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INFORME LABORATORIO ELECTROSTÁTICA, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

Informe de laboratorio acerca de la electrostática aplicada en objetos comunes.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2020/2021

Subido el 13/02/2022

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Informe de Laboratorio
Experimentos de Electrostática
FÍSICA II: ELECTROMAGNETISMO
Michael Antonio Carlosama Medina | 20182379040
Catalina Alejandra Camargo Perdomo | 2018237961
Presentado al profesor:
Jhon Gabriel Acosta Castillo
Grupo 779-209
Bogotá D.C
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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Informe de Laboratorio

Experimentos de Electrostática

FÍSICA II: ELECTROMAGNETISMO

Michael Antonio Carlosama Medina | 20182379040

Catalina Alejandra Camargo Perdomo | 2018237961

Presentado al profesor:

Jhon Gabriel Acosta Castillo

Grupo 779- 209

Bogotá D.C

RESUMEN En este informe se realiza una descripción de los experimentos caseros asignados con el objetivo de aplicar los conceptos de la electrostática vistos en las sesiones de clase. Los experimentos asignados fueron tres en total, los cuales estuvieron descritos y explicados tanto su procedimiento, como lo que sucedía en cuestiones de la electrostática, también se resolvieron preguntas que se propusieron por parte del docente, dichos cuestionamientos buscaban clarificar conceptos importantes para el propósito principal de estas prácticas, y para finalizar se realiza una conclusión donde se plasma las experiencias con datos, que se reforzaran con la bibliografía propuesta en la clase, también se observa si los experimentos tuvieron éxito o cuales fueron las reacciones adversas a los mismos. DESARROLLO

EXPERIMENTO Nº 1 (HOVER PLATE)

Materiales:  Dos platos de icopor  Una toalla, tela de algodón  Papel aluminio  Hojas de papel.

Parte 4 Se realiza el mismo procedimiento de la parte 3 colocando trozos de papel aluminio encima del plato apoyado en la superficie y posteriormente acercar el plato cargado.

EXPERIMENTO Nº2 (CAN CAN GO)

Materiales:  Un tubo de PVC  Una toalla  2 latas de aluminio  Mesa de madera

Procedimiento Parte 1

  1. Se ubicó una superficie que fuera plana, dicha superficie era de madera verificando que no tuviera protuberancias que impidieran el rodamiento de la lata.
  2. Se ubicó la lata de aluminio de manera horizontal (dicha lata debía estar sin contenido).
  3. Se procede a tomar la toalla, desenvolverla y rodear el tubo de PVC apoyando la mano sobre ella, hacer movimientos constantes por la superficie del tubo, para cargarlo por fricción.
  4. Después de tener el tubo de PVC cargado, acercarlo a la botella que se encuentra ubicada como se describió anteriormente.
  5. Se procede hacer movimientos horizontales con el tubo sin apoyarlo en la mesa y se observa detalladamente el movimiento que tiene la lata. Parte 2 Repetimos el mismo procedimiento con 2 latas vacías, primero acercamos la vara a cada una por separado, luego las ponemos en contacto y acercamos el tubo.

Parte 2 Para esta parte se realiza el mismo procedimiento de la parte 1, con excepción de que al trozo de papel se le añaden trozos de papel aluminio en los extremos del papel. Parte 3 En la última parte se usa un trozo completo de papel aluminio en lugar del papel, y se realiza el mismo procedimiento descrito en la parte 1 y 2. JUSTIFICACIÓN

EXPERIMENTO Nº 1 (HOVER PLATE)

  1. Si el plato inferior no está cargado, ¿por qué se repelen los platos? Haga un diagrama de cómo están las cargas distribuidas y justifique el comportamiento del experimento. Respuesta: En la parte 1 se vio un efecto contrario al momento de cargar por fricción uno de los platos que están hechos de icopor, el cual es de espuma de poliestireno expandido, dicho material tiene la tendencia de cargarse negativamente, pero este elemento es un elemento neutro siempre y cuando no se le aplique ninguna carga, y el material que se utilizó para cargar eléctricamente el plato fue una toalla que puede estar hecha de poliéster, algodón o nylon. Al momento de montar el plato de icopor que estaba cargado con el que se encontraba en la superficie de madera, el cual no tenía ninguna carga, su tendencia era el de atraerse, por ende, podemos decir que se cumple el concepto de carga inducida; donde un objeto electrizado con carga puede afectar a un objeto con carga neutra, esto se puede evidenciar en el libro de Sears Zemansky Física Universitaria Vol. 2, capítulo 21.2 Conductores, Aislantes y Cargas

