Conduccion electrica

CONDUCCIÓN ELÉCTRICA EN LÍQUIDOS

Objetivo

El objetivo de este experimento es estudiar si los líquidos conducen o no la electricidad. Para aquellos que sí lo hacen, se propone verificar si satisfacen o no la ley de Ohm. También se propone para estos líquidos estudiar como varía la resistencia con la temperatura. Una opción adicional es estudiar el fenómeno de la electrólisis y determinar apartir de estas mediciones el valor de la carga del electrón.

Introducción

Para que un medio material pueda conducir la corriente eléctrica debe contener
cargas móviles capaces de conducir la electricidad. En los metales, las cargas móviles
son los mimos electrones de las capas más externas de los átomos que lo forman
(electrones de conducción). Al formarse el metal, el campo de cada átomoafecta a sus vecinos más próximos, lo que hace que los electrones más externos dejen de estar ligados a un solo átomo y tengan libertad para moverse a través de todo el sólido. En algunos líquidos, por ejemplo el agua, si se disuelven sales, ácidos o bases, éstas se disocian en iones positivos y negativos que pueden moverse a través del líquido, por lo que la conducción eléctrica se haceapreciable.

IActividad 1

El dispositivo experimental se muestra esquemáticamente en la Figura 1. La
tensión que suministra la fuente de tensión alterna (¿qué significa esto?). Su valor puede variarse entre unos pocos Volts y 20 Volts.
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Figura 1. La cuba contiene el electrólito. La fuente de tensión es alterna y
variable. Con V se indica el voltímetro y con A el amperímetro. Nota: Antes
deconectar la fuente, pida que un docente revise su circuito y lo autorice a
conectar la misma.

Ø Para verificar lo discutido en la introducción, pruebe de aplicar una tensión alterna (más adelante veremos porqué) a una solución salina de agua en una cuba como la que se muestra en la Figura 1.
Comience con sólo agua destilada en la cuba, aplique una tensión de unos 10 Voltios de alterna y midala corriente con un tester.
Nota: Verifique que la conexión del téster sea la apropiada para medir corriente alterna (modo AC: AC = de Alternating Current = Corriente Alterna). Prepare una solución de 1 g de sal común en 1/2 litro de agua. Agregue a la cuba la solución en una gota a la vez y observe como varía la corriente. Grafique la corriente en función
del número de gotas. Si puede tambiéngrafique la corriente vs. La concentración en fracción molar (u otra unidad de concentración que le parezca apropiada). ¿Cómo afecta el número de portadores de carga (iones) la condutividad del medio electrolítico?. ¿Qué conclusión saca de este ensayo?.

Ø Usando una fuente de tensión alterna variable o un divisor resistivo de tensión (¿qué es un divisor resistivo de tensión?), un voltímetro y unamperímetro estudie cómo es la dependencia de la tensión V versus la corriente i en un líquido conductor. Grafique sus resultados. ¿Cómo es la dependencia observada?. Si esta relación es lineal, se dice que se satisfacela ley de Ohm. En este caso el cociente V/i se define como la resistencia Rdel sistema (cuba con el electrolito).

Ø Usando el dispositivo de la Figura 2, en donde hemos incluidoun termómetro para medir la temperatura (suponemos que ponemos a la cuba sobre un calefactor para calentar el líquido), estudiar la variación de la resistencia con la temperatura. Grafique R versus T, ¿qué concluye de los mismos?. Trate de dar cuenta de este fenómeno suponiendo un modelo microscópico de conducción, en que los iones se mueven en un medio viscoso (líquido), recuerde además que engeneral en los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. Verifique como varía la viscosidad del agua con la temperatura, consultando alguna tabla que tenga las propiedades del agua. Superponga en su gráfico anterior la variación de la viscosidad con la temperatura. ¿Qué concluye?.

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Figura 2. La cuba contiene el electrólito. El termómetro mide la
temperatura de la...