ELECTROESTÁTICA

MINISTERIO DE EDUCACIÓN

COLEGIO SANTA MARTA

INFORME # 3 DE FÍSICA 

Tema: electrostática

Realizado por: Ardón Juan, Castillo José, Dominguez Obed, Faenza Diego, Jaramillo Alexia, Knight Dennise, Ramirez Alessandra, Romero Itzy.

Presentado a consideración de la profesora: Nuria Herrera

Fecha: 25 de julio de 2023
RESUMEN

La electrostática es una rama de la física que estudia las interacciones entre cargas eléctricas en reposo y los efectos que producen. En este informe de laboratorio, se realizaron una serie de experimentos para investigar los principios fundamentales de la electrostática y explorar las propiedades de las cargas eléctricas, con el objetivo de verificar experimentalmente la ley de Coulomb.

En primer lugar, se revisaron los conceptos básicos de la electrostática, incluyendo la ley de Coulomb, que describe la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas eléctricas. Se llevaron a cabo mediciones de las fuerzas eléctricas utilizando un electroscopio y se compararon los resultados con los cálculos teóricos basados en la ley de Coulomb. Se estudió la distribución de cargas eléctricas en diferentes objetos mediante la técnica de electrificación por frotamiento. Se observó cómo los materiales ganaban o perdían electrones al frotarse entre sí, lo que generaba cargas eléctricas y, en consecuencia, se producían fuerzas de atracción o repulsión.
INTRODUCCIÓN

La carga eléctrica es un atributo de las partículas elementales que la poseen, caracterizada por la fuerza electrostática que entre ellas se ejerce. Dicha fuerza es atractiva si las cargas respectivas son de signo contrario, y repulsiva si son del mismo signo.

Carga por contacto: Es cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se distribuye entre los dos y, de esta manera, los dos cuerpos quedan cargados con el mismo tipo de carga.

Carga por fricción: En la carga por fricción se transfieren electrones por la fricción del contacto de un material con el otro. Aun cuando los electrones más internos de un átomo están fuertemente unidos al núcleo, de carga opuesta, los más externos de muchos átomos están unidos muy débilmente y pueden desalojarse con facilidad.

Carga por inducción: Es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando se acerca un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y las del cuerpo neutro.
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 

Para este laboratorio utilizamos materiales como:

Materiales

  • Teflón

  • Guantes de goma

  • Globo

  • Electroscopio casero

  • Agua

Y el procedimiento fue el siguiente:

Procedimiento

  • Parte A

  1. Se cortó 60 cm de teflón.

  2. Nos colocamos los guantes de goma.

  3. Tomamos el trozo de teflón cortado, y buscamos la mitad de este.

  4. Con ayuda del guante de goma, frotamos la mitad del teflón.

  5. Posteriormente, acercamos uno de los guantes a uno de los lados del teflón.

  6. Luego, se realizó el mismo procedimiento con el otro lado de la cinta.

  • Parte A.1.

  1. Inflamos un globo y lo frotamos diez veces sobre la cabeza de un compañero.

  2. Acercamos el globo a la cinta del teflón.

  • Parte B

  1. Abrimos el grifo de agua de modo que saliese solo un hilo de agua.

  2. Tomamos el globo; anteriormente usado en la parte A.1. Y lo acercamos al hilo de agua.

  • Parte C.

  1. Tomamos un nuevo globo y lo inflamos.

  2. Luego, frotamos el globo sobre la cabeza de un compañero.

  3. Acercamos el globo a la esferilla del electroscopio; sin llegar a tocarla.

  • Parte C.1.

  1. Tocamos el electroscopio con la mano para descargarlo.

  2. Repetimos el procedimiento hecho en la parte C. Pero esta vez manteniendo el contacto con la esfera del electroscopio.

  • Parte D

  1. Tomamos una hoja de papel y la recortamos en trozos pequeños.

  2. Tomamos un pañuelo de algodón.

  3. Luego, con el pañuelo de algodón frotamos con fuerza una varilla de vidirio.

  4. Pasamos la varilla de vidrio sobre los trozos de papel.

  • Parte E

  1. Reutilizamos los pequeños trozos de papel.

  2. Inflamos un nuevo globo.

  3. Lo frotamos sobre la cabeza de un compañero.

  4. Pasamos el globo sobre los trozos de papel.
RESULTADOS
Vídeo #1

Parte A.

En estos videos podemos observar como la cinta de teflón se pega a los guantes después de generar estática al frotarla porque los materiales se cargan eléctricamente de manera opuesta, lo que crea una atracción electrostática... 
Vídeo #1.2

Parte A.1.

... Y por la misma razón las hilachas del teflón intentan pegarse al globo.

IMAGEN #1

Parte B.

Cuando acercamos el globo cargado al agua del grifo, se produce una atracción electrostática entre la carga negativa del globo y las cargas positivas de las moléculas de agua. Esto hace que las moléculas de agua se reordenen y se alejen del globo, provocando que el agua se repela y se separe del globo. Este fenómeno se conoce como "efecto electrostático" y es una manifestación de las fuerzas eléctricas entre las cargas.
IMAGEN #2

PARTE C.

Cuando frotamos un globo en nuestro cabello y lo acercamos a la esferilla de un electroscopio casero, las laminillas de la parte inferior se separan. Esto ocurre porque el globo adquiere una carga eléctrica negativa al frotarse, y al acercarse al electroscopio, las cargas negativas del globo repelen las cargas negativas en las láminas del electroscopio, causando que se repelan entre sí y se separen.

