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LABORATORIO DE ELECTOMAGNETISMO NO. 1

Tema: FUERZA ELECTROSTÁTICA

Estudiantes:

STIVENS IBARRA GALINDO .

LUIS EDUARDO VILLAREAL TOBÌO.

YESID LINARES PALOMIO.

Trabajo presentado como requisitos de evaluación parcial en la asignatura de electromagnetismo grupo 11 al profesor:

LIC. JUAN PACHECO FERNANDEZ.

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTADES DE INGENERIAS Y TECNOLOGIAS

VALLEDUPAR/CESAR.

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CONTENIDO.

1. Introducción (pag 3).

2. Objetivo General (pag 4).

3. Marco Teórico (pag 5-6-7-8).

4. Materiales (pag 9-10-11).

5. Procedimiento (pag 12-13).

6. Respuesta sobre las preguntas planteadas (pag 14-15-16).

7. Análisis de resultados (pag 17-18).

8. Conclusiones (pag 19).

9. Bibliografia (pag 20).

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INTRODUCCIÓN.

En la cultura actual nos encontramos rodeado de aparatos eléctricos de todas clases, desde lámparas, relojes de baterías, motores y aparatos de sonido estereofónico hasta computadoras y mucho mas.

Para comprender los aparatos que se han convertido en parte de nuestra vida cotidiana, en primer lugar debe entenderse que es la electricidad.

Por ello la importancia de realizar este trabajo, pues es importante ver este tema desde el campo fisico-cientifico y no simplemente practico.

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OBJETIVO GENERAL.

Cargar cuerpos eléctricamente por frotamiento y observar la

fuerza entre cuerpos cargados eléctricamente y además,

determinar si un cuerpo posee carga eléctrica usando el

electroscopio.

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MARCO TEÓRICO.

La fuerza electromagnética es la interacción que se da entre

cuerpos que poseen carga eléctrica. Es una de las cuatro fuerzas

fundamentales de la Naturaleza. Cuando las cargas están en

reposo, la interacción entre ellas se denomina fuerza

electrostática. Dependiendo del signo de las cargas que

interaccionan, la fuerza electrostática puede ser atractiva o

repulsiva. La interacción entre cargas en movimiento da lugar a

los fenómenos magnéticos.

Históricamente los fenómenos eléctricos y magnéticos se

descubrieron y estudiaron de forma independiente, hasta que en

1861 James Clerk Maxwell unificó todos ellos en las cuatro

ecuaciones que llevan su nombre. Por simplicidad, en estas

páginas trataremos por separado los fenómenos eléctricos y

magnéticos.

En el Sistema Internacional, la unidad de carga eléctrica es el

Culombio (C). Un Culombio es la cantidad de carga que pasa por la

sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo,

cuando la corriente eléctrica es de un amperio.

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La carga eléctrica es una propiedad fundamental de la materia que

poseen algunas partículas subatómicas. Esta carga puede ser

positiva o negativa. Todos los átomos están formados por

protones (de carga positiva) y electrones (de carga negativa). En

general, los átomos son neutros, es decir, tienen el mismo número

de electrones que de protones. Cuando un cuerpo está cargado,

los átomos que lo constituyen tienen un defecto o un exceso de

electrones.

La carga eléctrica es discreta, y la unidad elemental de carga es la

que porta un electrón. En el Sistema Internacional, la carga del

electrón es:

La carga del electrón es una constante física fundamental. El

protón tiene la misma cantidad de carga que un electrón pero con

signo opuesto.

La carga eléctrica está cuantizada, por lo que, cuando un objeto (o

partícula, a excepción de los quarks) está cargado, su carga es un

múltiplo entero de la carga del electrón.

El concepto de electrón (carga elemental indivisible) fue

introducido en el siglo XIX para explicar las propiedades químicas

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de los átomos. Desde entonces hasta principios del siglo XX se

propusieron distintos modelos atómicos. Tanto en el modelo de

Rutherford como en el de Bohr, los electrones son partículas que

giran en torno al núcleo, por lo que el átomo es un sistema solar

en miniatura.

Con el descubrimiento de la mecánica cuántica se desarrolló una

ecuación (la ecuación de Schrödinger, equivalente a la segunda ley

de Newton en Mecánica Clásica) que permite calcular la función

de onda asociada a un electrón. Éste ya no es una partícula con

una posición bien definida, sino que lo que podemos determinar

es la probabilidad de encontrar un electrón cerca de una cierta

posición r del espacio. Esta probabilidad es el cuadrado de la

función de onda.

