Electrostática

 Electrostática 

Objetivo

Mediante un electroscopio observar las diferentes formas de carga electrostática

de un cuerpo (fricción, contacto, e inducción).

Materiales

1) 10 globos de #7

2) 1 bolsita de bolitas de unicel (nieve)

3) 3 latas de aluminio (latas de refresco vacías y secas)

4) 2 hojas de acetato (nuevos o bien usados)

5) Telas (algodón, lana, seda, piel de conejo o

cabello)

6) 1 cinta Diurex

7) 1 varita de madera (utilizado para banderas)

8) Electroscopio (del laboratorio)

9) Máquina de Wimshurst (del laboratorio)

10 Telas: Algodón, nylon, lana, seda y tu cabello

Introducción 

La electrización es el fenómeno por el cual los cuerpos adquieren carga eléctrica. En todo proceso de electrización, los electrones que gana un cuerpo los pierde otro, pero no se crean electrones nuevos. La carga eléctrica total es constante. La carga eléctrica se conserva. y las fuerza electrostáticas siguen las leyes de cargas  

Todos los cuerpos y objetos están formados por átomos. Estos átomos están formados por protones, electrones y neutrones. Los protones tienen carga eléctrica positiva, los electrones negativa y los neutrones no tienen carga eléctrica. 

Los átomos de un cuerpo, de por sí, son eléctricamente neutros, ya que tienen el mismo número de protones con carga positiva que de electrones con carga negativa. Estas cargas eléctricas se pueden descompensar cuando dos objetos se ponen en contacto, ya que los electrones de los átomos de uno de ellos pueden pasar al otro objeto. 

Podemos cargar un cuerpo positivamente si pierde electrones y negativamente si los gana. De hecho, hay objetos que son propensos a perder electrones y otros que tienden a ganarlos. Este desequilibrio temporal de cargas positivas y negativas es lo que se conoce como electricidad estática. 

TIPOS DE CARGAS POR FRICCIÓN, CONTACTO E INDUCCIÓN

 i) Carga por fricción  

-La fricción transfiere electrones de un material a otro, un ejemplo de ello es cuando nos peinamos o acariciamos un gato; quedando por ello electrizados por un tiempo. 

ii) Carga por contacto  

-La transferencia de electrones entre materiales se da por simple contacto.  

-Si el objeto es buen conductor la carga se distribuye en toda su superficie (cargas iguales se repelen); si es un mal conductor debe tocarse con la barra varias partes del objeto para una distribución de carga más o menos uniforme. 

iii) Carga por inducción  

-Si acercamos un objeto con carga a una superficie conductora, aún sin contacto físico los electrones se mueven en la superficie conductora.  

-La inducción es un proceso de carga de un objeto sin contacto directo. Cuando permitimos que las cargas salgan de un conductor por contacto, decimos que lo estamos poniendo a tierra.  

-Durante las tormentas eléctricas se llevan a cabo procesos de carga por inducción. La parte inferior de las nubes, de carga negativa, induce una carga positiva en la superficie terrestre.

Experimento 2

Actividad electroscopio

Qué es un electroscopio 

Un electroscopio es un instrumento que mide la carga eléctrica de un objeto. Los objetos al frotarse se cargan positiva o negativamente y son estas cargas las que detecta el electroscopio. Con un electroscopio se conoce si están presentes las cargas eléctricas y cuál es su signo. 

Cómo funciona un electroscopio 

Básicamente al acercar un objeto que esté cargado con la misma carga que el electroscopio, las laminillas se van a separar. Si este objeto se aleja, entonces las laminillas se cerrarán y volverán a la posición original. 

¿Por qué sucede este fenómeno tan particular? 

Cuando se acerca un objeto que está cargado eléctricamente a la esfera del extremo superior, la barrita de metal también se electriza. Esto hace que las laminillas se carguen con igual signo, resultando en que se repelan y se separen entre sí.

El peso de las hojas permite que se equilibre la fuerza de repulsión electrostática. Al alejar el objeto electrizado de la esfera, las laminillas pierden polarización y vuelven a cerrarse.

La divergencia entre las dos laminillas al repelerse permite medir la cantidad que han recibido de carga. Si se carga el electroscopio con signo conocido se podrá saber la clase de carga que tiene el objeto que se acerca a la esfera. En caso de que las laminillas se separan indica que tiene carga igual al instrumento de medición. Si las laminillas se cierran, el objeto tiene signo opuesto al electroscopio y funcionaría de magnetismo.

Actividades

Actividad 1

Inflamos dos globos y los pegamos en las esquinas del palo de bandera, y en medio le ponemos un hilo para sostenerlo y equilibrarlo. Con otro globo vas a frotar con las diferentes tipo de tela y ver que pasa

Actividad 2

Con dos lata de aluminio los pegamos en las esquinas del palo de bandera, y en medio le ponemos un hilo para sostenerlo y equilibrarlo. Con otra lata de aluminio vas a frotar con las diferentes tipo de tela y ver que pasa

Actividad 3

Con dos acetatos los pegamos en las esquinas del palo de bandera, y en medio le ponemos un hilo para sostenerlo y equilibrarlo. Con otro acetato vas a frotar con las diferentes tipo de tela y ver que pasa

Actividad 4

Efecto punta.

Con un globo rellenalo de bolitas de unicel e inflalo, después con tu cabello frotalo para que se cargue, ahora con la punta de tu dedo toca el globo y observa lo que pasa.

¿Qué ha sucedido?

Cuando cargas el globo, la lata y el acetato depende con el tipo de tela que lo cargas, cargara más o menor por ejemplo el algodón hace mover menos que la tela la lana, la na hace girar más que los otros al acercarlo a los globos sostenidos se aleja y lo hace girar. La explicación de las situaciones es sencilla, y probablemente más fácil ahora que sabemos qué son los electrones, los protones y los neutrones. Habitualmente cuando dos objetos entran en contacto no sucede nada. Pero a veces, cuando colocamos dos objetos cuyos materiales tienden a perder o ganar electrones, sucede lo que hemos visto antes. En el caso del globo y el pelo vemos que al acercar el globo a la cabeza los cabellos se quedan “pegados” al globo, atraídos hacia él. La mayoría de materiales que conforman los objetos presentan cierta tendencia a aumentar los electrones y otros se deshacen de ellos. Aquí lo que vemos es que el pelo pierde electrones y los gana el globo. La carga del pelo es positiva, mientras la del globo es negativa, lo que demuestra que los opuestos se atraen.

Conclusiones

La electricidad estática es la acumulación de una carga eléctrica en la superficie de un objeto. Normalmente no notamos la electricidad ya que las cargas positivas y negativas están equilibradas. Hay que saber que todo lo que hay a nuestro alrededor está compuesto por átomos. Y estos átomos están a su vez compuestos de cargas positivas y negativas. Un cuerpo no está cargado cuando está compuesto por la misma cantidad de los tipos de carga. Cuando algunos objetos se tocan o se frotan el uno contra el otro, pueden desprender electrones.Por ejemplo, si frotas un objeto rápidamente, como un globo, o frotas tus pies sobre la alfombra, estos acumularán una carga bastante grande. Es cuando un objeto puede desarrollar lo que llamamos carga estática. Con el frotamiento, el globo recibe de la bufanda de lana o del cabello una carga negativa (electrones) de la que quiere desprenderse y es por lo que atrae a los hombrecitos de papel deshaciéndose de esta carga. Un peine puede absorber los electrones del cabello. Es cuando el cabello se carga de forma positiva y se atrae.