Informe de Laboratorio

1. UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
ESCUELADEFORMACIÓNPROFESIONALDEINGENIERÍACIVIL
UNSCH

2. UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTOBAL DE
HUAMANGA
FACULTAD DE INGENIER´IA DE MINAS GEOLOG´IA Y CIVIL
ESCUELA DE FORMACI´ON PROFESIONAL DE INGENIER´IA CIVIL
LABORATORIO DE F´ISICA III
(FS-242)
PRACTICA DE LABORATORIO N°01
Docente: Wilber Pach´ın C.
Integrantes:
HUARCAYA CONGACHA, Jhon Tonny
IPURRE CONTRERAS, Jorge Enrique
HUAMANTINCO QUISPE, Fredy Cayo
LIZANA VILLANUEVA, Rosmery
AYACUCHO - PER´U
2018

3. Lab. F´ısica III
´Indice
1. PRODUCCI´ON DE CARGA EL´ECTRICA POR CONTACTO 3
1.1. OBJETIVOS: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2. MARCO TEORICO: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.1. ELECTROSTATICA: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. ELECTRIZACI´ON: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1. FORMAS DE ELECTRIZACI´ON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2. MATERIALES: 5
3. METODOLOG´IA: 6
3.1. PRODUCCI´ON DE CARGA POSITIVA Y NEGATIVA. . . . . . . . . . . . . . . 6
3.2. DETERMINACI´ON DEL TIPO DE CARGA QUE TIENE UN CUERPO: . . . . . 7
3.3. ATRACCI´ON Y/O REPULSI´ON EL´ECTRICA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4. C´ALCULOS Y RESULTADOS: 8
4.1. Producci´on de carga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.2. Tipo de carga que tiene un cuerpo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5. OBSERVACIONES 11
6. RECOMENDACIONES 11
7. CONCLUSIONES. 11
8. Bibliograf´ıa. 11
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4. Lab. F´ısica III
1. PRODUCCI´ON DE CARGA EL´ECTRICA POR CONTACTO
(Experimento 01)
1.1. OBJETIVOS:
Producir cargas el´ectricas sobre materiales (varillas) por frotamiento.
Estudiar y mostrar los efectos que producen los cuerpos cargados el´ectricamente.
1.2. MARCO TEORICO:
La materia est´a formada por ´atomos el´ectricamente neutros. Cada ´atomo posee un peque˜no
n´ucleo que contiene protones cargados positivamente y neutrones sin carga y rodeando al
n´ucleo existe un n´umero igual de electrones cargados negativamente. Aproximadamente
2000 veces mayor que la del electr´on. Sin embargo, sus cargas son exactamente iguales,
pero de signos opuestos. La carga del prot´on es e y la del electr´on –e, siendo e la unidad
fundamental de la carga. Todas las dem´as cargas se presentan en cantidades enteras de
la del electr´on. Es decir, la carga est´a cuantizada. Toda carga Q presente en la naturaleza
puede escribirse de la forma.
Q = ±Ne
Donde N es un n´umero entero y e es la carga del electr´on.
Cuando dos cuerpos est´an en ´ıntimo contacto, como ocurre al frotarlos entre s´ı, los elec-
trones se transfieren de un cuerpo a otro. Un objeto queda con un n´umero en exceso de
electrones quedando cargados positivamente. Durante este proceso la carga no se crea sino
se transfiere de un cuerpo a otro. La carga neta del sistema es cero. Es decir, la carga se
conserva.
Cuadro 1: Part´ıculas fundamentales de un ´atomo
part´ıcula masa carga
e 9,1093897 ∗ 10−31 1,60217733 ∗ 10−19
p 1,6726231 ∗ 10−27 −1,60217733 ∗ 10−19
n 1,674954 ∗ 10−27 0
1.2.1. ELECTROSTATICA:
La electrost´atica es la rama de la f´ısica que estudia los fen´omenos producidos por distribu-
ciones de cargas el´ectricas, esto es, el campo electrost´atico de un cuerpo cargado.
