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LAB. FÍSICA. INFORME DE ELECTROSTÁTICA., Ejercicios de Física

Se presenta un informe detallado sobre la electrostática, sus definiciones, aplicaciones y diferentes ejercicios de aplicación para comprender el tema.

Tipo: Ejercicios

2020/2021

Subido el 19/04/2022

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ELECTROSTÁCTICA
L. Arroyo, W. López, E. Mendoza, S. Ospina y E. Ruíz
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ELECTROSTÁTICA
L. Arroyo, W. López, E. Mendoza, S. Ospina y E. Ruíz
Facultad de ingeniería, ingeniería ambiental
Universidad de Córdoba, Montería
RESUMEN
En el universo exist en fuerzas las cuales no podemos v er a simple vista, pero su función modela muchas
de las acciones que ocurren a nuestro alrededor, en el siguiente ensayo se realizará una breve descripción
tanto teórica como práctica de algunas de estas interacciones, entre las cuales encontramos; La carga
eléctrica, transferencia de carga, inducción, atracción, repulsión, y puesta a tierra. Todos los cuerpos poseen
una cierta carga, la cual al entrar en contacto con el capo de eléctrico de otro cuerpo empieza a interactuar,
esto sucede a un nivel microscópico, pero nos ayud a a entender y dar una vaga explicación de cómo se
comporta gran parte de la materia que nos rodea. El método de estudio de dichos conceptos se hará de una
manera gráfica inicialmente mediante un simulador de cargas, esta nos ejemplifica hechos reales y brinda
a oportunidad de sacar conclusiones al respecto.
ABSTRACT
In the universe there are forces which we cannot see with the naked eye, but their function models many
of the actions that occur around us, in the following essay a brief theoretical and practical description of
some of these interactions will be made, among which we find; Electric charge, charge transfer, induction,
attraction, repulsion, and grounding. All bodies have a certain charge, which when it comes into contact
with the electrical capo of another body begins to interact, this happens at a microscopic level, but it helps
us to understand and give a vague explanation of how much of the body behaves. the matter that surrounds
us. The method of study of these concepts will be done in a graphic way initially by means of a load
simulator, it exemplifies real events and provides the opportunity to draw conclusions in this regard.
1. TEORÍA RELACIONADA
CARGA ELECTRICA:
La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta
mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia
cargada eléctricam ente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de
ellos, en otras palabras, una carga eléctrica (q o Q) es la cantidad de electricidad no contrarrestada que
hay en un objeto (puede ser positiva o negativa). Consiste en un exceso o en una falta de electrones.
Cargas de igual signo se repelen y de signo contrario se atraen. Ahora, esta ca rga se puede tran sferir,
pues si un objeto con carga negativa, es decir, exceso de electrones, toca a otro con carga positiva, los
electrones pasarán a los átomos del segundo. Lo que ha ocurrido es una transferencia eléctrica por
contacto. Un ejemplo claro de esto puede tener lugar durante la colisión entre dos partículas; cuando
ocurre la interacción entre un ión y una partícula neutra, la carga del ion puede pasar a la partícula neutra
que queda, entonces, ionizada. [1][2]
Existen tres formas básicas de modificar la carga neta de un cuerpo: electrización por frotamiento,
contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de
la carga, que nos dice que la carga eléctrica no se crea ni se destruye, solamente se transfiere de un
cuerpo a otro. [3]
También es importante d ejar claro que Cuando se transfiere carga eléctrica d e un cuerpo a otro lo que
se hace es trasladar protones o electrones con su carga. Po r eso a los protones o electrones se los llama
portadores de carga eléctrica. [4]
fig.1. Comportamiento de cargas de igual y diferente signo.
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ELECTROSTÁTICA

