc. los cuales ya se %a demostrado son ele"

mentos conductores. al es as! #ue dependiendo de otros factores ,psicológicos-

somáticos0- existen personas #ue puede DpercibirD o sentir magnitudes de potencial%asta el rango de los mV ,milivoltios0.

5. E$ &% #&u!"%(#ó$ 5 (o$#de"e /ue &% o&% 1 !#e$e u$% (%"'% 6 7 &% o&% 2 e!8

de(%"'%d%. Co$#de"e %dem8 /ue &% o&% !#e$e$ "%d#o ". ¿6u u(ede"8*

Como las 2 esferas tienen el mismo radio- entonces estar!amos %ablando de dos

cuerpos de masas iguales- pero con cargas distintas4 una G y la otra carga @ula-

entonces en la interacción entre dos cargas descrita por el ingeniero francés

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 8/15

C%arles 8. de Coulomb- sabemos #ue Hla interacción electrostática entre dos

 partículas cargadas es proporcional a sus cargas e inversamente proporcional 

al cuadrado de la distancia entre ellas y su dirección es según a recta que las

uneI. Entonces concluimos #ue la 5uer/a entre ambas esferas esta dada por la

ecuación 5B J # G 9 d2 4 de donde 5 es igual a +. Concluimos #ue la part!cula

con carga G no eerce fuer/a eléctrica sobre la part!cula descargada.8s! mismo sabemos #ue toda carga genera un campo eléctrico #ue esta dado por 

E- donde EB J G K d24 de donde concluimos #ue nuestra part!cula 1 genera un

campo eléctrico sobre la part!cula 2. 

:. S#'u#e$do &% #&u!"%(#ó$ 5 upo$'% /ue med#%$!e %&';$ de&#-%m#e$!o de#&o &% e)e"% 1 /ue (o$!#e$e u$% (%"'% 6 e po$e e$ (o$!%(!o (o$ &% e)e"%

2 /ue e!8 de(%"'%d% ¿6u e &o /ue e oe"<%"8*¿Cu8& e"8 &% (%"'% /ue

%d/u#e"e de &% e)e"% 2*

9e observa # a medida #ue se acerca la esfera 1 a la esfera 2 esta le está

induciendo carga esto acurre por la HConservación de la carga eléctricaI la cual

nos dice #ue en un sistema eléctricamente aislado- la suma algebraica de todas

las cantidades de carga permanecen constante debido a #ue la carga reside en los

átomos y estos no se pueden crear o destruirse.

L   Qinicio  B L   Q Final

"7a carga #ue ad#uiere la esfera 2 será igual a la mitad de la carga G.

=. Repe(!o % &% p"e'u$!% 0 upo$'% /ue &% o&% 1 !#e$e u$ "%d#o 2" 7 &% o&% 2

u$ "%d#o ". S# &% o&% 1 /ue (o$!#e$e u$% (%"'% 6 e po$e e$ (o$!%(!o (o$ &%

o&% 2>¿Cu8& e"8 &% (%"'% /ue %d/u#e"e de &% e)e"% 2*

"7a carga 2 #uedara cargada con GK3 ya #ue las cargas tienen #ue ser 

directamente proporcionales ,0 a los radios.

?. E$ u$ e+pe"#me$!o de e&e(!"o!8!#(% e oe"<% /ue &% d#!%$(#% e$!"e &%

e)e"% #d$!#(% 1 7 2 #$#(#%&me$!e de(%"'%d% e de 12 (m @I&u!"%(#o$ 5.

Lue'o de !"%$m#!#"&e &% m#m% (%"'% / % %m% e)e"% e!% e ep%"%$

%!% 15 (m ¿Cu8& e e& <%&o" de e!% (%"'% # &% m%% de (%d% u$% de e&&%

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 9/15

e de 0' 7 &% &o$'#!ud de &o #&o e$ /ue &o e!8$ upe$d#d% &% e)e"% e

de 3 (m*

  3+cm 3+cm

3+cm 

"""""""12cm"""""""" "2cm"

""""""""""""""1Fcm"""""""""""""

Entonces anali/ando una de las esferitas podemos sacar el siguiente diagrama de

fuer/as6

or lo tanto se conoce los valores de α y β

or la 7ey de 7amy tenemos6

  kqq/d2

sen β  =

  mg

sen α 

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 10/15

 M or lo tanto resolviendo %allamos6

  N,#0,#0K   d2   #B3.+(x   10−7

  β  

mg

anO B 3+K2

 O B arctan ,1*0

OB (F.1)

1. U$ oe!o (%"'%do po#!#<%me$!e e %(e"(% % &% e)e"% de u$ e&e(!"o(op#o 7

e oe"<% /ue &% &%m#$#&&% e (#e""%$> 7 (u%$do e #'ue %(e"(%$do #$

!o(%" &% e)e"% de p"o$!o &% oue&% e %"e$. ¿6u !#po de (%"'% !#e$e e&

e&e(!"o(op#o*

El electroscopio tiene carga negativa ya #ue a un principio se encuentran

separadas las laminillas- cuando se acerca la carga negativa de las laminillas se

van a la esfera y #uedan con carga neutra. 8l acercarse más el obeto cargado

 positivamente- mayor cantidad de carga negativa se va a la esfera metálica y

nuevamente las laminillas #uedan cargadas y se separan pero esta ve/ con carga

 positiva.