Las soluciones de la ecuación de Schrödinger están cuantizadas,

dependiendo sus soluciones de una serie de números cuánticos

relacionados con su energía, con su momento angular y con su

spin.

En la siguiente figura está representado el orbital 1s de un

electrón en el átomo de hidrógeno, que es su estado de más baja

energía, denominado estado fundamental:

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A lo largo de estas páginas trataremos los fenómenos asociados a

dos tipos de objetos cargados: cargas puntuales y distribuciones

continuas de carga.

Una carga puntual es una carga eléctrica localizada en un punto

sin dimensiones. Este concepto es una idealización, y resultará

muy útil a la hora de estudiar los fenómenos eléctricos.

Una distribución continua de carga es un objeto cargado cuyas

dimensiones no son despreciables. Los fenómenos eléctricos

producidos por distribuciones de carga son más complicados de

analizar, aunque trataremos algunos sistemas sencillos.

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MATERIALES.

Figura 1. Aquí se dan a conocer todos

los materiales a utilizar en el proceso.

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CANTIDAD NOMBRE REFERENCIA

- 2 Barras De PVC. Dos instrumentos utilizados para frotar con la lana.

- 2 Barras De Vidrio Dos instrumentos utilizados para frotar con la lana.

- 2 Barras Metálicas Al igual que los dos anteriores materiales son dos instrumentos utilizados para frotar con la lana.

- 2 Pivotes De Rotación.

Un instrumento utilizado para colocar sobre si los 3 materiales nombrados anteriormente.

- 1 MESA Fue unos de los objetos que tomamos para trabajar en el laboratorio utilizando sus lados para las medidas

- 2 Paños De Seda Material utiliza para frotar las 3 clases de barras.

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- 1 Electroscopio El electroscopio es un dispositivo que sirve para demostrar la Presencia de cargas eléctricas.

Tabla nº 1.

En esta tabla le daremos a conocer los diferentes materiales

utilizas para llevar a cabo con éxito el laboratorio y dar respuestas

concretas y certeras.

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PROCEDIMIENTO.

1 Frotar 2 barras de baquelita o PVC con el paño de lana y dos barras

de vidrio con un paño de seda.

Figura 2. Momento en que se frota una Barra de pvc con paño de seda.

2 Luego Colocamos una de las barras frotadas de PVC sobre uno de los

pivotes y una de las barras de vidrio sobre el otro pivote y la acercamos

cuidadosamente, a cada una de ellas, primero la barra de vidrio frotada

y luego la otra barra de PVC.

Figura 3. Momento en el que se acerca la figura 4. Momento en el que se acercan las barra de vidrio a la barra de pvc. Barras de pvc.

Tomamos notas sobre lo observado.

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3 Así Acercamos cada una de las barras frotadas al plato del

electroscopio. Y Observamos si hubo o no deflexión en su hojilla.

Figura 5. Acercamiento de la barra de pvc a laHojilla del electroscopio

4 Reemplazamos la barra en uno de los pivotes por una barra metálica.

Acercamos primero una de las barras de PVC frotadas, luego una de

vidrio frotada y por último otra barra metálica.

Figura 6. Acercamiento entre dos barras metálicas.

Observamos el tipo de interacción en cada caso.

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RESPUESTAS SOBRE LAS PREGUNTAS PLANTEADAS.

1. ¿Explique a que se debe la atracción o repulsión de las barras?

RTA: El fenómeno de atracción o repulsión entre las barras es

producto de la interacción entre las cargas eléctricas (ya sean

cargas positivas o negativas) de los cuerpos (barras); por lo cual al

ambos cuerpos (barras) poseer el mismo tipo de cargas eléctricas

(ya sean cargas positivas o negativas) se repelen y al tener cargas

eléctricas de signos contrarios ocurre el fenómeno de atracción.

2. ¿Qué puede decir sobre los tipos de carga que aparecen sobre las

barras de PVC y de vidrio?

RTA: Para el caso de los tubos de PVC al entrar en interacción el

uno con el otro, ocurre el fenómeno conocido como repulsión

debido a que ambos cuerpos poseen cargas iguales de energía.