L. Arroyo, W. López, E. Mendoza, S. Ospina y E. Ruíz Facultad de ingeniería, ingeniería ambiental Universidad de Córdoba, Montería RESUMEN En el universo existen fuerzas las cuales no podemos ver a simple vista, pero su función modela muchas de las acciones que ocurren a nuestro alrededor, en el siguiente ensayo se realizará una breve descripción tanto teórica como práctica de algunas de estas interacciones, entre las cuales encontramos; La carga eléctrica, transferencia de carga, inducción, atracción, repulsión, y puesta a tierra. Todos los cuerpos poseen una cierta carga, la cual al entrar en contacto con el capo de eléctrico de otro cuerpo empieza a interactuar, esto sucede a un nivel microscópico, pero nos ayuda a entender y dar una vaga explicación de cómo se comporta gran parte de la materia que nos rodea. El método de estudio de dichos conceptos se hará de una manera gráfica inicialmente mediante un simulador de cargas, esta nos ejemplifica hechos reales y brinda a oportunidad de sacar conclusiones al respecto. ABSTRACT In the universe there are forces which we cannot see with the naked eye, but their function models many of the actions that occur around us, in the following essay a brief theoretical and practical description of some of these interactions will be made, among which we find; Electric charge, charge transfer, induction, attraction, repulsion, and grounding. All bodies have a certain charge, which when it comes into contact with the electrical capo of another body begins to interact, this happens at a microscopic level, but it helps us to understand and give a vague explanation of how much of the body behaves. the matter that surrounds us. The method of study of these concepts will be done in a graphic way initially by means of a load simulator, it exemplifies real events and provides the opportunity to draw conclusions in this regard.

  1. TEORÍA RELACIONADA CARGA ELECTRICA: La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas a través de campos electromagnéticos. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo, a su vez, generadora de ellos, en otras palabras, una carga eléctrica (q o Q) es la cantidad de electricidad no contrarrestada que hay en un objeto (puede ser positiva o negativa). Consiste en un exceso o en una falta de electrones. Cargas de igual signo se repelen y de signo contrario se atraen. Ahora, esta carga se puede transferir, pues si un objeto con carga negativa, es decir, exceso de electrones, toca a otro con carga positiva, los electrones pasarán a los átomos del segundo. Lo que ha ocurrido es una transferencia eléctrica por contacto. Un ejemplo claro de esto puede tener lugar durante la colisión entre dos partículas; cuando ocurre la interacción entre un ión y una partícula neutra, la carga del ion puede pasar a la partícula neutra que queda, entonces, ionizada. [1][2] Existen tres formas básicas de modificar la carga neta de un cuerpo: electrización por frotamiento, contacto e inducción. En todos estos mecanismos siempre está presente el principio de conservación de la carga, que nos dice que la carga eléctrica no se crea ni se destruye, solamente se transfiere de un cuerpo a otro. [3] También es importante dejar claro que Cuando se transfiere carga eléctrica de un cuerpo a otro lo que se hace es trasladar protones o electrones con su carga. Por eso a los protones o electrones se los llama portadores de c arga eléctrica. [4] fig.1. Comportamiento de cargas de igual y diferente signo.

Veamos ahora en qué consisten las formas de modificar la carga de un cuerpo; analicemos primero la 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. [5] Cuando ponemos un objeto cargado cerca de un objeto neutro provocamos un reordenamiento de las cargas en el objeto neutro. A esta reordenación de las cargas eléctricas en el interior o en la superficie de un cuerpo neutro causada por la influencia de un objeto cargado próximo es a lo que llamamos inducción electrostática. [6] fig.2. Inducción electrostática. fig.3. Inducción electrostática. El otro tipo de carga, se da Cuando frotamos ( frotamiento ), un cuerpo con otro cuerpo, estos pueden pasar cargas eléctricas (electrones) de uno al otro. Uno queda cargado positivamente (el que pierde electrones) y otro queda cargado negativamente (el que gana electrones). fig. 4. electrización por frotamiento. Por último, tenemos la electrización por contacto y se da 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. fig.5. electrización por contacto.

Figura 9. Globos y electricidad estática. Figura 10. Travoltaje.