Hist´oricamente, la electrost´atica fue la rama del electromagnetismo que primero se desa-
rroll´o. Con la postulaci´on de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de
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5. Lab. F´ısica III
laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Max-
well concluyeron definitivamente su estudio y explicaci´on, y permitieron demostrar c´omo
las leyes de la electrost´atica y las leyes que gobiernan los fen´omenos magn´eticos pueden
ser estudiadas en el mismo marco te´orico denominado electromagnetismo.
La existencia del fen´omeno electrost´atico es bien conocido desde la antig¨uedad, existen
numerosos ejemplos ilustrativos que hoy forman parte de la ense˜nanza moderna, como el
hecho de que ciertos materiales se cargan de electricidad por simple frotamiento y atraen
peque˜nos trozos de papel o pelo, por ejemplo un globo inflado que previamente se ha fro-
tado con un pa˜no seco.
1.3. ELECTRIZACI´ON:
Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades el´ectricas, es decir, adquiere cargas el´ectri-
cas, se dice que ha sido electrizado.
1.3.1. FORMAS DE ELECTRIZACI´ON
Electrizaci´on por frotamiento
La electrizaci´on por frotamiento ocurre por efecto de la fricci´on, donde los electrones
externos de los ´atomos del pa˜no de lana son liberados y cedidos a la barra de ´ambar,
con lo cual ´esta queda cargada negativamente y aqu´el positivamente. En cualquiera
de estos fen´omenos se pierden o se ganan electrones, pero el n´umero de electrones
cedidos por uno de los cuerpos en contacto es igual al n´umero de electrones acep-
tado por el otro, de ah´ı que en conjunto no hay producci´on ni destrucci´on de carga
el´ectrica.
Electrizaci´on por contacto
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6. Lab. F´ısica III
La electrizaci´on por contacto es la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un
cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo es porque sus correspondientes ´atomos
poseen un defecto de electrones En el caso de que el cuerpo cargado inicialmente sea
negativo, la transferencia de carga negativa de uno a otro corresponde, en este caso,
a una cesi´on de electrones.
Electrizaci´on por inducci´on
La electrizaci´on por influencia o inducci´on es un efecto de las fuerzas el´ectricas. De-
bido a que ´estas se ejercen a distancia, un cuerpo cargado positivamente en las pro-
ximidades de otro neutro atraer´a hacia s´ı a las cargas negativas, con lo que la regi´on
pr´oxima queda cargada negativamente.
2. MATERIALES:
Una varilla de vidrio
Dos varillas de pl´astico.
Un trozo de seda.
Una plataforma con soporte.
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7. Lab. F´ısica III
3. METODOLOG´IA:
3.1. PRODUCCI´ON DE CARGA POSITIVA Y NEGATIVA.
1. Limpiar las superficies de la varilla de vidrio y el electroscopio.
2. Dispongo el equipo adecuadamente.
3. Acerque la varilla de vidrio sin frotar al electrodo central del electroscopio. ¿Observe
que les sucede a las laminillas del electroscopio? Registre sus observaciones.
4. Ahora proceda a frotar vigorosamente la varilla de vidrio con la tela de seda y nue-
vamente acerque la varilla de vidrio al electrodo central del electroscopio. ¿Qu´e les
sucede a las laminillas del electroscopio? Registre lo observado.
5. Toque el electrodo central del electroscopio con la varilla de vidrio previamente fro-
tada con seda para transferir la carga. Registre sus observaciones.
6. Para obtener m´as cargas sobre el electroscopio habr´a que repetir varias veces el pro-
ceso de frotaci´on y transferencia. Registre sus observaciones.
7. Para descargar el electroscopio toque con un dedo el electrodo central.
8. Repita los pasos anteriores para los casos en que la varilla es de pl´astico(negro) y se
frota con seda.
