Carga eectrica y formas de electrizacion

1. Práctica 1
Carga Eléctrica y formas de electrización
Objetivo General
El alumno será capaz de determinar la trasferencia de carga que puede ocurrir entre
dos objetos.
Objetivos específicos
El alumno será capaz de:
a) Cargar eléctricamente cuerpos por: fricción, contacto e inducción.
b) Descargar eléctricamente cuerpos por conducción e ionización.
c) Explicar algunos de los fenómenos relacionados con la carga eléctrica.
d) Determinar la polaridad de un cuerpo cargado.
e) Medir la carga contenida en una esfera.
Antecedentes
Previo a la realización de la práctica, el estudiante deberá investigar acerca de los
siguientes temas:
Cuantización de la carga.
La experiencia ha demostrado que la carga eléctrica no es continua, o sea, no es
posible que tome valores arbitrarios, sino que los valores que puede adquirir son
múltiplos enteros de una cierta carga eléctrica mínima. Esta propiedad se conoce
como cuantización de la carga y el valor fundamental corresponde al valor de carga
eléctrica que posee el electrón y al cual se lo representa como e. Cualquier carga q que
exista físicamente, puede escribirse como N x e siendo N un número entero, positivo o
negativo.
Carga elemental
La carga elemental o carga del electrón es la constante física que corresponde a la
unidad mínima e indivisible de carga eléctrica: todas las cargas observables son un
múltiplo entero de esta carga. Su valor es:
e = 1.602 176 462(63) × 10^-19 Culombios
Conservación de la carga
El principio de conservación de la carga establece que no hay destrucción ni creación
neta de carga eléctrica, y afirma que en todo proceso electromagnético la carga total
de un sistema aislado se conserva.

2. Definición de carga eléctrica
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas
que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas por la
mediación de campos electromagnéticos.
Material necesario
a) Electrómetro con accesorios.
b) Separadores de carga.
c) Esferas conductoras con soporte aislante.
d) Electroscopio.
e) Barras: vidrio, ebonita, plástico, madera, y hierro.
f) Multímetro con opción para medición de capacitancia.
g) Máquina de Wimshurst con accesorios.
h) Frotadores: piel, seda, plástico y franela.
i) Encendedor.
j) Esfera conductora de 38 mm de diámetro.
Desarrollo
El profesor dará las instrucciones necesarias y suficientes para el manejo y utilización
correcta de los materiales y equipos.
a) Con ayuda del profesor, conecte las puntas de prueba del electrómetro a la
jaula de Faraday como se indica en la figura 1.1. cerciórese de que antes de su
uso, el sistema se encuentra descargado, el electrómetro se encuentre en el
máximo rango ajustado en 0V.
1. Procesos de carga
a) Frote cada una de las barras disponibles con los diferentes frotadores y
acerque cada una de estas a la jaula de Faraday como se indica en la figura 1.5,
anotando sus observaciones en la siguiente tabla.
Tabla 1.1
Frotador Barra Signo
Seda Vidrio -
Piel Ebonita -
Piel Plástico +
Plástico Madera +
Franela Hierro +
Pregunta 1
¿Cuáles barras adquirieron carga positiva? ¿Cuáles adquieren carga negativa? Y
¿Cuáles no se cargaron?
 Carga positiva: Plástico, madera y hierro
 Carga Negativa: Vidrio y ebonita

