Practica 4 de electricidad y magnetismo

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♦ OBJETIVOS

Al término de esta práctica, el alumno:
• Determinará, empleando un electroscopio, si un cuerpo está cargado, y si está cargado, el signo de su carga.
• Verificará que en los conductores la carga eléctrica se distribuye en la superficie exterior al realizar la experiencia de Cavendish.
• Verificará, mediante el empleo de un electroscopio, que en el interior de unconductor hueco la intensidad de campo eléctrico es nula.
• Explicará lo que sucede con el efecto de puntas al realizar las experiencias del rehilete electrostático y el mechón de cabellos.


♦ INTRODUCCIÓN

En la realización de los primeros experimentos de electricidad estática, los científicos observaron que las sustancias deferían en su facultad de mantener lo que en aquellos tiemposllamaban la virtud eléctrica, pues algunas sustancias podían electrizarse fácilmente por diferentes procedimientos, así como mantener dicho estado, y había otras que en aquellos tiempos no se podían electrizar por ningún procedimiento. Esto dio origen a que se elaborasen listas en las que se clasificaban a las sustancias en "eléctricas" y "no eléctricas".
A principios del siglo XVII los científicosde la época lograron electrizar intensamente las sustancias no eléctricas, si éstas se apoyaban sobre una barra de vidrio o si se suspendían de hilos de seda.
En 1730 en Inglaterra, Stephen Gray (1696-1736) demostró que la "virtud eléctrica" podía conducirse dé un cuerpo a otro a grandes distancias por medio de un cordón horizontal de una sustancia no eléctrica, con tal de que el propio cordónestuviese suspendido por hilos de seda. Además, se demostró que una esfera metálica colocada sobre una base metálica perdía su "virtud eléctrica" en un lapso de tiempo muy corto y que una esfera metálica sobre una base de vidrio mantenía su "virtud eléctrica" durante algunos días.
Después de los trabajos de Gray y de sus contemporáneos, se estableció una división de las sustancias en conductoraseléctricas y en aisladoras eléctricas.
Actualmente se dice que un cuerpo es conductor, cuando los átomos que lo forman ceden con relativa facilidad sus "electrones libres", y que un cuerpo es aislador cuando está constituido por átomos que ejercen gran atracción sobre sus electrones superficiales y, por lo tanto, no los cede con facilidad.
Los buenos conductores como los metales ordinarios difierenen su conductividad eléctrica (σ) de los aisladores como el vidrio, el plástico, etc. De manera que la relación de sus conductividades es del orden de 1020, pues mientras que la conductividad de la plata es de 6.28 x 107 (Ω • m)-1 la del hule duro es del orden de 10-13 (Ω • m)-1.
La corriente eléctrica en los conductores se explica por la presencia de cargas libres (electrones en los metales,iones en iones en los electrolitos y gases ionizados). Los electrones pueden desplazarse en el interior de la materia, pero en general no pueden dejar su superficie.
En los metales existen muchos electrones libres, de manera que bajo la acción de un campo eléctrico se puede poner en movimiento gran cantidad de ellos. Bajo condiciones "electrostáticas" los electrones se desplazarán solamente hastaque produzcan un campo nulo en todo punto del interior del conductor, lo que sucede generalmente en una pequeña fracción de segundo.
Como en un material conductor el campo eléctrico es cero en todo punto, la densidad de carga en el interior del conductor debe ser cero. Es decir, si se coloca cualquier carga sobre o dentro de un conductor, ésta se ubicará sólo en la superficie exterior del mismo,originando un campo eléctrico inmediatamente fuera de la superficie del conductor, normal a dicha superficie.
La experiencia indica que la densidad superficial de carga (σ = dq/ds) en los conductores es proporcional a la curvatura, es por esto que en las puntas la densidad superficial de carga es muy grande. Los fabricantes de materiales conductores tratan de evitar secciones que terminen en...
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