Fe Inducidas en donde se cita “Esta interacción es un efecto de carga inducida. Incluso en un aislante, las cargas eléctricas pueden desplazarse un poco en un sentido u otro cuando hay otra carga cerca.” en nuestro caso lo que sucedió es que al acercar los platos estos se atrajeron. Diagrama para los dos platos electrizados Plato neutro apoyado en la superficie Plato apoyado en la superficie Al acercar el plato electrizado al plato neutro se genera una fuerza de atracción entre ambos Plato cargado con electrones Toalla o material que genere fricción Se carga el plato mediante fricción frotando la toalla con el plato Plato neutro apoyado en la superficie Toalla o material que genere fricción Para este caso, cargamos los dos platos por fricción frotándolos con la toalla.

  1. Repita el experimento, pero con pequeños trozos de papel aluminio, ¿cuál es la diferencia? Explique con un diagrama. Respuesta: Para la última parte de este experimento se realizó el mismo procedimiento de la parte 2 con trozos de aluminio, como resultado se puede evidenciar que el aluminio se adhiere con mayor facilidad que el papel al plato que se encuentra cargado, esto se explica por la capacidad del aluminio de ceder electrones y de su propiedad como elemento conductor. Plato apoyado en la superficie Plato cargado con electrones Al momento de acercar el plato cargado de electrones, los trozos de Fe papel son atraídos a este Plato neutro apoyado en la superficie Toalla o material que genere fricción Se carga el otro plato mediante fricción frotando la toalla con el plato Se colocan trozos de papel aluminio encima del plato que está apoyado en la superficie

EXPERIMENTO Nº2 (CAN CAN GO)

  1. Repita el experimento con dos latas vacías que están en contacto. ¿qué ocurre con las latas al acercar el tubo de plástico cargado? Dibuje un diagrama y explique. Respuesta: En este caso se manejaron 2 latas de aluminio, un material que tiene la propiedad de ceder electrones cuando hay un objeto cargado cerca, este elemento es conductor, el otro elemento que se manejo fue un tubo de PVC este es un material plástico el cual sus siglas se refieren a policloruro de vinilo, este plástico tiene propiedades de atraer electrones, y es aislante; pero cabe recordar que un material de este tipo se puede cargar por medio de la fricción, y así se realizó en este experimento con un toalla la cual ya fue descrita en experimentos anteriores. Entonces, previo a cargar la toalla y tener las latas ubicadas, se manejaron dos formas de realizar el experimento: En el primer caso se ubicaron la latas Plato apoyado en la superficie Plato cargado con electrones Al momento de acercar el plato cargado de electrones, los trozos de papel aluminio también son atraídos a este. Fe Tuvo de PVC Se carga el tubo de PVC mediante fricción frotándolo con la toalla.
  1. Explique este comportamiento y realice un diagrama. ¿Por qué si la lata rota las cargas siempre parecen en la misma posición? Respuesta: En este experimento se debe entender que la lata está hecha de aluminio este es un material que como en el experimento anterior tiene la capacidad de ceder electrones y además es conductor, por esta razón al cargar una barra de PVC que es de plástico el aluminio tiende a reordenar sus cargas por un principio básico cargas opuestas se atraen esto se muestra en el diagrama: Fe Fe Lata 1 Lata 2 Al acercarse y tener contacto, las latas generas atracción entre sí, y la atracción hacia el tubo de PVC se vuelve más débil. Fe Fe Lata 1 Lata 2

EXPERIMENTO Nº

  1. Construya dos instrumentos como este y modificarlos añadiendo una pequeña lámina de papel aluminio en los extremos para que puedan ser cargados por conducción con el tubo de PVC. Verifique que cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. Siga las instrucciones del laboratorio. Respuesta: Este tercer experimento se realizó de tres maneras por parte del grupo de trabajo, para el mismo se utilizaron materiales que se han mencionado con anterioridad como es el tubo de PVC, el papel, el papel aluminio, y la toalla, a los anteriores materiales ya fueron descritas sus propiedades, pero además de estos se tiene unos nuevos, los cuales tuvieron una funcionalidad de soporte pero aun así se van a mencionar: el primero es un borrador de goma sintética, el segundo fue un tubo de plástico que retiene la tinta de un esfero, ahora se van a indicar materiales que si afectaron el trascurso del experimento como fue un tubo de plástico, que es la parte exterior del esfero y una regla hecha del mismo material, como se conoce con anterioridad el plástico tiene la propiedad de electrizarse a través del proceso de fricción , el cual en esta caso se le realizo al tubo de PVC y a los dos elementos mencionados dejándolos cargados para realizar el experimento. Fe Fe Lata 1 Lata 2 Las latas siempre presentarán atracción por el tubo de PVC a pesar del movimiento por la distribución de sus partículas.