Después de descargar el electroscopio tocándolo con la mano, las laminillas vuelven a su posición inicial. Al repetir la operación del punto anterior, pero tocando la esfera del electroscopio, las laminillas se separan nuevamente. En ambos procedimientos, se realiza un proceso de carga por contacto, donde el electroscopio adquiere la misma carga eléctrica que el globo (negativa) al tocarlo, y luego se descarga al tocarlo nuevamente con la mano.
Vídeo #3

Parte D.

Cuando frotamos una varilla transparente, esta adquiere una carga eléctrica negativa debido a la transferencia de electrones. Los pequeños trozos de papel tienen una carga eléctrica positiva o neutra. Al acercar la varilla cargada a los trozos de papel, se produce una atracción electrostática entre las cargas opuestas, lo que hace que los trozos de papel se peguen a la varilla.
Vídeo #2

Parte E.

Cuando frotamos un globo en el cabello sucio de una de las integrantes del grupo, el globo adquiere una carga eléctrica negativa debido a la transferencia de electrones desde el cabello. Los papeles, que tienen una carga eléctrica positiva, como resultado son atraídos hacia el globo debido a la atracción electrostática entre las cargas opuestas, lo que hace que se peguen al globo.
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. Define cada uno de los procesos en los que se puede electrizar un cuerpo.

  • Frotamiento: En la electrización por fricción, el cuerpo menos conductor saca electrones de las capas exteriores de los átomos del otro cuerpo quedando cargado negativamente y el que pierde electrones queda cargado positivamente

  • Contacto: cuando un cuerpo cargado se pone en contacto con otro, la carga eléctrica se distribuye entre los dos y, de esta manera, los dos cuerpos quedan cargados con el mismo tipo de carga. Todos estos fenómenos son electrostáticos, la carga pasa de unos cuerpos a otros, pero no se mueve.

  • Inducción:  Al acercar un cuerpo cargado al conductor neutro, las cargas eléctricas se mueven de tal manera que las de signo igual a las del cuerpo cargado se alejan en el conductor y las de signo contrario se aproximan al cuerpo cargado, quedando el conductor polarizado. Si se hace contacto con tierra en uno de los extremos polarizados, el cuerpo adquiere carga del signo opuesto

Se sabe que el cuerpo humano es capaz de conducir cargas eléctricas. Explica entonces por qué una persona con una barra metálica en sus manos, no consigue electrizarlo por Frotamiento

En este caso sería por el material del que está hecho la barra ya que el cuerpo humano no puedo conducir cargadas hacia objetos como el metal ya que es por frotamiento.

Después de sacar dos pares de calcetines de una secadora, el par A se mantiene pegado durante largo tiempo, mientras que eso no ocurre con el par B. ¿Qué par está fabricado con material mejor conductor?

El material influye mucho ya que en parte la energía se transfiere de mejor manera si es otro tipo de material y debido a la velocidad que toma la secadora.

¿Cuál es el principal objeto de las conexiones a tierra?

La finalidad principal de una puesta a tierra es limitar la tensión que, con respecto a tierra, puedan presentar, en un momento dado, las masas metálicas, asegurar la actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales eléctricos utilizados.

En un curso de verano se realizó unos experimentos de electrostática que funcionaron muy bien, pero en el invierno, en el colegio cuando quiso repetir los experimentos, algunos de ellos no funcionaron bien ¿A qué crees que se debe esto?

Es posible que los experimentos electrostáticos del estudiante no hayan funcionado tan bien en el invierno debido al aire más seco, que es menos conductor y menos capaz de absorber y distribuir el exceso de carga. Además, los cambios de temperatura entre el verano y el invierno podrían haber generado un voltaje temporal, afectando los resultados de los experimentos. La falta de humedad en el aire durante el invierno podría haber evitado que la electricidad estática producida por el roce o la fricción se condujera de manera efectiva, lo que condujo a resultados menos exitosos.
CONCLUSIÓN

La electrostática es una rama fundamental de la física que estudia los fenómenos y las propiedades de las cargas eléctricas en reposo. Se basa en la ley de Coulomb, que describe la interacción entre cargas eléctricas estáticas. A través del estudio de la electrostática, podemos entender conceptos importantes como la carga eléctrica, el campo eléctrico, el potencial eléctrico y la capacitancia. La electrostática tiene muchas aplicaciones prácticas en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, los dispositivos electrónicos que utilizamos todos los días, como los teléfonos móviles y los ordenadores, funcionan con principios electrostáticos. Es importante conocer su funcionamiento para entender fenómenos electromagnéticos que suceden en nuestra vida diaria; por ejemplo, por qué cuando tocamos la manigueta de nuestro automóvil podemos sentir que una corriente pasa a través de nuestra mano, o por qué nuestro cabello se levanta por si solo al ser frotado con un objeto o salimos de una habitación. En general, la electrostática nos ayuda como base para comprender y analizar una amplia gama de fenómenos electromagnéticos. Proporciona las herramientas y conceptos necesarios para estudiar y trabajar con campos eléctricos, potenciales y distribuciones de carga, que son fundamentales en muchas áreas de la física y la ingeniería.
referencias & bibliografía

Texto impreso: 

  • Mojica S., Jairo. Física General 12. Edición Nº1. Panamá. Editorial Susaeta Ediciones Panamá. MMXXI. 11-23 páginas.

  • Física general, manual de laboratorio. Educación media, 12°. 64 páginas.
asistencia de laboratorio
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
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