UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS

UNIDAD 5: FENÓMENOS ELECTROMAGNÉTICOS (40 h)

5.1 Carga eléctrica.

Pregunta	¿Qué es la carga eléctrica?	¿Qué tipos de cargas eléctricas existen?	Si una sustancia ha ganado electrones tendrá carga eléctrica:	Si una sustancia ha perdido electrones tendrá carga eléctrica:	La unidad de carga en el sistema Internacional es: 6,241 509 ×  y se define:	¿Qué le ocurre a dos cuerpos electrizados al acercarse?
Equipo	6	3	1	2	4	5
Respuestas	La carga eléctrica es una propiedad de los cuerpos. Todo cuerpo se compone de átomos, cada uno de los cuales posee electrones y protones. La cantidad de carga que circula por un conductor en la unidad de tiempo es la intensidad de corriente.	Positiva y negativa	Negativa.	Positiva.	Coulomb(C): Cantidad de carga que pasa por la sección transversal e un conductor eléctrico en 1 segundo.	Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer  dependiendo del tipo de carga que este tenga. Misma carga se repelen diferente carga se juntan.

Las cargas eléctricas

Material: Varillas de vidrio, ebonita, piel de conejo, latas vacías, platos o  vasos de  de unicel, corcho, papel, electroscopio, globos.

Procedimiento:

1.- Carga eléctrica de varillas por frotamiento

Varillas de diferentes materiales frotadas con tela se acercan a trozos de algún material liviano tal como corcho, papel o semillas de grama. Se observa como dichos materiales son atraídos por las varillas debido a la carga eléctrica presente.

2.- Carga eléctrica de un globo por frotamiento

 Se frota con un paño un globo inflado y se puede observar que atrae pequeños trozos de un material liviano (papel). También se puede observar que se adhiere a una superficie, como por ejemplo el pizarrón.

3.- Electrización de un electroscopio por inducción

 Un electroscopio se puede cargar eléctricamente por medio del acercamiento de una varilla cargada previamente por frotamiento, sin necesidad de que exista contacto entre el electroscopio y la varilla cargada.

4.- La regla  de plástico  se electriza por frotamiento y se acerca a un hilo de agua. Se anotan los cambios ocurridos.

5.- Se electriza el vaso o el plato de unicel y se acera a bote de aluminio, se anotan los cambios observados.

Observaciones:

1.- Carga eléctrica de varillas por frotamiento	cuando frotamos las varillas se produjo electricidad y cuando se acercaban a trozos de papel estas se atraían esto se debía a la carga presente que eran diferentes y por lo tanto, estas se atraían.
2.- Carga eléctrica de un globo por frotamiento	cuando frotamos el globo con la piel de conejo o con papel se produjo también una carga eléctrica y esto hacia que atrajera pequeños trozos de papel al globo y las cargas también eran diferentes.
3.- Electrización de un electroscopio por inducción	El electroscopio es un instrumento que se utiliza para establecer si un cuerpo está electrizado y el signo de su carga. cuando se se acerco la varilla cargada  por frotamiento y no fue necesario que esta tuviera contacto con el electroscopio y se produjo también carga eléctrica.
4.- Regla  de plástico	cuando frotamos la regla con el cabello de la compañera la regla se electrizaba y al momento de tener contacto con chorro de agua de la llave, el agua se desviaba ya no se iba en linea recta sino en otra dirección y se debió a la carga eléctrica que tenia la regla.
5.- Vaso de unicel	Al momento de electrizar el vaso con la piel de conejo este se electrizaba y cuando lo acercamos a la lata, la lata se recorría y esto quiere decir, que las cargas eran iguales y es por esto que se rechazaban.

