Lab. Virtual #2

 

Conservacion de la carga y carga electrica de un objeto mediante frotaci´ o on n Iv´ a an n Camilo Daz C., Holman Vargas, Jose Medina 24 de septiembre de 2020

´ Indice 1. Objet Objetiv ivos os

 

1

1.1. Objetivo gener general al   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Ob Objetivos jetivos espec espec´´ıficos   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Marc Marcoo Te´ oorico  rico  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Met Metod odolo olog g´ıa

 

3. Tablas y result resultados ados

2  

4. An´ a alisis lisis de resultados

5  

5. Conclu Conclusiones siones

1 2 2

 

5 6

abstract Throughout this study it is sought to study the electrical response of a material when it is rubbed with another, as well as to study the conservation of the load, through the use of a Faraday cage and load generators. Resumen

A lo largo de este estudio se busca estudiar la respuesta electrica de un material al ser frotado con otro, amen de estudiar la conservacion de la carga, mediante la utilizacion de una jaula de Faraday y generadores genera dores de carga.

Introducci´ on on Para el estudio de la carga y sus propiedades, existen varios experimentos, uno de los mas primitivos y famosos consiste en la frotacion de objetos con el fin de cargar electricamente un material, con el pasar de los a˜nos nos se comprendio no solo lo que implicaba la frotacion sino que se logro un estudio mas detallado hallando incluso su magnitud, para este estudio se utilizo una jaula de Faraday con el fin de estudiar este fenomeno.

1. 1. 1.1. 1.

Obj Obje eti tiv vos Objeti Objetiv vo gene genera rall observar las distintas cargas que puede llegar a tomar un material tras ser frotado con un objeto.

1

 

1.2.

Objetivos espec´ espec´ıficos

1. realizar realizar el debido montaje de la jaula de faraday faraday. 2. Determinar Determinar como esta carg cargado ado electricamen electricamente te el material y media mediante nte un elec electrome trometro tro hallar su magnitud.

1. 1.3. 3.

Marc Marco o Te´ orico orico

Aqui se presentar´aan n todos los conceptos te´oricos oricos utilizados en la la realizaci´oon n de este estudio. Carga electrica: es una propiedad fundamental de cualquier objeto que cuenta con una poliridad ya sea positiva o negativa, cabe resaltar que cuenta con una magnirud pues se puede medir. Conservacion de la carga: este principio nos dice que no es posible la destruccion ni creacion de carga electrica, ademas nos dice que en un sistema aislado la carga total se conserva en ese sistema. Carga: los procesos de carga hacen referencia al movimiento de electrones de un objeto a otro, las formas de cargar un elemento son: 1. Cargar Cargar un elemento elemento por frotarlo con otro. 2. cargar cargar un elemento elemento por contacto. contacto. 3. cargar cargar un elemento elemento por induccion. induccion.

2.

Metodolog Meto dolog´ ´ıa Para la realizacion de este laboratorio se utilizaron los distintos materiales de la imagen 1.

imagen 1. materiales. se realizaron 2 pruebas distintas. 1. Para la primera prueba se realizo la descarga de los generadores de carga y una vez descargados se procedio a relizar una serie de pasos: a ) inici inicial al (ambas dentro dentro de la jaula) b

) frotar (fro (frotar tar amba ambass cargas) 2

 

c ) separ separar ar (separa (separarr las cargas cargas aun dentro de la jaula) d ) sacar la car carga ga negra e ) volv volver er a ingre ingresar sar ambas ambas  f  ) sacar la carg cargaa blanca g ) final (am (ambas bas dentro) dentro) h ) amba ambass cargas fue fuera ra

para este caso se realizaron 4 tomas, cada una fue anexada en la tabla 2. 2. para el segundo experimento se analizo la magnitud de las cargas de distintos distintos materiales: vidrio, acrilico, ebonita y pvc. tras frotarlos con: piel de gato, lana y seda. los datos fueron registrados en la tabla 3. para hallar su magnitud el objeto tras ser frotado, se introduce en la jaula y mediante el electrometro se mide su magnitud.

imagen 2.