9. Repita el proceso para el caso en que la varilla es de acr´ılico y se frota con seda.
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8. Lab. F´ısica III
3.2. DETERMINACI´ON DEL TIPO DE CARGA QUE TIENE UN CUERPO:
1. Frote vigorosamente la varilla de pl´astico con la lana y acerque el extremo frotado a
la esfera met´alica colocada en un soporte aislante.
2. En presencia de la varilla frotada coloque su dedo en el lado opuesto de la esfera
met´alica.
3. En presencia de cierto tiempo y en presencia de la varilla cargada retire el dedo de la
esfera.
4. Retire la varilla cargada y ahora acerque la esfera hacia la cabeza del electroscopio.
¿Qu´e observa?
5. Se frota vigorosamente la varilla de vidrio con la tela de seda gruesa y se le acerca
sin tocar la esfera del electrodo del electroscopio. En caso de que las laminillas del
electroscopio se abriesen m´as, la varilla de vidrio tendr´a carga del mismo signo que
la del electroscopio. En caso contrario la varilla tendr´a signo opuesto.
3.3. ATRACCI´ON Y/O REPULSI´ON EL´ECTRICA.
1. Friccionar fuertemente la varilla de pl´astico de color negro A con la tela de seda
luego colocarlo en la plataforma giratoria con soporte. Ubicar su centro de gravedad
y permitir que gire libremente.
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9. Lab. F´ısica III
2. Friccionar la varilla de pl´astico negro B con la tela de seda y luego acercarlo a la
varilla de pl´astico colocada en la plataforma giratoria. Hacer girar la varilla A en
varias vueltas.
3. Friccionar la varilla de vidrio C con la tela de seda y luego acercarlo a la varilla
A haciendo girar varias vueltas. Evite tocar la varilla de vidrio con la del pl´astico
mientras gira; ´esta debe ser guiada por la varilla de vidrio.
4. Friccionar la varilla de acr´ılico D con la tela de seda y luego ac´erquelo a la varilla A
haci´endolo girar varias vueltas, evitando tocarla. Registre sus observaciones.
5. Repita el experimente para varias combinaciones de las varillas.
4. C´ALCULOS Y RESULTADOS:
4.1. Producci´on de carga.
1. Al acercar la varilla de vidrio sin frotar al electroscopio. ¿Qu´e ocurre con las
laminillas de electroscopio? ¿Qu´e implica esto?
No se mueven debido a que la varilla de vidrio no sufre ninguna alteraci´on al man-
tenerse neutro y no hay un flujo de electrones de la varilla al electroscopio debido a
que inclusive no hay un contacto.
Q = ±0e
2. Al acercar la varilla de vidrio previamente frotada con seda al electroscopio sin
tocarlo. ¿Qu´e ocurre con las laminillas del electroscopio? ¿Ha adquirido alguna
propiedad la varilla de vidrio?
Existe una ligera separaci´on entre las laminillas, podemos decir que la varilla de
vidrio tiene la misma carga que la del electroscopio. Al frotar el vidrio con un pa˜no
se transfieren electrones del vidrio al pa˜no y, por tanto, ´esta adquiere un n´umero en
exceso de electrones y el vidrio queda con un d´eficit de electrones, en consecuencia,
la seda se carga negativamente, y el vidrio positivamente.
3. ¿Qu´e sucede con las laminillas del electroscopio cuando toca la esfera central?
Explique.
En esta ocasi´on hay una separaci´on mas visible entre las laminillas debido a que no
solo se le acerco a la varilla si no tambien que se lo rozo. Si se toca ahora la esfera
con uno de los dedos y luego se retira el dedo, todo el sistema queda descargado. Las
laminillas se acercan como si dejasen de repelerse, esto se debe a que al entrar en
contacto con el dedo, hacemos tierra y descargamos el instrumento.
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10. Lab. F´ısica III
4. Si reemplaz´o la varilla de vidrio por una de pl´astico o una de acr´ılico previa-
mente frotada ¿Cu´ales fueron sus observaciones? Explique.