Conclusiones:

Hay dos tipos de cargas eléctricas, las cuales son las cargas negativas y positivas, y dependiendo del tipo de carga se atraen o se repelen.
si las cargas eléctricas son iguales estas se repelen y si son diferentes estas se atrae lo cual esta generando una carga eléctrica.
la carga eléctrica va a determinar las interacciones electromagnéticas entre ellas.
Cuando un objeto cuyo numero de electrones es distinto al de protones la carga va a ser eléctrica y el objeto tiene mas electrones que protones la carga es positiva.
La conservación de la carga consiste en que los electrones no se crean ni se destruyen simplemente se van a transferir de un lugar a otro.
Hay tres formas de electrizacion o detección las cuales son:
- Por contacto
- Por frotamiento
- Por inducción

Esta practica estuvo muy interesante aprendimos los diferentes tipos de cargas y como es que se puede electrizar un objeto ya sea por contacto, por inducción o por frotamiento.

Semana 3 Física 2 Jueves

        El principio de conservación de la carga y formas de electrización

Preguntas	¿En qué consiste el principio de la conservación de la carga?	¿Cuáles son las formas de electrizar los materiales?	¿En qué consiste la electrización por contacto?	¿En qué consiste la electrización por frotamiento?	¿En qué consiste la electrización por inducción?	¿Cómo se determina la carga de los materiales?
Equipo	2	5	1	4	6	3
Respuestas	La suma de las cargas positivas menos de las cargas negativas se mantienen constantes. La unidad en que se mide la carga eléctrica, es el Coulomb ( C ) 1 Coulomb= 6.25 x1018 electrones. La carga del electrón es de 1.6x1019  C.	Las distintas formas de electrizar un material pueden ser por: -Contacto -Frotamiento -Inducción	Electrización por contacto es considerada como la consecuencia de un flujo de cargas negativas de un cuerpo a otro. Si el cuerpo cargado es positivo, es porque sus correspondientes  átomos poseen un defecto de electrones que se verá en parte compensado por la aportación del cuerpo neutro ambas entran en contacto.	Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros ambas se cargan uno con carga positiva y uno con carga negativa. Esto debido a que se genera fricción entre ambos cuerpos y se genera cierta energía (carga positiva y negativa).	Es un efecto de las fuerzas eléctricas, debido a que estas ejercen una distancia, un cuerpo cargado positivamente, en las proximidades de uno neutro, atraerá hacia si a las cargas negativas, con la que la región próxima, queda cargada negativamente.	Las cargas que poseen los materiales se determinan en positivos y negativos: si dos cuerpos se atraen, se dice que sus cargas son contrarias. En cambio estos cuerpos se repelen, quiere decir que sus cargas son iguales.

Solicitar el material requerido Generador de Van der Graff  y  generador de Wimshurt, electroscopio. Varillas de vidrio, ebonita, piel de conejo, papel aluminio.

para realizar las actividades siguientes:

1.- Carga eléctrica de un electroscopio por contacto

Varillas de diferentes materiales previamente cargadas por frotamiento le transmiten carga por contacto al electroscopio, la cual se detecta por la separación de las láminas del mismo.

2.- Determinación de la carga eléctrica producida por el generador de Wimshurt.

 Por medio del electroscopio y utilizando varillas patrones: ebonita (-) y vidrio (+), se puede determinar el signo de la carga eléctrica en cada una de las esferas terminales del generador.

3.- Determinación de la carga eléctrica producida por el generador de Van der Graff
 Por medio del electroscopio y utilizando varillas patrones: ebonita (-) y vidrio (+), se puede determinar el signo de la carga eléctrica de la esfera grande y la esfera pequeña de este generador.

4.-Volcán electrostático

 Trozos de aluminio son puestos en contacto con la esfera mayor del generador de Van der Graff, la cual los carga y luego los repele.

5.-Platos voladores

Discos de aluminio se colocan sobre la esfera mayor del generador de Van der Graff, la cual los carga y luego los repele.

6.-Modelo del Generador de Whimshurt

El generador de Wimshurt es un dispositivo cuyo funcionamiento se basa en la electrización por frotamiento, contacto e inducción. Se dispone de un modelo por medio del cual se puede explicar de manera didáctica el funcionamiento de este generador.

7.-Descargas eléctricas

Por medio del uso de generadores electrostáticos tales como el generador de Whimsurt o generador de Van der Graff se pueden observar descargas eléctricas, a través del aire, entre las esferas cargadas eléctricamente con distintos signos en dichos generadores.