Para el caso en el cual interactúan las dos barras de VIDRIO se

puede observar cómo se repelen ambos cuerpos debido a la

igualdad de las cargas. En cuanto a la interacción entre la barra de

PVC y de VIDRIO el fenómeno de la atracción ocurre ya que las

cargas de las barras sin diferentes al momento de interactuar.

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3. ¿De qué tipo es la carga que aparece en la hojilla del electroscopio

al acercarle un cuerpo cargado?

RTA: Se pude inferir que si las laminillas se separan significa que el

objeto está cargado con el mismo tipo de cargado de carga que el

electroscopio. Contrario si se juntan, el cuerpo y el electroscopio

tienen signos opuestos.

4. ¿Porque las dos barras metálicas no interaccionan entre ellas,

pero si interaccionan con las barras de baquelita o de vidrio?

RTA: Esto ocurre debido a que el metal es un material conductor

que posee un gran cantidad de carga libre por cantidad de

volumen, por ello es posible transportar carga fácilmente de un

lugar a otro a través de ellos, es decir que cuando se le acerca un

cuerpo cargado positivamente este atrae las cargas negativas y

por ende se atraen.

5. ¿La teoría afirma que solo existen dos tipos de carga eléctrica

(negativa y positiva), esto implica que si un cuerpo A atrae

eléctricamente a otro cuerpo cargado B y también atrae un tercer

cuerpo cargado C, entonces los cuerpos B y C deben repelarse

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eléctricamente. Como se explica entonces, que el punto 3 del

procedimiento, la barra metálica se atrae con las barras PVC

frotada y con la de vidrio frotada pero las de vidrio y PVC no se

repelen si no que se atraen? Falla la teoría?

RTA: No falla la teoría ya que el vidrio por naturaleza está cargado

negativamente y el PVC positivamente por esto al no ser frotados

se atraen, y en el caso de ser frotados también se atraen por tener

cargas contrarias.

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ANALISIS DE RESULTADOS.

1. Frotamos 2 barras de baquelita o PVC con el paño de lana y dos

barras de vidrio con un paño de seda luego colocamos una de las

barras frotadas de PVC sobre uno de los pivotes y una de las

barras de vidrio sobre el otro pivote y las acercamos, a cada una

de ellas, primero la barra de vidrio frotada y luego la otra barra de

PVC.

Al acercar las dos barras de pvc, la barra de pvc con la barra de

vidrio y la barra de vidrio con la de metal pudimos observar que

hubo atracción entre estas ya que estos son materiales aislantes y

presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se

desplacen.

Mientras que al acercar las barras de vidrio y las barras de metal

pudimos observar que hubo repulsión entre estas ya que tanto el

vidrio como el metal actúan como materiales conductores y estos

tienen cargas libres y pueden moverse con facilidad.

2. acercamos al plato del electroscopio cada una de las barras

frotadas.

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Al acercar la barra de pvc y la barra de vidrio al plato del

electroscopio se observo que el riel de este se movió lo que indica

que ambos materiales estaban cargados eléctricamente.

Cuando se acerco la barra de metal se observo que el riel del

electroscopio no se movió lo que indica que dicho material no

estaba cargado eléctricamente y por ser un material conductor las

cargas se mueven con facilidad.

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CONCLUSIONES.

En este laboratorio aprendimos a conocer más a fondo los dos

tipos de fuerzas electrostáticas (positivas y negativas) con el

medio ambiente y como se encuentran estás explícitamente en el,

también ensayamos como están cargados diferentes cuerpos del

medio como lo son el vidrio, el PVC y el metal, este ultimo

considerando como conductor ya que atrae cualquier cuerpo

porque se encuentra cargado con los 2 tipos de carga

electrostática.

Se comprobó que un cuerpo se puede cargar solamente

frotándolo con un paño proporcionándole al cuerpo carga

contraria que tenía este por su naturaleza y como este se atrae o

se repela con otros, y como se utiliza el electroscopio para saber

qué tipo de carga tiene un cuerpo.

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BIBLIOGRAFIA.

1ºhttp://ieselaza.educa.aragon.es/FisicaConceptualAplicada/

Capitulo5/Archivos/CargaElectrica.swf

2ºhttp://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo1.pdf

3ºhttp://www.monografias.com/trabajos12/carel/carel.shtml

4ºhttp://es.wikibooks.org/wiki/Electricidad/Electrost

%C3%A1tica