3

 

1

 

Electr´omet o metro ro b´ aasisi  co

ES-9078

Generadores de carga y plano de prueba

ES-9057C

 

Doble Doble jaula jaula de Fa  raday

ES-9042A

 

Par de esferas esfer ductoras, 13as cmcon- 

ES-9059C

 

Jueg Juegoo de cuer cuerpo poss   ES-9061 conductores huecos

1

1

1

1

Generador Genera dor de alt altaa tensi´ oon n (y microcorrientes)

1

ES-9077

Requerido Reque rido pero no incluido: incluido:

1

1

 

Interfase Interfase Universa Universall   850

UI-5000

PASCO Capstone

UI-5400

4

 

Tabla 1. Materiales.

3.

Tabla ablass y resu result ltad ados os

Procedimiento experimental Paso 1 2 3 4 5 6 7

Inicial Frotar Separar Sacar Negra Sa Ambas Sacar Blanca Final   Amb Ambas as afue8   ra

Toma 1 (V) -1 -1 -2 9 -8 -16 -7

Toma 2 (V) -1 -1 -1 7 1 -5 1

Toma 3 (V) 1 1 2 27 7 -15 7

Toma 4 (V) 0 1 1 5 1 -1 1

-8

0

4

-1

Tabla 2. Experimento 1. Vidrio Acr´ılico Ebonita P. Vidrio Acr´ılico Ebonita P. Vidrio Acr´ılico Ebonita P.

Piel de Piel de Piel de Piel de Lana Lana Lana Lana Seda Seda Seda Seda

gato gato gato gato

+7 2 +5 3 -99 -99 +9 +8 7 -99 -99 +4 7 +9 9 -99 -99

Tabla 3. Experimento 2.

4.

An´ alisis alisis de resultados resultados PROCEDIMIENTO A DE OBSERV OBSERVACIONES: ACIONES: Carg Cargar ar frota frotando ndo ob jetos entr entree s´ s´ı Mientras frota lo loss dos productores de carga juntos dentro de la canasta: La carga detectada es Negativa. Despu´ es es de frotar, con las varitas varitas todav´ todav´ıa en la canasta, pero sin tocar: La carga detectada es Negativo. Despu´ es es de sacar la varita oscura de la canasta: La carga detectada solo en la varita blanca es Positiva. La carga detectada solo en la varita oscura es Negativa. PREGUNTAS PROCEDIMIENTO: 1. 1. Mientras las dos varitas se frotaban entre s´ı, ı, ¿cu´aall fue su carga neta total? Cuando dos objetos el´ectricamente ectricam ente neutros neut ros se frotan entre s´ıı,, un unoo queda cargado posit positivamente ivamente y el otro cu cuerpo erpo queda cargado negativamente, al frotarse hay transferencia de un cuerpo a otro quedando ambos cuerpos electrizados, pero de signo opuesto. 5

 

2. Despu´ es es del proceso de frotamiento, ¿cu´al al fue la carga total neta de las dos varillas? Primero negativa y despu´eess positiva posit iva 3. ¿Cu´al al es la evide evidencia ncia de que el proces procesoo de frotamien frotamiento to le dio a cada vari varita ta una carga el´ eectrica? ctrica? Porque despu´eess de cargar dos objetos por frotamiento quedan con carga opuesta, esto significa que se atraen 4. ¿Cu´aall es la polaridad del productor de carga blanca despu´ eess de frotarlo con el oscuro? ¿La varita blanca gan´o o perdi´o electrones durante el proceso de frotamiento? ¿De d´oonde nde fueron (o de d´onde onde vinieron) los frota electrones? Despu´´es Despu es de frotarlo rlo y sacar a otra varilla, varilla, la varilla blanca queda con carg cargaa positiv positiva, a, perdi´ o electrones y quedo cargada negativamente. Los electrones que se traspasan vienen de la nube electr´ onica onica de los atomos, los cuales en el caso de la parte positiva, se fueron a la otra varilla para buscar la neutralidad 5. ¿Cu´al al es la polari polaridad dad del productor de carga oscura despu´ es es de frota frotarr con la blanc blanca? a? ¿La varita oscura gan´o o perdi´o electrones durante el proceso de frotamiento? ¿De d´oonde nde fueron (o de d´oonde nde vinieron) los electrones? La varilla negra quedo con carga negativa al frotarse con la varilla blanca. Esta varilla oscura gano electrones y la dejo cargada negativamente 6. Explica Explica c´ oomo mo este experimento demuestra la ley de conservaci´oon n de la carga. Cuando un objeto no est´a en proceso de carga por frotamiento o inducci´oon, n, este esta neutro, al frotarlo frotar lo o acercarlo acercarlo a una superficie u objeto con carga carga este tiende a reci recibir bir electron electrones es o donar donarlos, los, esto con el objetivo de estar el´eectricamente ctricamente neutro ya sea solo, o con el ob jeto que lo acompa˜ n na. a.