Al realizar el experimento con la varilla de pl´astica notamos que las laminillas del
electroscopio forman un Angulo menor en comparaci´on con la del vidrio; mientras
que con la varilla acr´ılica el Angulo formado por las laminillas del electroscopio era
mayor en comparaci´on con la del vidrio.
5. Describa brevemente el proceso del paso 4.1.4 y de los pasos4.2.1 y 4.2.
En el proceso 4.1.4 se carg´o la varilla de vidrio mediante el proceso de frotaci´on, al
acercar este al electrodo notamos, que las laminillas se mueven con la cual conclui-
mos que existi´o transferencia de electrones.
En el proceso 4.2.1 y 4.2.2 Se toca la varilla frotada anteriormente con la esfera del
soporte aislante y a continuaci´on se separa, de modo que la esfera quede cargada
Si se toca ahora la esfera con uno de los dedos y luego se retira. se produce una
redistribuci´on de carga de forma que la carga negativa va hacia la cara m´as alejada
y, por tanto, al electroscopio.
Figura 1: esfera conductora neutra.
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11. Lab. F´ısica III
Figura 2: Acercar la varilla cargada, a laesferea metalica colocada en un soporte aislante
Figura 3: En presencia de la varilla frotada coloque su dedo en el lado opuesto de la esfera
metalica.
Figura 4: En presencia de cierto tiempo y en presencia de la varilla cargada retire el dedo de la
esfera.
Figura 5: Retire la varilla cargada y ahora acerque la esfera hacia la cabeza del electroscopio.
4.2. Tipo de carga que tiene un cuerpo.
1. Tomando como referencia la carga del vidrio cuando se frota con seda. ¿Qu´e
tipo de carga adquiere la varilla de vidrio cuando se frota con seda?
El pa˜no de seda quedo cargado negativamente y la barra de vidrio positivamente,
debido a que la barra de vidrio perdi´o electrones los cuales fueron atra´ıdos por el
pa˜no de seda.
2. ¿Qu´e tipo de carga tiene la varilla de acr´ılico?
La barra de acr´ılico quedo cargado negativamente y el pa˜no de lana positivamente,
ya que al frotarse el pa˜no le cedi´o electrones a la varilla.
3. Describa brevemente el proceso del pasos anteriores
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12. Lab. F´ısica III
Se puede concluir que al frotar dos cuerpos de distintas naturaleza se produce entre
ellos una transferencia de electrones.
5. OBSERVACIONES
Al realizar el experimento no se utiliz´o la tela dada en el laboratorio debido a que
este se encontraba h´umedo.
En el proceso 4.2.4 la esfera met´alica colocada en el soporte aislante no deber´a tocar
el electroscopio
6. RECOMENDACIONES
Se debe repetir los procesos de transferencia de cargas en las mismas condiciones.
Con distintos materiales tales como: vidrio, acr´ılico y pl´astico.
Al momento frotar la varilla de vidrio con la tela debemos hacerlo con mucho cuidado
debido a que este se encuentra roto.
Repita el experimento varias veces para obtener un an´alisis m´as detallado del proceso
de transferencia de cargas.
Todos los instrumentos tienen que estar secos.
Usar instrumentos limpios de buena calidad.
7. CONCLUSIONES.
Un cuerpo que se encuentra descargado puede ser cargado por inducci´on al acerc´arse-
le otro cargado, sin tocarse
Se puede diferenciar las cargas de cada varilla por el frotamiento de uno de ellos o
de ambos.
Se observa que las laminillas del electrodo se separan al acercar una varilla cargada
ya sea positiva o negativamente.
Al realizar el experimento para hallar el tipo de carga que tiene un cuerpo llegamos
a la conclusi´on que la barra de acr´ılico queda cargada negativamente mientras que la
tela se carga positivamente.
Mediante el experimento se not´o que se pudo cargar un elemento por conducci´on en
esta oportunidad se carg´o la esfera met´alica con un soporte aislante.
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13. Lab. F´ısica III
8. Bibliograf´ıa.
F´ısica General III (Optaciano V´asquez Garc´ıa)
Gu´ıa de Practicas de F´ısica III
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