3. Pregunta 2
¿Por qué ocurrió esto?
La carga por frotamiento se realiza al poner en contacto dos cuerpos y moverlos
de manera bidireccional de tal manera que se friccionen uno con el otro. Tales
cuerpos que están formados por protones y electrones, al frotarlos, ocurre una
descompensación en los electrones que provoca que uno de los cuerpos se cargue
con los electrones del otro.
b) Frote entre si los separadores de carga y acérquelos a la jaula de Faraday, uno a
la vez, en la misma posición y a la misma altura, anotando la lectura del
electrómetro.
Pregunta 3
¿Durante el proceso de fricción, se crea la carga eléctrica? Explíquelo en base al
experimento anterior.
La fricción entre dos objetos a veces conduce a la transferencia de electrones de
uno a otro. Los electrones son unidades de carga eléctrica negativa, y el objeto que
gana electrones queda cargado negativamente, mientras que el que los pierde
queda con una carga positiva. En realidad el sistema no ha ganado ni perdido
carga eléctrica; la carga positiva de una parte es exactamente igual a la negativa
transferida a la otra.
c) Frote entre si los separadores de carga y acérquelos a la jaula de Faraday en la
misma posición, frente a frente (muy próximos entre sí, pero sin contacto entre
ellos), anotando la lectura del electrómetro. Figura 1.6.
Pregunta 4
¿Que concluye de le experiencia anterior?
El acto de frotar 2 cuerpos produce el fenómeno físico de la fricción. Cuando 2
cuerpos descargados se presionan y se frotan se desarrollan fuertes fuerzas
mecánicas en el área que se tiene contacto.
La magnitud y el signo de las cargas dependen de las propiedades físicas de los
cuerpos y el área de contacto. A mayor área, mayor producción de carga.
d) Mediante una barra previamente cargada, toque una de las esferas conductoras
con soporte aislante y acerque ésta a la jaula de Faraday.
Pregunta 5
¿Qué tipo de carga adquiere la esfera conductora? ¿Qué fue lo que ocurrió?
La esfera adquirió carga negativa. En la transferencia de carga es donde los
cuerpos ganan o pierden electrones, es decir, se electrizan. Este hecho da lugar a

4. la corriente eléctrica que es un movimiento de electrones en un material
conductor. Este movimiento de electrones se debe a que cuando dos materiales se
ponen en contacto, alguno de ellos gana o pierde electrones. Cuando un átomo
pierde uno o más de dos electrones que se encuentran en su último orbital
adquieren una carga neta positiva y le llamamos ión positivo; y, en cambio,
cuando un átomo gana electrones queda cargando negativamente y se le conoce
como ion negativo. Siempre que un cuerpo adquiere carga negativa es porque ha
ganado electrones.
e) Frote la barra de plástico contra un trozo de piel y acerque esta a las esferas
conductoras que se encuentra en contacto entre sí como se muestra en la figura
1.7, enseguida separe las esferas en presencia de la barra y luego acerque cada
una de ellas (una a la vez), a la jaula de Faraday.
f) Represente mediante un dibujo lo que ocurrió en el experimento anterior.
Pregunta 6
¿Qué concluye de la experiencia anterior?
La redistribución de carga a causa de la presencia cercana de un objeto cargado
es útil para cargar objetos eléctricamente sin hacer contacto.
g) Usando el método de carga por inducción, cargue una de las esferas con
polaridad positiva, Mediante un dibujo, indique y explique ¿cómo lo logró?

5. 2. Procesos de descarga
a) Mediante la barra de plástico frotada contra un trozo de piel, cargue el
electroscopio, enseguida descargue este mediante el método de conducción
(mediante un cable a tierra o tocándolo con la mano).
b) Repita la actividad anterior y descargue ahora el electroscopio mediante el
método de ionización (aproximando la flama del encendedor o cerillo a la pieza
metálica de la parte superior del electroscopio).
Pregunta 7
Haciendo referencia a la experiencia anterior, explique ¿Cómo ocurren los procesos de
descarga por conducción y por ionización?
La descarga por conducción se lleva a cabo enviando la carga a otro cuerpo o a la
tierra, toca un metal o una varilla incrustada en tierra física.
La descarga por ionización, en cambio, consiste en aislar los electrones que
forman parte de la molécula neutra a través del suministro de la energía
requerida En este caso se utilizó calor.
3. Medición de la carga
a) Con ayuda del profesor, mida la capacitancia combinada del electrómetro y de
la jaula de Faraday, tomando nota de la capacitancia medida.
b) Cargue la esfera conductora con hilo de nylon (de 38 mm de diámetro), y
soportándola a este, trasfiriera la carga de la esfera a la jaula de Faraday, tal y
como se indica en la figura 1.8. anote la lectura del electrómetro.
Pregunta 8
¿Cómo determinaría la carga de la esfera?
𝒏 = 𝟔. 𝟗𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝒆 𝒆𝒏 𝒆𝒙𝒄𝒆𝒔𝒐
Procedimiento en Anexos
Pregunta 9
¿Cuál es la carga que contenía la esfera?
𝑸 = −𝟏. 𝟏𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝑪
Pregunta 10
¿Qué exceso o defecto de electrones contenía la esfera?
𝒏 = 𝟔. 𝟗𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝒆 𝒆𝒏 𝒆𝒙𝒄𝒆𝒔𝒐

