Cargas Eléctricas Y Cuerpos Electrificados

CARGAS ELÉCTRICAS Y CUERPOS ELECTRIFICADOS

Objetivos

- Comprobar experimentalmente la existencia de una de las propiedades fundamentales de la materia llamada carga eléctrica.

- Experimentar con la electrificación de los cuerpos mediante los diversos procesos.

- Verificar la interacción electrostática entre cargas de igual signo y de signos opuestos.

Materiales

- Paño dealgodón, seda y lana.
- Barras de acetato, vinilita y vidrio.
- Soportes.
- Electroscopio.
- Esferas de Tecnoport.

Fundamento Teórico

- Se atribuye a Thales de Mileto (640 – 548 A. C.) haber observado que un trozo de ámbar frotado con un paño o una piel adquiere la propiedad de atraer cuerpos livianos . W. Gilbert (1540 – 1603) comprobó que no sólo el ámbar al ser frotado atraía cuerpos ligeros,sino también lo hacían muchos otros cuerpos como el vidrio, la ebonita, la resina, el azufre, etc.

- Cuando sucede esto se dice que el cuerpo ha sido electrizado por frotamiento. Aceptamos que ha aparecido en ellos una “cantidad de electricidad” o una cierta carga eléctrica que es la causa de las atracciones, o también las repulsiones que se producen.

- Gilbert descubrió que muchassustancias tenían la capacidad de atraer objetos ligeros cuando se frotaban y aplicó el término eléctrica para la fuerza que ejercen estas sustancias después de ser frotadas.

- Fue el primero en utilizar términos como “energía eléctrica”, “atracción eléctrica” y “polo magnético”. Quizá su aportación más importante fue la demostración experimental de la naturaleza magnética de la Tierra.
- Su obramás importante fue De Magnete (1600), quizá la primera gran obra científica escrita en Inglaterra.
- Existen dos tipos de cargas electricas. Se comprueba experimentalmente que cuerpos con cargas eléctricas de igual tipo se repelen, mientras que los del tipo distinto se atraen. Los dos tipos de cargas eléctricas existentes son denominados cargas positivas y cargas negativas.

- A un cuerpo que noesté cargado eléctricamente se le denomina cuerpo electrostáticamente neutro, en este caso decimos que tienen igual número de cargas de ambos tipos.

- La figura 1 muestra el llamado péndulo eléctrico, aparato con el cual se puede comprobar que los cuerpos están electrizados.



Figura 1

Generador electrostático: maquina de wimshurst
La máquina de Wimshurst es un generadorelectrostático de alto voltaje desarrollado entre 1880 y 1883 por el inventor británico James Wimshurst (1832 - 1903). Tiene un aspecto distintivo con dos grandes discos a contra-rotación (giran en sentidos opuestos) montados en un plano vertical, dos barras cruzadas con cepillos metálicos, y dos esferas de metal separadas por una distancia donde saltan las chispas. Se basa en el efecto triboeléctrico, en elque se acumulan cargas cuando dos materiales distintos se frotan entre sí.




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Descripción
En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con lospuntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal. La retroalimentación positiva, aumenta la acumulación de cargas en forma exponencial hasta que la tensión de ruptura dieléctrica del aire alcanza una chispa.
La máquina está lista para comenzar, lo que significa que la energía eléctrica externa no es necesariapara crear una carga inicial. Sin embargo, se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional al área cubierta por el metal y los sectores a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de...