  1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Uno de los tipos de electrización, es la electrización por frotamiento, esta trata de frotar un cuerpo neutro con otro, causando que se transfieran los electrones que están en la superficie al otro cuerpo, ambos cuerpos quedan cargados con diferente signo, por lo que uno de los cuerpos queda con carga positiva (cede electrones) y el otro con carga negativa (recibe electrones). Un ejemplo práctico de este tipo de electrización es al frotar un globo con un suéter (ambos presentan cargas neutras), pero al frotarlos los electrones del suéter salen y son atraídos por el globo, es decir, algunas cargas negativas en el suéter se introducirán dentro del globo (esto se debe al tipo de material que tienen ambos). Por otro lado, si se tiene una pared en estado neutro, y se intenta acercar el globo va a suceder que algunas cargas positivas en la pared se moverán hacia el globo, entonces las cargas positivas quedarán centradas entre las negativas al sentirse atraídas en ambos lados. Esto ocurre, porque cuando 2 cargas son iguales estas se repelen y cuando son diferentes se atraen, en este caso el globo cargado negativamente va a hacer que los electrones de la pared se alejen de este y los protones al tener cargas positivas se sientan atraídos hacia el lugar donde se encuentra el globo. Cabe mencionar que si dos cuerpos tienen las mismas cargas se van a repeler (alejar), ya sea que ambos estén cargados positiva o negativamente, por ejemplo: al frotar dos globos con el suéter ambos van a quedar con carga negativa, y se evidencia como el globo se alejará el uno del otro. Figura 11. Respuesta a las preguntas 1, 2 y 3. Comentado [EJRM1]: Pregunta 6. (Pregunta 2 de la evaluación): ¿En qué consisten los procesos de electrificación y cuales se observan en las simulaciones? Comentado [EJRM2]: Pregunta 1. Cuando el globo se frota en el suéter, ¿qué puede pasar?, ¿Cuál es tu predicción? Explica tu razonamiento. Comentado [EJRM3]: Pregunta 2. ¿Qué crees que ocurrirá cuando el globo se acerque a la pared?, ¿Cuál es tu predicción? Explica tu razonamiento. Comentado [EJRM4]: Pregunta 3. ¿Qué crees que harán los globos?, ¿Cuál es tu predicción? Explica tu razonamiento. Comentado [EJRM5]: Preguntas 1, 2 y 3. (anteriores)

Otro tipo de electrización es la electrización por inducción, en esta al acercar un cuerpo inductor a uno inducido, se produce una polarización en este último (cargas de igual signo se repelen y cargas de distinto signo se atraen al cuerpo electrizado), si además de esto se conecta el cuerpo a tierra, se transfieren los electrones a esta, dejando al cuerpo inducido electrizado con una carga de diferente signo al del inductor. Por otro lado, aquí también se puede ver la electrización por contacto, la cual consta de poner en “contacto” un cuerpo neutro con uno electrizado y se presenta el paso de electrones, aquí las cargas de igual signo se anulan, haciendo que ambos cuerpos queden con el mismo signo de carga. Un ejemplo práctico es cuando una persona frota los pies en una alfombra, para luego tocar la perilla de una puerta, esto ocasionará que. Debido al comportamiento de la perilla como un material de conducción, por lo tanto, al momento que la persona toca la perilla los electrones entran en ella para luego bajar a la tierra. Figura 12. Respuesta a la pregunta 4. Los procesos de electrización son aquellos que se usan para electrizar un cuerpo, estos están definidos anteriormente, donde se puede ver en la simulación de Travoltaje un claro ejemplo de simulación por inducción, aunque al principio se puede decir que también es electrización por frotamiento, ya que este frota su pie en la alfombra. Mientras que en la simulación de Globos y electricidad estática se observa la electrización por frotamiento y por contacto, el frotamiento se observa entre el globo y el suéter al principio cuando ambos se encontraban con cargas neutras y luego uno se las pasa al otro, la electrización por contacto se da al acercar al globo (cargado negativamente) al muro (neutro). Ejemplos de cada tipo de electrización pueden ser, de electrización por frotamiento, al frotar un globo con nuestro cabello; de electrización por inducción, al acercar una varilla cargada negativamente a un electroscopio; electrización por contacto, una persona tocando el generador de Van der Graaf. Figura 13. Respuesta a la pregunta 6 (pregunta 2 de la evaluación). Comentado [EJRM6]: Pregunta 6. (Pregunta 2 de la evaluación): ¿En qué consisten los procesos de electrificación y cuales se observan en las simulaciones? Comentado [EJRM7]: Pregunta 4. ¿Qué le puede pasar a la carga del hombre cuando toca la perilla de la puerta?, ¿Cuál es tu predicción? Explica tu razonamiento. Comentado [EJRM8]: Pregunta 4. ¿Qué le puede pasar a la carga del hombre cuando toca la perilla de la puerta?, ¿Cuál es tu predicción? Explica tu razonamiento. Comentado [EJRM9]: Pregunta 6. (Pregunta 2 de la evaluación): ¿En qué consisten los procesos de electrificación y cuales se observan en las simulaciones? Comentado [EJRM10]: Pregunta 5. (Pregunta 1 de la evaluación): Describe un experimento que represente cada situación planteada en pon a prueba tu comprensión e incluye imágenes de las simulaciones que apoyen tu respuesta. Comentado [EJRM11]: Pregunta 6. (Pregunta 2 de la evaluación): ¿En qué consisten los procesos de electrificación y cuales se observan en las simulaciones?