Laboratorio de Fisica

March 20, 2018 | Author: MilagrosCabanillasInfantes | Category: Piezoelectricity, Electron, Electricity, Electrostatics, Applied And Interdisciplinary Physics


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1ING.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III EXPERIENCIA N°1 ELECTRIZACION DE LOS CUERPOS 1. OBJETIVO GENERAL: Comprobar experimentalmente que ciertos cuerpos al interaccionar con otros, adquieren la propiedad de ceder o captar electrones.  OBJETIVOS ESPECIFICOS:  Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tienen la propiedad de ceder o captar electrones cuando son frotados entre sí.  Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tiene la propiedad de ceder o captar electrones por contacto físico.  Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tienen la propiedad de ceder o captar electrones por inducción. 2. FUNDAMENTO TEORICO La materia presenta dos propiedades fundamentales: Masa y carga eléctrica 2.1 Carga Eléctrica Es una magnitud escalar, que determina el estado de electrización de un cuerpo. Es una propiedad inherente que se le atribuye a la materia para explicar las fuerzas atractivas y repulsivas de los átomos. También se dice que carga eléctrica, es la propiedad que adquieren los cuerpos cuando en ellos existe un exceso o defecto de electrones, llamándose carga negativa al primer caso, y carga positiva al segundo caso que lo manifiestan mediante efectos de atracción o repulsión sobre los demás cuerpos. Se dice entonces que un cuerpo posee una carga positiva cuando tiene un defecto de electrones, y una carga negativa cuando tiene un exceso de electrones. Experimentalmente se demuestra que las cargas iguales se repelen y las cargas desiguales se atraen. Dependiendo las características de los cuerpos estos se pueden electrizar por: 1.2 ING.2 Frotamiento Al frotar dos cuerpos es una forma de hacer que los electrones se aproximen lo suficiente como para que los átomos de uno puedan interactuar con los del otros. efecto termoiónico. y otras características. que serán materia de investigación. efecto fotoeléctrico. para la presente experiencia consideremos solo los .3 Inducción Cuando se aprovecha la influencia de un cuerpo cargado sobre otro que es neutro obligándolo a que se polarice. Se denomina triboelectricidad al fenómeno de electrificación por frotamiento.La polaridad y la fuerza entre las cargas producidas se diferencian según los materiales. pero aislados se ponen en contacto los dos cuerpos se electrizan sobre toda superficie. Este fenómeno sucede especialmente con los aislantes como el vidrio. 2. 2. Si los cuerpos A Y B son conductores.1. Si los cuerpos A y B son aislantes. perdiendo electrones del átomo que ejerce menor fuerza o se es la ionización producida por los choques de los átomos de un cuerpo. El efecto triboelectrico es un tipo de electrificación usado por el contacto con otro material (por ejemplo el frotamiento directo). piezoelectricidad y carga por electrolisis. Por lo indicado en el fundamento teórico.1 Contacto Si un cuerpo A no electrizado (estado neutro) se pone en contacto con un cuerpo B electrizado. la aspereza superficial.1. los plásticos. sobre los átomos del otro cuerpo.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 2. la temperatura. la tensión. Existen otras formas de electrización de los cuerpos tales como por Radiación. podemos plantearnos la siguiente interrogante: 2. el cuerpo A se electriza únicamente en los puntos que entran en contacto con el cuerpo. etc.2 PROBLEMA ¿Cómo se carga eléctricamente algunos cuerpos? Lo obtenido en la teoría nos indica que existen varias formas de cargar eléctricamente un cuerpo. 1 EQUIPO Y MATERIALES . contacto e inducción. 5. haciendo que uno ceda y el otro capte electrones. adquiere la propiedad de ceder o captar electrones.Tubo de PVC de aproximadamente 30 cm Electroscopio - -Barra de vidrio Péndulo electrostático -Cubeta de vidrio Pedazo del piel de conejo -Bolitas de tecnopor - .  