   Los alumnos registran sus observaciones y en equipo realizan y presentan sus conclusiones.    

Actividad electroscopio por contacto generador de Wimshurt. generador de Van der Graff Volcán electrostático Platos voladores Generador de Whimshurt Descargas eléctricas

Observaciones Frotamos las varilla y estas se cargaron electricamente y cuando lo pusimos en contacto con el electroscopio esta le transfiere energía y se observo por medio de la separación de las laminillas. Cuando encendimos este instrumento se produjo energía eléctrica por los cables que al tener contacto con el generador producía cargas eléctricas y negativas en cada una de las esferas del generador y si teníamos contacto con el provocaba los toques y al poner pelos de conejo se adherían ala volitas y era por la energía que se estaba produciendo. Este aparato al momento de tocarlo produce una carga eléctrica que provoca que los cabellos se alcen y se electricen, cuando la compañera lo tocó sus cabellos se empezaron a alborotar y si otro compañero la tocaba, le transfería también energía y esto ocurría también con volitas de papel, con pelos de conejo entre otros. Cuando pusimos los papelitos al generador de Van der Graff estos se repelen debido a la electrizacion. Los discos de aluminio que se pusieron sobre el generador se cargaban primero y luego se repelían. El  generador de Wimshurt funciona ya sea frotando, tocando o por conducción y este produce cargas eléctricas , el cual hace que el objeto se electrice y estos objetos se pueden atraer o repeler. Cuando nos tomamos de las manos y un compañero tocó el generador de Whimsurt o generador de Van der Graff se produjeron descargas eléctricas con distintos signo y estas cargas se transmitían aunque la intensidad de los toques no era tanta pero cuando eran dos personas los toques se sentían con mayor intensidad.

Conclusiones:

Comprendimos que la carga eléctrica es es una propiedad in triseca de algunas partículas subatómicas que se manifiestan mediante atracciones y repulsiones que determinan las interacciones electromagnéticas entre ellas.

Cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro por lo cual, la carga se conserva y esto es como se conoce a la ley de la conservación de la energía.

también aprendimos sobre el electromagnetismo lo cual es la fuerza que va a causar la interacción entre las partículas cargadas eléctrica mente y las áreas en que esto ocurre se llaman los campos electromagnéticos.

James Wimshurst (13 de abril de 1832- 03 de enero de 1903) fue un inventor, ingeniero y carpintero de barcos inglés. A pesar de que no patentó ninguno de sus diseños ni mejoras para los mismos, el perfeccionamiento que produjo en la generador electrostático, han hecho que este adquiera por excelencia el nombre de Máquina de Wimshurst

Se trata de una máquina electrostática, constituida por dos discos de ebonita, paralelos, muy próximos entre si y dispuestos sobre el mismo eje, de tal modo que pueden girar con rapidez en sentido inverso. Su rotación se efectúa con auxilio de un manubrio que actúa sobre dos pares de poleas unidas por una cuerda sin fin, una de ellas cruzada. La cara exterior de cada disco lleva pegados cerca de sus bordes varios sectores de papel de estaño, que durante la rotación frotan con dos pinceles flexibles de hilo metálico, sostenidos en los extremos de un arco metálico. Este arco y su igual de la cara opuesta son movibles y pueden formar un ángulo de 90º, comunican con el suelo y entre si por el eje y realizan el mismo papel que las almohadillas en la máquina de Ramsden. En los extremos del diámetro horizontal, rodean a los platillos dos peines metálicos curvos, unidos a conductores independientes, aislados por columnas aislantes. Con los conductores se articulan dos excitadores provistos de mangos de ebonita, para poder variar sin riesgo la distancia entre las esferas terminales, que son los polos de la máquina. En comunicación con los dos conductores hay dos condensadores de forma de probetas, sirven para aumentar la intensidad y el tamaño de la chispa. No es posible saber la polaridad que la máquina tomará una vez la arranquemos. Por eso algunas máquinas incorporan un trocito de piel que tiene un mínimo de carga de manera que la máquina arrancará siempre con la misma polaridad. Hay cuatro funciones iguales que se realizan, dos en cada disco. Se puede decir que tenemos cuatro electróforos, dos positivos y dos negativos. Al aproximarse la partes positivas y neutras de los discos produce el efecto de electróforo. La corriente estática se almacena en botellas de Leyden.  (1) (2)

