Laboratorio de Cargas Electricas y Cuerpos Electrizados

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) Facultad De Ingeniería e!gr"#ica, e!l$gica, Minera, Metalúrgica % Civil& Escuela Acad'ica Pr!#esi!nal De Ingeniería Metalúrgica&

EMA* CARA+ EECRICA+ E ECRICA+ % CUERP-+ EECRI.AD-+ CUR+-* A/-RA-RI- DE FI+ICA III

Ciudad Universitaria, Abril, 2015

LABORATORIO FISICA III

Índice I&

-01etiv!s...................................... .......................................................... ....................................................... .............................................. ........... 2

II&

Materiales...................................... .......................................................... ........................................ .......................................... ...................... 2

III.

Fundaent! e$ric!......................................................................................3

III&2 enerad!r Electr!st"tic! (Ma3uina de 4is5urst) .............................................3 III.2 Generador Electrostático: Electrostático: Maquina De Van Van De Graff ...............................................5 ...............................................5

I6& Pr!cediient!...................................... .......................................................... ........................................ ......................................... ..................... 7 ......................................................... ........................................ ................................... ..................... ...... 13 6& Cuesti!nari!.....................................

6I&

............................................................ ........................................ ................................... ...............20 20 C!nclusi!nes........................................

6II&

.......................................................... .......................................................... ...................................... 21 /i0li!gra#ía......................................

UNMSM –EAP INGENIERIA METALURGICA METALURGICA

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LABORATORIO FISICA III

Cargas Elécricas ! C"er#$s Elecri%ad$s E&#eriencia N'( I& 

-01etiv!s • Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades fundamentales de la materia llamada cara el!ctrica. • Experimentar con la electrificaci"n de los cuerpos mediante las di#ersas formas. • Verificar la interacci"n electrostática entre caras de iual sino $ de sinos opuestos. • Conocer el funcionamiento $ los principios f%sicos de un enerador electrostático& máquina de 'ims(urst $ la máquina de Van de Graaff.

II& 

Materiales El equipo de electrostática )*+,-// consta de un tablero de destellos0 cubierta de electrodos esf!ricos0 rueda con punta0 barra de fricci"n de plástico0 con cla#i1ero de +mm0 soporte de dep"sito0 rodamiento de au1as con cla#i1a de conexi"n0 soporte con anc(os para p!ndulo doble de bolitas de sauco0 cla#i1a de conexi"n en pantalla de seda en #arilla0 troos de medula de sauco0 tablero de base en cla#i1a de conexi"n $ carril de rodamiento con bolas0 cadenas de conexi"n0 esfera conductora de 3/mm de diámetro con cla#i1a de conexi"n0 cubierta con electrodos de punta0 pie de soporte0 #arilla de soporte aislado0 con manuitos de soporte $ conexi"n $ lueo de campanas.

    

III.

4!ndulos de tecnoport Electroscopio 5arras de acetato $ #inilito Máquina de 'ims(urst Máquina de Van de Graaff 

Fundaent! e$ric!

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LABORATORIO FISICA III 6e atribu$e a 7(ales de Mileto 89+/  +* ;. C.< (aber obser#ado que un troo de ámbar frotado con un pa=o o una piel adquiere la propiedad de atraer cuerpos li#ianos. 'illiam Gilbert 8-+/  -9/3< comprob" que no s"lo el ámbar al ser frotado atra%a cuerpos lieros0 sino tambi!n lo (ac%an muc(os otros cuerpos como el #idrio0 la ebonita0 la resina0 el aufre0 etc. Cuando sucede esto se dice que el cuerpo (a sido electriado por frotamiento. >tras formas de electriaci"n son: por contacto $ por  inducci"n. ;plic" el t!rmino el!ctrica para la fuera que e1ercen estas sustancias despu!s de ser  frotadas. ?ue el primero en utiliar t!rminos como @ener%a el!ctricaA0 @atracci"n el!ctricaA $ @polo man!ticoA. Buiá su aportaci"n más importante fue la demostraci"n experimental de la naturalea man!tica de la 7ierra. 7ambi!n se obser#a la existencia de una cierta cara el!ctrica que es la causante de las atracciones0 o tambi!n las repulsiones que se producen. Existen dos tipos de caras el!ctricas. 6e comprueba experimentalmente que cuerpos con caras el!ctricas de iual tipo se repelen0 mientras que los del tipo distinto se atraen. os dos tipos de caras el!ctricas existentes son denominados caras positi#as $ caras neati#as. ; un cuerpo que no est! carado el!ctricamente se le denomina cuerpo electrostáticamente neutro0 en este caso decimos que tienen iual nmero de caras de ambos tipos.