Un cuerpo cargado experimentalmente que ciertos cuerpos tiene la propiedad de ceder o captar electrones por inducción.3 ING. DISEÑO DEL EXPERIMENTO: Se determinan los materiales a utilizar. HIPOTESIS GENERAL: Experimentalmente se comprueba que ciertos cuerpos al interaccionar con otros. inducción)  Variable dependiente: Adquieren la propiedad de ceder o captar electrones. contacto y por inducción.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III cuerpos que se cargan por frotamiento. permitan que adquieran la propiedad de ceder o captar electrones. 4. Con el fin de verificar experimentalmente que la interacción entre los cuerpos sea por fricción. VARIABLES:  Variable independiente: Interacción de algunos cuerpos (frotación. Por lo que se proponen las siguientes hipótesis: 3. hace que entre ellos se intercambien electrones. contacto. 5.  HIPOTISIS ESPECÍFICAS:  Al frotar dos cuerpos entre si. 2._Coloque sobre la cubeta de vidrio las bolitas de tecnopor._ Repetimos el paso anterior. Discusión: Al frotarle el tubo de PVC (tiene carga negativa) con la piel de conejo (carga positiva) ocasiona.2 PROCEDIMIENTO 1. Explique lo que sucede: Observación: Las bolitas de tecnopor se adhirieran el tubo de PVC. Discusión: . pero ahora utilizamos papel por la piel. 3. Explica lo que sucede: Observación: Las bolitas de tecnopor se adhieren al tubo de PVC se en poca cantidad.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 5._Frote el tubo de PVC con la piel de conejo y acércalo a la cubeta muy próximo a las bolitas de tecnopor.4 ING. que el tubo de PVC se cargue de carga eléctrica negativa y al acercarlo a la bolita de tecnotor se pega en el tubo de PVC. muy aproxima a las bolitas de tecnopor ._ Frote la barrita de vidrio con papel y acérquelo a la cubeta. su carga es neutra). 4.Explique lo que sucede: Observación: Frotamos la barrita de vidrio con papel y las bolitas de tecnopor no se adhieren .la barrita de vidrio no cambia su carga y al acercarlo a las bolitas de tecnopor no se pega por que no las atrae. 5.Explica lo que sucede: Observación: La bola de tecnopor le sigue al tubo de PVC Discusión: ._Coloca sobre la mesa de trabajo el péndulo electrostático y luego acércale el tubo de PVC debidamente frotando con el papel(sin que exista contacto).QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III Al frotar el tubo de PVC (carga negativa) con el papel (no conduce. no carga el tubo de PVC y al acercarlo a las bolitas se adhieren en poca cantidad. Discusión: La barrita de vidrio (carga positiva) al frotarle el papel (carga neutra).5 ING. _ Repita el paso anterior. 6. Discusión: El tubo de PVC hace que la bolita de tecnopor se pegue y no se mueva. Explica lo que sucede: Observación: La bolita de tecnopor se pega el tubo de PVC.6 ING. hasta que se juntan.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III La bolita de tecnopor le sigue el tubo de PVC asi creando el campo electromagnitico. La causa de este fenómeno es que la cargas positivas tienen una cierta fuerza que las atrae hacia las cargas negativas. hace contacto con la esfera del péndulo. pero ahora el tubo de PVC . . vi que el papel de aluminio se separa. las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre si._A partir del paso anterior. la carga corre por el alambre de cobre hasta las laminillas. 8.Observamos y explicamos lo que sucede: Observación: Al colocarle el tubo de PVC (carga negativa). cargue el electroscopio y diga con que tipo de carga quedo. La electrización que han recibido las laminillas es una electrización por contacto. Discusión: Cuando un cuerpo posee algún tipo de carga eléctrica y se pone en contacto con la esfera de cobre del electroscopio.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 7. El electroscopio queda con una carga eléctricamente negativa.7 ING._Coloca el electroscopio sobre la mesa de trabajo y acércale el tubo de PVC previamente frotando con el papel . . 8 ING. Vol. CONCLUSIONES: Explique si se llegó a contrastar las Hipótesis formuladas. OBSERVACIONES: Indique el tipo de carga que adquiere cada uno de los cuerpos que participan en la experiencia cuando interactúan entre si ya sea por frotamiento.Lima . II.2011. Lucia (2010) El método Científico aplicado a las Ciencias Experimentales (3ra ed. BIBLIOGRAFIA: RIVEROS. 