En el segundo experimento se utilizó una pequeña lámina de papel aluminio la cual se ubicó donde anteriormente estaba el trozo papel, en este caso como también sucedió en el experimento de los platos, el aluminio distribuye sus cargas de tal manera que la atracción es mayor y genera una cohesión más grande, esto se debe a las propiedades conductoras del papel aluminio, por esta razón los elementos de plástico que estaban cargados generaron este efecto. Para finalizar en este caso se realizó una modificación a la hoja de papel donde se le adhirieron trozos de aluminio en las esquinas, después se ubicó en la base donde se encontraba con anterioridad y el efecto que antes tenía el papel, solo fue incrementado por las propiedades de conducción del aluminio como se muestra en la gráfica. Al acercar el tubo de PVC, la regla o el tubo del esfero electrizado la hoja de papel aluminio es atraída hacia el mismo, está fuerza de atracción es mayor por las propiedades conductoras del aluminio. Fe Hoja de papel aluminio Tubo de tinta del esfero Borrador

Adicionalmente, para verificar los datos como la capacidad de ceder o de atraer electrones nos basamos en la siguiente tabla, que se puede encontrar en las notas de clase publicadas por el profesor Jhon Gabriel Acosta: Al acercar el tubo de PVC, la regla o el tubo del esfero electrizado, se puede notar que las esquinas de papel cubiertas por aluminio tienen una fuerza de atracción mayor que el papel, debido a las propiedades conductoras del aluminio. Fe Hoja de papel con aluminio en las esquinas Tubo de tinta del esfero Borrador

En el de los papeles tanto el de pulpa de madera como el de aluminio se da una explicación de todo lo sucedido en los resultados y las gráficas de este experimento Experimento 2: En este caso el experimento fue satisfactorio, esto debido a que las latas de aluminio son conductoras y el efecto de rodamiento fue bastante evidente, se explicó porque se generaba este proceso en los resultados de la experiencia, algo que fue sorprendente fue el grado de conducción tan grande que poseen estos elementos que al ser electrizados generaban una gran cohesión entre las dos latas. Experimento 3: En este experimento al igual que el anterior sucedió lo esperado, al cargar el tubo de PVC este género una gran atracción, por el elemento neutro como lo fue el papel, pero fue aún más grande con el papel aluminio el cual hasta llegaba al punto de salir de la base de borrador y mina de esfero, y dirigirse hacia la barra de PVC, esto debido a su gran capacidad de conducción como se mencionó anteriormente en el experimento 2, y también en las gráficas de los resultados de este experimento.

BIBLIOGRAFÍA  Evita el uso del icopor | Comfenalco Antioquia. (2020). Comefalco Antioquia. https://www.comfenalcoantioquia.com.co/personas/noticias/evita-uso- icopor/!ut/p/z0/04_Sj9CPykssy0xPLMnMz0vMAfIjo8zi3T0NzQwNDYwC 3E3dnA0CQ918Xf2dTNwNnA31C7IdFQFcx2Jo/#:%7E:text=%C2%BFQu %C3%A9%20es%20el%20icopor%3F&text=En%20realidad%2C%20el% 0icopor%20es,se%20calientan%20y%20se%20expanden.  Young, H. D. (2018). Fisica universitaria con fisica moderna 2 de sears y zemansky (1.a^ ed., Vol. 2). PEARSON.  Profesor Sergio Llanos. (2014, 1 septiembre). Carga Eléctrica. Curso de Electricidad - Clase 1 [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=ej6lS9zYy6U&ab_channel=ProfesorSe rgioLlanos  Ferrer, F. J. (2009). Iniciación a la física. Tomo I (Spanish Edition) (1. ed., Vol. 1) [Libro electrónico]. Editorial Reverté.  Notas Semana 1 – Electrostática Ch 21 Vol 2  J. (2021, 15 noviembre). Tabla triboelectrica. Blogspot. http://vandergraafjj.blogspot.com/2016/04/tabla-triboelectrica.html