11. ¿6u )u$(#ó$ (ump&e$ &% o!e&&% de Le7de$ e$ &% m8/u#$% de #mu"!*

e+p&#/ue de!%&&%d%me$!e.

7a botella de 7eyden es un dispositivo #ue permite almacenar cargas eléctricas

comportándose como un condensador o capacitor . 7a varilla metálica y las %oas

de esta<o conforman la armadura interna. 7a armadura externa está constituida

 por la capa #ue cubre la botella. 7a misma botella act=a como un material

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 11/15

dieléctrico  ,aislante0 entre las dos capas del condensador. El nombre de

condensador proviene de las ideas del siglo PP sobre la naturale/a de la carga

eléctrica #ue asimilaban ésta a un fluido #ue pod!a almacenarse tras su

condensación en un dispositivo adecuado como la botella de 7eyden.

Este es el principio por el cual- si un rayo cae por diferencia de potencial en un

avión- este no sufrirá en su interior ning=n tipo de descarga ni alteración

eléctrica.

12. Du"%$!e e& uo de& 'e$e"%do" e&e(!"o!8!#(o e pe"(#e u$ o&o" (%"%(!e",!#(o

#$<e!#'ue % /ue e dee. E+p&#/ue de!%&&%d%me$!e.

ras a#uellos experimentos percibió un olor   caracter!stico- =nico y pun/ante-

alrededor del generador4 van Qarum se refirió al mismo como Rel olor de la

materia eléctricaS. Este olor era producto de la formación de o/ono- siendo el

 primero en describirlo cient!ficamente.T

Es el olor a U/ono ,U30 variedad alotrópica del Uxigeno ,U20- #ue se genera a partir de él- por efecto de las c%ispas. ambién se percibe cuando %ay una

tormenta eléctrica.

13. E+p&#/ue e& pode" de &% pu$!% 7 u %p&#(%(#o$e.

En Electrostática- el poder de las puntas está !ntimamente relacionado con el

concepto de la rigide/ dieléctrica. sta es el mayor valor de campo eléctrico #ue

 puede aplicarse a un aislante sin #ue se vuelva conductor. Este fenómeno fue

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 12/15

descubierto %ace 2++ a<os por enamin 5ranNlin- al observar #ue un conductor 

con una porción puntiaguda en su superficie- descarga su carga eléctrica a través

del agu/amiento y por lo tanto no se mantiene electri/ado.

8ctualmente se sabe #ue esto se produce debido #ue en un conductor electri/ado

tiende a acumular la carga en la región puntiaguda. 7a concentración de carga en

una región casi plana es muc%o menor #ue la acumulación de carga eléctrica en

un saliente acentuado. ebido a esta distribución- el campo eléctrico de las

 puntas es muc%o más intenso #ue el de las regiones planas. El valor de la rigide/

dieléctrica del aire en la porción más agu/ada será sobrepasado antes #ue en las

otras regiones- y será por ello #ue el aire se volverá conductor y por all! escapará

la carga del conductor.

14. Me$(#o$e %p&#(%(#o$e de& e/u#po de V%$ De" "%)).

7as diferentes aplicaciones de esta má#uina incluyen la producción de rayos P-esterili/ación  de alimentos y experimentos de f!sica de part!culas  y f!sica

nuclear .

" &racias al generador podemos %acer experimentos de ruptura

dieléctrica en alta tensión sin peligro para el #ue los reali/a.

" 9u utilidad es amplia- usándose tanto en experimentos docentes como en

 procesos ndustriales ,acelerador de part!culas.0

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 13/15

" Existen otras variantes del generador de Van de &raaff- como son el

Vivitron o el elletron capaces de conseguir tensiones de 3+

Qegavoltios.

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 14/15

CONCLUSIONES

• el trabao se concluye #ue existen diversas formas de electri/ar un

cuerpo- ya sea por frotación- contacto- etc.

• ambién al inducir carga a un cuerpo este %ace #ue se transmita la carga

dividiéndose proporcionalmente entre ellos.

• 7legamos a conocer los diferentes tipos de instrumentos del laboratorio y

su correcto uso.

• odo cuerpo al ser frotado se carga- pero no se llega a saber con

exactitud #ue signo es el #ue tiene la carga.

• W llegamos a comprobar #ue 2 cargas del mismo signo se repelen- y 2

cargas de diferente signo se atraen.

7/23/2019 Fisica3informe1

http://slidepdf.com/reader/full/fisica3informe1 15/15

0. BIBLIORAFIA

1" %ttp6KKXXX.ciencia"ficcion.comKglosarioKcKcargelec.%tm

2" %ttp6KKXXX.ciencia"ficcion.comKglosarioKfKfuerelec.%tm

3" 59C8 'orge Qendo/a ue<as

"59C8 Vol C8QU9 W U@89 Qarcelo 8lonso " Eduardo 5inn

 

*"Qi/tegui 8lberto ."sabato 'orge 8. - 5isica- Vol- Editorial Japelus/- 1)Y2. pag6

1(Y"223.

F"ipler aul 8.- 5isica para la ciencia y la tecnolog!a- Vol - Editorial Aeverte-

2++1. pag6 Y)("Y))

Y"Experimentos de 5isica- 1)Y). ag6 1Y"21- +"(- F2"F3.