OBJETIVO
Comprobar la existencia de los dos tipos de cargas eléctricas
y observar la interacción que existe entre dos cargas: fuerzas de atracción y
de repulsión. Parte de la práctica será la construcción del electroscopio.
ANTECEDENTES TEÓRICOS
La materia está constituida por átomos. El átomo está
formado por un núcleo o zona central que a su vez está formada por protones y
neutrones, y una zona exterior formada por electrones; los protones tienen
carga eléctrica positiva, los electrones tienen carga eléctrica negativa. De
las partículas que forman el átomo, los protones y los electrones son los que
tienen gran facilidad de movimiento y pueden viajar de un átomo a otro.
Los protones y los neutrones se encuentran unidos en el
núcleo por fuerzas de gran magnitud y por lo tanto tienen gran dificultad para
moverse.
Un átomo completo tiene el mismo número de electrones y
de protones, por lo tanto es neutro hablando de cargas eléctricas. Cuando se
dice que un cuerpo se carga eléctrica mente lo que en realidad está sucediendo
es que sus átomos están ganando o perdiendo electrones. Una de las maneras más
comunes de cargar un cuerpo es frotándolo, y es mediante esta técnica como
vamos a trabajar en esta práctica.
En esta práctica se construirá un electroscopio, el cual
es un dispositivo que se utiliza para detectar la presencia de cargas
eléctricas, también puede utilizarse para mostrar la validez de las leyes de
atracción y repulsión de cargas eléctricas.
MARCO TEÓRICO
Todo objeto está conformado
por un conjunto de átomos. Los globos no son una excepción. Cada átomo contiene
protones, neutrones y electrones. Los diferentes objetos tienen un número
diferente de estos átomos. Cuando los átomos son agitados, pueden transferirse
entre objetos.
Cada átomo tiene una carga
diferente dentro de un globo. Los protones tienen carga positiva, los neutrones
tienen carga neutra, y los electrones tienen carga negativa. El número
diferente de estos átomos dentro de un globo determina la carga general del
mismo. En general, un globo tiene una carga neutral o positiva. Las diferentes
fuerzas externas al globo pueden cambiar la carga del mismo.
Electricidad estática
Cuando un globo se carga
negativamente, se genera electricidad estática. Este proceso tiene lugar cuando
el globo es frotado contra otro objeto, como el cabello o una pared, o incluso
una alfombra. Durante este proceso, algunos de los protones y neutrones dejan
el globo y se pegan al otro objeto. Esto deja al globo con una carga negativa,
lo que resulta en electricidad estática.
Transferencia de electrones
La electricidad estática crea
un exceso de electrones dentro del globo. Esto le da una carga general
negativa. Un globo cargado negativamente intentará atraer a los protones y
neutrones nuevamente dentro del globo. Éste quiere recibir suficientes átomos
para recuperar su equilibrio y eliminar la carga negativa. Esto es lo que hace
que el cabello se pare si se lo frota contra un globo, que el papel se pegue a
un globo cargado estáticamente o que un globo se pegue a la pared. Este proceso
tiene lugar porque los átomos cargados positiva y negativamente se atraen entre
sí en busca de lograr el equilibrio.
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR
Cantidad Descripción Capacidad
Unas tijeras
Un encendedor
Un globo de fiesta
Una Tira de papel aluminio de 5 cm x 30 cm
Un tubo de platico delgado,
Una pistola de silicón
Una barra de silicón
Un frasco de vidrio con tapa de plástico
Dos trozos de alambre de cobre de más de 60 cm de longitud
Pinzas electricista
*Telas y pieles se pedirán en
el laboratorio
DESARROLLO EXPERIMENTAL
1. Perfórese
la tapa del frasco (dos perforaciones)
2. Inserte
la pipeta (tubo) de plástico
3. Séllese
los contornos entre la tapa y la pipeta con silicón
4. Recorte
y dé forma a las laminillas de aluminio (Fig. 1-B).
5. Complete
el arreglo del electroscopio como se muestra en la figura 1-C
Usando una perforación
4. Infle el globo. Frótelo vigorosamente, en un sentido,
con el paño de algodón. En seguida, ponga en contacto al globo con los
terminales del electroscopio, o alambres. ¿Qué sucede? Explique el efecto.
Ahora utilice amas perforaciones
6. Recargue el globo
frotándolo de nuevo con el paño de algodón. Coloque sus dedos sobre una de las
terminales. Ponga el globo cerca de la otra terminal. ¿Qué sucede? ¿Puede
explicar el efecto?
7. Cargue el globo una vez
más. Haga que un compañero de clase frote la varilla de vidrio con el paño de
seda. Cuando su compañero toque una de las terminales con la varilla, ponga el
globo cerca de la otra terminal. ¿Por qué ahora se atraen las laminillas una a
otra?
ACTIVIDADES COMPLEMENTARIAS
1. Defina el término energía.
2. Mencione dos formas diferentes de energía. ¿Puede
indicar más?
3. Describa la estructura de un átomo.
4. ¿Cómo difieren los átomos unos de otros?
5. ¿Qué es un elemento? ¿Un compuesto? ¿Una molécula?
6. Defina el número atómico de un átomo.
7. Explique qué se entiende por un átomo eléctricamente
neutro.
8. ¿Cuáles son los electrones de valencia?
9. Explique la relación existente entre los niveles de
energía electrónicos y los electrones libres.
10. ¿Cómo se convierte un átomo en un ion negativo? ¿En
un ion positivo?
11. Enuncie las leyes de la atracción y repulsión
eléctrica.
12. Describa una forma sencilla de generar una carga
eléctrica.
13. Explique la electricidad estática. De un ejemplo de
su presencia.
14. ¿Qué se entiende por un campo electrostático?
Advertencia
La electricidad estática puede
causar descargas eléctricas si se la lleva a los lugares equivocados. Nunca
intentes generar carga estática cerca de combustibles o componentes eléctricos.
A veces, la carga estática puede ser lo suficientemente severa para generar una
pequeña descarga cuando se toca un objeto no conductor, como el metal o el
plástico. Tocar a otra persona que está cargada estáticamente también puede
causar una pequeña descarga.
observa con detenimiento el siguiente vídeo
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