III&2 enerad!r Electr!st"tic! (Ma3uina de 4is5urst) a máquina de 'ims(urst es un enerador  electrostático de alto #olta1e desarrollado entre -**/ $ -**3 por el in#entor británico ames 'ims(urst. 7iene un aspecto distinti#o con dos randes discos a contra&rotaci"n 8iran en sentidos opuestos< montados en un plano #ertical0 dos  barras cruadas con cepillos metálicos0 $ dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las c(ispas. 6e basa en el efecto triboel!ctrico0 en el que se acumulan caras cuando dos materiales distintos se frotan entre s%.

Descri7ci$n 8 dat!s t'cnic!s* El enerador electrostático consta de dos discos de cristal acr%lico0 de iual tama=o0 montados sobre un e1e (oriontal0 paralelamente $ con escasa distancia entre s%. El UNMSM –EAP INGENIERIA METALURGICA

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LABORATORIO FISICA III accionamiento de los discos se realia independientemente el uno del otro0 por  medio de correas de accionamiento0 a tra#!s de poleas $ una mani#ela. )na correa se desplaa de manera cruada0 por lo cual los discos iran en sentido opuesto. a cara externa de los discos está ocupada circularmente por (o1as de esta=o. ?rente a cada disco0 se (a fi1ado un conductor trans#ersal0 irable0 con dos pinceles de metal0 que frotan las (o1as de esta=o. 4ara la toma de corriente se emplean dos escobillas fi1adas a un estribo0 en el extremo del list"n de aislamiento. a distancia entre las escobillas $ los discos es reulable $ debe ser de alunos mil%metros. Fstas se encuentran conectadas con las  barras de electrodos0 cu$os extremos tienen forma de doble esfera $ entre las que se efecta la descara de c(ispas.    

Diámetro de los discos: 3-/ mm onitud de c(ispa: -2/ mm 8máximo< Dimensiones: 39/ mm x2,/ x+/ mm Corriente de cortocircuito: 3/ ; 8aproximadamente<

Funci!naient!* a teor%a de esta máquina es alo comple1a0 consistiendo lo fundamental en que al irar   por el manubrio los discos en sentido opuesto el uno del otro0 el roce de los sectores con las escobillas produce por inducci"n en !stas una cara inicial a expensas de la cual0 $  por inducci"n0 se electrian los discos con electricidad de nombre contrario en las dos mitades de cada disco0 $ en cada sector del uno $ el correspondiente del otro: de este modo mantenidas las caras contrarias en cada sector $ su opuesto0 que marc(an en sentido in#erso0 al pasar por los peines atrae0 para su neutraliaci"n0 la electricidad de nombre contrario0 $ los conductores quedan as% carados0 el uno con electricidad  positi#a $ el otro con neati#a0 con lo cual se recoe el fluido de sinos contrarios en cada peine colector0 pasando a las escobillas0 entre las que se (ace saltar la c(ispa en la descara.

III&9 enerad!r Electr!st"tic!* Ma3uina De 6an De ra##  El generad!r de 6an de ra##  Van de Graff in#ent" el enerador que lle#a su nombre en -,3-0 con el prop"sito de  producir una diferencia de potencial mu$ alta 8del orden de 2/ millones de #olts< para UNMSM –EAP INGENIERIA METALURGICA

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LABORATORIO FISICA III acelerar part%culas caradas que se (ac%an c(ocar contra blancos fi1os. os resultados de las colisiones nos informan de las caracter%sticas de los ncleos del material que constitu$e el  blanco. El enerador de Van de Graff es un enerador de corriente constante0 mientas que la bater%a es un enerador de #olta1e constante0 lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan. El enerador de Van de Graff es mu$ simple0 consta de un motor0 dos poleas0 una correa o cinta0 dos peines o terminales (ec(os de finos (ilos de cobre $ una esfera (ueca donde se acumula la cara transportada por la cinta. En la fiura0 se muestra un esquema del enerador de Van de Graff. )n conductor metálico (ueco ; de forma aproximadamente esf!rica0 está sostenido por soportes aislantes de plástico0 atornillados en un pi! metálico C conectado a tierra. )na correa o cinta de oma 8no conductora< D se mue#e entre dos poleas E $ ?. a polea ? se acciona mediante un motor el!ctrico. Dos peines G $ H están (ec(os de (ilos conductores mu$ finos0 están situados a la altura del e1e de las poleas. as  puntas de los peines están mu$ pr"ximas pero no tocan a la cinta. a rama iquierda de la cinta transportadora se mue#e (acia arriba0 transporta un flu1o continuo de cara positi#a (acia el conductor (ueco ;. ;l llear a G $ debido a la propiedad de las puntas se crea un campo lo suficientemente intenso para ioniar el aire situado entre la punta G $ la cinta. El aire ioniado proporciona el medio para que la cara pase de la cinta a la punta G $ a continuaci"n0 al conductor (ueco ;0 debido a la propiedad de las caras que se introducen en el interior de un conductor (ueco 8cubeta de ?arada$