El generador de Van de Graaff es una máquina electrostática que utiliza una cinta móvil para acumular grandes cantidades de carga eléctrica en el interior de una esfera metálica hueca. Las diferencias de potencial así alcanzadas en un generador de Van de Graaff moderno pueden llegar a alcanzar los 5 megavoltios. Las diferentes aplicaciones de esta máquina incluyen la producción de rayos X, esterilización de alimentos y experimentos de física de partículas y física nuclear.

Este tipo de generador eléctrico fue desarrollado inicialmente por el físico Robert J. Van de Graaff en el MIT alrededor de 1929 para realizar experimentos en física nuclear en los que se aceleraban partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos a gran velocidad. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco. El primer modelo funcional fue exhibido en octubre de 1929 y para 1931 Van de Graaff había producido un generador capaz de alcanzar diferencias de potencial de 1 megavoltio. En la actualidad existen generadores de electricidad capaces de alcanzar diferencias de voltaje muy superiores al generador de Van de Graaff pero directamente emparentados con él. Sin embargo, en la mayor parte de los experimentos modernos en los que es necesario acelerar cargas eléctricas se utilizan aceleradores lineales con sucesivos campos de aceleración y ciclotrones. Muchos museos de ciencia están equipados con generadores de Van de Graaff por la facilidad con la que ilustra los fenómenos electrostáticos.

El generador del Van der Graaff es un generador de corriente constante, mientras que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan.

Recapitulación  3

Resumen  del  martes y jueves.

Lectura  del  resumen por equipos

Aclaración de dudas

Ejercicio

Equipo	1	2	3		4	5	6
Resumen	El martes 29 llevamos acabo las practicas de los fenómenos electromagnéticos que consistió en hacer fricción con pelo de conejo diferentes materiales( abadita, plástico,unisel y vidrio) para el jueves experimentamos los fenómenos  con cargas eléctricas con el aparato de Vander Graff.	El día martes 29 de enero, realizamos una práctica sobre el tema “carga eléctrica”, la cual consistió frotar piel de conejo con diferentes materiales y medir si tenían carga eléctrica o no. El jueves 31 de enero, realizamos otra práctica relacionada con el mismo tema, la cual consistió en experimentar  los fenómenos  con cargas eléctricas con el aparato de Vander Graff.	El día martes hicimos una práctica sobre los fenómenos electromagnéticos, uno consistió en frotar la piel de conejo con los diferentes objetos para ver si tenían carga eléctrica. En el segundo experimento consistió en utilizar el aparato de Vander Graff y observar lo que sucedía con este aparato.	Al transcurso de la semana se realizaron dos prácticas en las cuales se observaban fenómenos eléctricos, una de ellas consistió en frotar con un pedazo de piel de conejo distintos objetos y así probar que tenían carga eléctrica. En el segundo experimento con el aparato de   Vander Graff observamos que se podía cargar eléctricamente los objetos.		El dia martes hicimos una practica con la piel del conejo usamos varios materiales para observar las cargas magneticas el dia jueves utilizamos distintos aparatos electromagneticos y pudimos observar las cargas y en uno de ellos que se producía una luz.	El martes  realizamos una práctica en la cual comprobamos cómo es posible cargar eléctricamente un objetos, por medio del frotamiento. También comprobamos que estaban correctamente cargados. En uno de los experimentos, un vaso de unicel atrajo una lata después de ser cargado eléctricamente. El jueves, realizamos experimentos con un generador de carga eléctrica, el aparato de “Whimshurt” y el de “Van Der Graff”, y observamos como la carga pasa de una esfera a otra. Aprendimos la manera en la que las cargas se atraen, se repelen y las leyes de conservación y comportamiento.

Registro  de asistencia.

Hicimos un cuestionario que hablaba sobre las cargas eléctricas sus tipos y las transferencias de electrones y con esto concluimos la semana sobre las cargas eléctricas.