7. S.org/wiki/Efecto_triboel %C3%A9ctrico 9.3 DATOS/CALCULOS /GRAFICOS En esta experiencia no hay cuantitativos. Raymond. 8.Mexico:Trillas MAUCHI. y otros (2010) Fundamentos de Física. Beatriz y otros (2009) Elaboración de un informe. APENDICE: . Pontificia Universitaria Católica del Perú.). contacto o por inducción.A. Partes recomendaciones y anexos.Wikipedia. 08. Utilice para la serie triboelectrica. (8va ed.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 5. Héctor y ROSAS. Wikipedia (Agosto 2011) Efecto Triboelectrico Enciclopedia libre Recuperado 28. México: Cengage Learning Editores. de http://es .Perú SERWAY. 6. la información obtenida es el tipo cualitativa. Departamento de Humanidades .). 1 Anexos Serie Triboeléctrica .QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 9.9 ING. del frotamiento. más intensa es su electrización.G. en el año 2013 que está formada por una lista de materiales dispuestos en un orden determinado. cuando está tocando a un material cercano al tope de la serie. mayor es la carga transferida. Estas tablas.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III + Mayor carga positiva Aire Piel humana Cuero Piel de conejo Vidrio Cuarzo Mica Pelo humano Nylon Lana Plomo Piel de gato Seda Aluminio Papel (pequeña carga positiva) Algodón (sin carga) 0 Acero (sin carga) Madera (pequeña carga negativa) Polimetilmetacrilato Ámbar Lacre Acrílico Poliestireno Globo de goma Resinas Goma dura Níquel. logrará una carga más negativa.10 ING. Frotando dos materiales de la secuencia. y de otros factores. La carga también varía para los materiales próximos. o pueden intercambiar lo contrario de lo qué es implicada por la lista. puesto que dependen del estado de las superficies que se ponen en contacto. de la humedad. el que esté en la posición más alta se cargará positivamente. o sobre características con excepción en del tipo de material. Platino Acetato. Los materiales cerca en la serie pueden no intercambiar el uno con el otro ninguna carga. no siempre son ciertas. Plata Oro. mientras que el que se sitúe más abajo se carga negativamente. y viceversa. Un material hacia el fondo de la serie. Cuanto más lejos están los dos materiales en la serie. Esto depende más de la presencia del frotamiento. . Además cuanto más separados estén los materiales en la tabla. aunque orientativas. Rayón Goma sintética Poliéster Espuma de poliestireno Orlón Papel film para embalar Poliuretano Polietileno (cinta Scotch) Polipropileno Vinilo (PVC) Silicio Teflón La secuencia triboeléctrica es una tabla inventada por el científico Johan S. la presencia de contaminantes o de óxidos. Cobre Azufre Bronce. Los materiales se enumeran a menudo en el orden de la polaridad de la separación de la carga cuando se tocan con otro objeto. QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III Goma de Silicona Ebonita − Mayor carga negativa .11 ING. Una luz intensa al golpear la superficie de un material puede hacer que escapen electrones del material. A altas temperaturas. Como consecuencia.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III 9. Por efecto fotoeléctrico: Es la ionización producida por la luz.2 Preguntas: 1. Este fenómeno también ocurre a la inversa: se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. al ser sometidos a tensiones mecánicas. tanto positivas como negativas. en las superficies enfrentadas surgen cargas de signo opuesto. por influencia. Describa otras formas de electrización de los cuerpos. Los materiales piezoeléctricos son cristales naturales o sintéticos que carecen de centro de simetría. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico. (Radiacion. recuperan su forma. Agujas para los reproductores de discos de vinilo. piezoelectricidad y carga por electrolisis) Radiación: Consiste en iluminar un cuerpo metálico con luz de alta frecuencia causando el desprendimiento de electrones (efecto fotoeléctrico). quedando éste carga do positivamente. los electrones vibran cada vez más intensamente y pueden escapar del material. Dada su capacidad de convertir la deformación mecánica en voltaje eléctrico. . quedando éste cargado positivamente. Por efecto termoiónico: Es la ionización producida por el calor. Efecto piezo-eléctrico: Es un fenómeno que ocurre en determinados cristales que.12 ING. y el voltaje eléctrico aplicado en deformación mecánica.efecto fotoeléctrico. Generadores de chispas en encendedores. los cristales piezoeléctricos encuentran un basto campo de aplicaciones en:       Transductores de presión. Micrófonos. Una compresión o un cizallamiento provocan disociación de los centros de gravedad de las cargas eléctricas. en su masa adquiere una polarización eléctrica y aparece una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Otros. en la masa aparecen dipolos elementales y. efecto termoiónico. Cristales resonadores para los relojes y en osciladores electrónicos de alta frecuencia. 13 ING. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrólito (compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos. mientras que las positivas van hacia la parte inferior del aparato. 2. Utilizando la tabla triboelectrica diga Ud. funciona. indicando que dicho elemento cuenta con carga electrostática. es decir. los iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. ¿Qué signo tiene la carga del péndulo electrostático después de ser tocada con el tubo de PVC que previamente fue protada por papel? El signo del péndulo será positivo ya que el tubo al ser frotado.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III Carga por electrólisis: La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos. Al ser iguales las cargas. sus moléculas se disocian en especies químicas cargadas positiva y negativamente. De esta manera. El electroscopio puede indicarnos el signo de la carga eléctrica. los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas. las láminas de aluminio se repelen separándose una de la otra. El tubo de PVC gana carga La piel de cordero pierde carga 3. quien cedió carga y quien gano carga. Al llegar a los electrodos. la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado. En el procedimiento 2 al friccionar el tubo de PVC con piel de cordero. 6. En el proceso de frotado. - Describa detalladamente las partes de un electroscopio. 4. Un objeto de vidrio se carga a +3 nC al frotarlo con un trozo de seda. Cable de cobre Corcho Lamina de aluminio Botella plástica 5. ¿se agregaron protones al objeto o se removieron electrones de el? . las cargas negativas se orientan a la parte superior. Cuando acercamos un objeto cargado al aparato recién creado. Explique. ¿se puede concluir que A esta cargado? Explique. El átomo es la unidad mínima de la materia. es decir es neutro. significaría que el objeto A no tiene carga. ya que las cargas se transfieren en paquetes discretos. Debido a la conservación de la carga. 7. Un átomo neutro o estable.) 8. La forma en la que estos están entrelazados es por medio de uniones de diversos tipos (covalente. Si el objeto A no hubiera sido atraído.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III En el proceso se transfieren electrones del vidrio a la seda. . las cargas en ambos objetos son iguales a ±3e. es aquel que tiene la misma cantidad de protones (partículas con carga +) y electrones (partículas con carga . que a su vez está formada por conjuntos de átomos que se encuentran unidos entre sí. Si. Si el objeto A fuera empujado hacia otro lado por el objeto B.14 ING. etc. Explique desde un punto de vista atómico. significaría que el objeto A tiene la misma carga que el objeto B. cada electrón añade carga negativa a la seda. También. está cargado con una carga diferente a la del objeto B (ya que al ser diferentes se atraen).) Dichas uniones se dan debido a que los átomos tienden a completar espacios vacíos de sus capas de energía y la única forma de hacerlo es "donando" o "aceptando" electrones. y una cantidad igual de carga positiva queda atrás en la varilla. Si un objetivo suspendido A es atraído hacia un objetivo cargado B.y así en forma sucesiva. por que la carga por lo general se transfiere mediante electrones. polar. 15 ING.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA III .
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