Informe De Laboratorio

INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA

I.- OBJETIVOS

- Verificar el fenómeno de inducción electrostática.

2.- MATERIALES Y EQUIPOS DE LABORATORIO

- Una placa cuadrada de vidrio orgánico (22.0 x 22.0 cm2).
- Un tubo pequeño de neón.
- Una placa de Aluminio redonda con tornillo.
- Una barra cilíndrica de plástico (negro), con tuerca.
- Una tela de seda.

3.- FUNDAMENTOTEÓRICO

Cuando un conductor es cargado, la carga en el conductor se distribuye rápidamente por su superficie. Cuando un conductor cargado se conecta a tierra por medio de un alambre conductor, se dice que esta aterrizado. La tierra puede considerarse como un sumidero infinito de cargas eléctricas, del cual pueden entrar o salir electrones. Con estas consideraciones se puede cargar un conductormediante el proceso conocido como INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA. En este proceso la carga se induce en el conductor debido a la proximidad de otro objeto cargado; no se transfiere carga eléctrica en forma directa como sucede en el proceso de carga por conducción. Cuando se carga un conductor por inducción, su carga es de signo opuesto al del objeto que lo carga, además el objeto que carga no pierde sucarga. El proceso de inducción se puede repetir un sin número de veces sin necesidad de renovar la electrización mediante la fricción.

Para comprender el proceso de inducción consideremos el experimento que se muestra en la Figura 1. Cuando acercamos un barra de caucho cargada negativamente a una esfera conductora neutra aislada. La región de la esfera mas cercana a la barra cargada obtendráexceso de cargas positivas, mientras que la región de la esfera mas lejana de la barra tendrá un exceso de cargas negativas (Figura 1a), debido a la repulsión electrostática. Si conectamos esta región de la esfera a tierra, sin retirar la varilla, los electrones serán repelidos a tierra (Figura 1b). Si retiramos la tierra, la esfera conductora obtendrá un exceso de cargas positivas inducidas(Figura 1c). Finalmente cuando se retira la barra de la vecindad de la esfera (Figura 1d), la carga positiva inducida permanece en la esfera.

Se pude observar que la carga remanente en la esfera esta distribuida uniformemente en su superficie debido a la presencia de las fuerzas repulsivas entre las cargas positivas. En el proceso, la barra de caucho no pierde su carga negativa.

Entonces,se puede observar que para cargar un conductor por inducción no se requiere contacto con el cuerpo inductor de la carga. Esto contrasta con la carga de un objeto por frotamiento(Es decir, por conducción), la cual si requiere del contacto de dos cuerpos.

Se ha demostrado experimentalmente que la carga eléctrica al ser depositada sobre un conductor se redistribuye dirigiéndose a la superficieexterior del conductor. Esta carga eléctrica se concentra en mayor cantidad en las partes puntiagudas del conductor cargado a tal punto que pueden escapar a través de ella, produciéndose una chispa eléctrica.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

- Entornillar el manubrio plástico a la placa circular de aluminio.
- Frotar fuertemente con la seda la placa de vidrio orgánico hasta que se cargue(evite el contacto físico de la parte frotada); Figura 2a.
- Sostener con la mano el manubrio de la placa de aluminio y acercarla lo mas cerca posible a la placa de vidrio (se recomienda hacer contacto para que la electrización en la placa circular por inducción sea mas efectiva); Figura 2b, puede colocarse firmemente el disco de metal sobre la base frotada.
- Sostener con la otra mano,el tubo de neon y ponerlo en contacto con la placa de aluminio. Se notará que el tubo de neón relampaguea instantáneamente debido al paso instantáneo de corriente eléctrica, Figura 2c.
- Levantar el tubo de neón y luego, la placa redonda, quedando esta cargada negativamente; 0igura 2d.
- En estas condiciones; conectar el tubo de neón con la placa metálica, ahora pasara por el tubo una...