6. 4. Experimentos electrostáticos
a) Accione la máquina de Winshurst y determine la polaridad de cada uno de los
electrodos esféricos de la máquina.
Pregunta 11
¿Qué polaridad tiene cada uno de los electrodos? ¿Cómo la determino?
Uno de los electrodos posee carga positiva y el otro negativa.
La polaridad se puede determinar usando uno de los
electrodos para cargar un electroscopio. Si el electroscopio se
puede descargar haciendo contacto con una varilla de
plástico, (la cual ha sido cargada por fricción negativamente
al frotar con un trozo de lana), esto prueba que el electrodo
en uso es positivo. Si el electroscopio recibe una carga
adicional, el electrodo es negativo.
b) Con ayuda del profesor, conecte cada uno de los accesorios disponibles para la
máquina de Winshurst como se muestra en la figura 1.9.
Pregunta 12
¿Qué es lo que ocurrió en cada uno de los accesorios utilizados? Explique.
Los accesorios utilizados fueron: campanas de Franklin y base con pompón.
En el caso de las campanas de Franklin, se produce un efecto pin pon en cada una
de las campanillas porque la campana que contiene carga negativa, al almacenar
grandes cantidades de electrones, atrae al péndulo buscando ceder el exceso de
electrones que posee.
En el caso de la base con pompón, podemos observar un fenómeno de inducción,
en el cual al cargarse las tiras con el mismo tipo de carga, estas se repelen unas a
otros.
Conclusiones
Durante la práctica se logró observar cómo se cargaban eléctricamente las barras de
diversos materiales por método fricción ya sea positivamente como en el caso del
hierro cuando se froto con la franela, o negativamente como en el caso de la ebonita
que se froto con la piel, esto paso debido a que un cuerpo cedía sus electrones al otro
cuerpo; luego se observó el método de carga por contacto al juntar una barra
eléctricamente carga positivamente con dos esferas neutras provocando que la esfera
más cercana a la barra se cargue negativamente y la más lejana positivamente; en la
práctica además se observó dos métodos de descarga uno de ellos consistía en
descargarlo por inducción en el cual los electrones se iban hacia la tierra a través de
nuestro cuerpo, y el otro método consistía por ionización en el cual los electrones de
la capa exterior se desprenden por el calor. Básicamente durante la práctica vimos los

7. métodos de carga y descarga de los cuerpos, así como algunos fenómenos de la carga
eléctrica.
Aplicaciones
Algunas de las aplicaciones de la electrostática las encontramos en los precipitadores
electrostáticos para el control de la contaminación ambiental, así como en los
procesos de pintura mediante efectos electrostáticos.
Anexos
Anexo Pregunta 6
𝒄 = 𝟎. 𝟏𝟒𝟖𝒏𝑭
𝒗 = −𝟕. 𝟓𝒗
𝑸 = (𝟎. 𝟏𝟒𝟖𝒏𝑭)(−𝟕. 𝟓𝒗)
𝑸 = −𝟏. 𝟏𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝑪
𝒏 =
𝑸
𝒒
𝒏 =
−𝟏. 𝟏𝟏𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝑪
−𝟏. 𝟔𝒙𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝑪
𝒏 = 𝟔. 𝟗𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟗
𝒆 𝒆𝒏 𝒆𝒙𝒄𝒆𝒔𝒐
Bibliografía
Física universitaria, volumen 2, undécima edición, Sears, Semansky, Young y
Freedman, Addison Wesley, 2004.
La naturaleza de las cosas, volumen 2, Susan M. Lea, John Robert Burke, Thomson
editores, 1999.
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