5.

Conc Conclu lusi sion ones es

1. Es evidente evidente que exist existee la propiedad propiedad de carga electric electricaa en cualq cualquier uier objeto que cuen cuente te con mater materia, ia, sin embargo es de notar que las variables de distancia, 2. Cualquier proceso electromagn´ eetico tico la carga total de un sistema aislado se conserv conserva. a. 3. La carga tanto positiva como negativa negativa en un sistema va va a buscar reajustar su misma carga dependiendo de lo que se acerque acerque o se aleje de ´el, el, si se acerca algo p positi ositivo vo a un ob jeto neutro, se le acer acercara caran n los electrones del objeto contrario (neutro), por ser carga contraria, y viceversa

Referencias [1] Serway Serway,, R. A., Jewett Jewett J. W. (2008). Fısica para Ciencias e Ingen Ingenierıa ierıa (V (Vol.1, ol.1, 7ma ed.) Mexic Mexico, o, D.F., Cengage Learning Editores [2] Wangsness R. K. (2001) Campos Electromagneticos, M´eexico, xico, D.F., Editorial LIMUSA S.A. de C.V.

[3] Hunt Chuck (s.f.)(72 p. 1-16) Electrostatic charge. Sacado de https://mail-attac https://mail-attachment.googleusercon hment.googleusercontent.com/attac tent.com/attachment hment f:1678087783329166221th=1749c3f2b341f38dview=attdisp=inlinerealattid=f k f 6ul2kc 1saddbat  =  ANGjdJ 8cj − lABE  BE 1HkhPLSZz 4ml tJp tJpHDKTBWlHEUHx HDKTBWlHEUHxY Yk −dLtZJjjO 0LvgReKpf 7M zv 4el32O7sda687d7tsjLcX 8ZCOWTV lA NrXvaV nyULv nyULvhx hxajD ajD953atdLaoeDUII 5Y jIeWU KEGjGt KEGjGtHerr Herryp yp866bsyu6h2si N 2ypwE 4LipQkG5H BsxMNc9EK O nkeHidHHS 9T 06U p9GUoIHeW 3hjEFHsvuQ09fnRdEjLncDa5yCUY 9FfsmuF 6xQ−9DlOi4wEhNHX 8PGPoxY  X y 91D 02uP 52Bl z SWiKw 1W mW 0BkPiW 0a7GTCwzWIjPCwHZQEOzq 8WtJWujHP 0Bf J V r T 3 poM L8oA8Z V k OtbfC 6GuaElRQr1Gq 1Y N w y Y Lr tuCwbTy 88 rQ 5xjeAylcJ 7T 4eErNJcnGIeIP 5 pogF gB 7dsoG dsoGW W yV q 7w Y OL1N Z 2Y  a7UCkjp1NCI zlbhc zlbhcRzw RzwV V JDl 9RyvsDM 0vFRZO794inmyhsnH v − j 3I dR2iaL4vBY decy decyrr3 jxv  jxvSz Sz p LAGC 8n7oIshzUW NQgAkmahH 2Qq 5 522vFrGWalBoD9I 540 540J wi66dwC 9TkcUXY iQ

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