Carga electrica

CARGA ELÉCTRICA

OBJETIVOS.

El propósito de los experimentos es:

a) Reconocer que la materia puede manifestar la presencia de una propiedad, que llamaremos carga eléctrica.

b) Identificar la existencia de dos tipos de carga eléctrica.

c) Verificar que la carga eléctrica se conserva.

d) Estudiar la distribución de carga en un material conductor.

INTRODUCCIÓN.

Las fuerzasde atracción gravitacionales entre dos cuerpos son responsables de muchos de los fenómenos cotidianos. Debido a ellos, la Tierra permanece cerca del Sol, la Luna cerca de la Tierra, y podemos tomar asiento en una silla. Sin embargo, Existen otras fuerzas fundamentales, llamadas fuerzas electromagnéticas, que si no estuvieran presentes la materia no existiría como la conocemos. Las propiedadesatómicas de la materia, el estado de la materia (sólido, líquido o gas), son fenómenos electromagnéticos.

Los electrones y los núcleos atómicos poseen masas que interactúan gravitacionalmente; pero, también poseen otra propiedad llamada carga eléctrica, que causa que la interacción electromagnética sea mucho más intensa que la interacción gravitacional. Si todas las interacciones entre losconstituyentes individuales fueran fuerzas atractivas, toda la materia se colapsaría rápidamente.

Comenzaremos el estudio explorando cómo lograr que la carga eléctrica se manifieste en objetos, para luego determinar los tipos de carga eléctrica. Entonces procederemos a verificar si la carga eléctrica se conserva. Finalmente, estudiaremos cómo se distribuye la carga eléctrica en un material conductor.Es importante tener en mente que cuando estudiamos fenómenos eléctricos (o magnéticos) macroscópicamente:

a) lo que medimos es el efecto cooperativo de muchos electrones y núcleos atómicos, de tal forma que solo vemos el efecto promedio de una situación extremadamente compleja;

b) lo que medimos depende del sistema de referencia utilizado.

Así que cuando decimos que un material es unbuen conductor eléctrico, significa que la carga eléctrica tiene libertad de movimiento en el material en promedio, de tal forma que se puede redistribuir rápidamente.

SESIÓN 1. Carga Eléctrica.

Es importante hacer notar que aún cuando se tendrán mediciones cuantitativas en la mayoría de los experimentos, las observaciones cualitativas serán de suma relevancia, por lo que se debe deregistrar cuidadosamente lo observado y las ideas que expliquen lo ocurrido. Otro aspecto a considerar es la posibilidad de ensayar ideas mediante experimentos adicionales a los contemplados a continuación.

1.- Dispón al electrómetro y la caja de Faraday para la toma de datos (ver Anexo I: Electrómetro), con la máxima escala (figura 1).

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Figura 1. Dispositivo de medición experimental con elelectrómetro y la caja de Faraday.

2.- Frota las superficies de los generadores de carga eléctrica (superficies azul y blanca) durante unos 10 segundos y determina el signo de la carga eléctrica de cada generador, introduciéndolos de forma alternada en la caja de Faraday. Utiliza cualquiera de los dos métodos de medición (contacto o inducción).
Los generadores de carga se pueden descargareventualmente debido al contacto con el aire, sobre todo en los días húmedos. Para descargar a los generadores, se puede hacer el contacto de la parte posterior del generador con la tierra del electrómetro. Cada vez que se requiera realiza el proceso de “descarga” (verifícalo).
Repite el frotamiento entre los generadores y mide la cantidad de carga que produce cada superficie. ¿Es distinta la cantidadde carga en cada generador?

3.- Descarga los generadores y de nuevo, frota las superficies. Después de frotarlos, introduce en la caja de Faraday de manera alterna, los generadores durante tres veces teniendo el cuidado de no tocar con estos las paredes de la caja. ¿Es distinta la cantidad de carga en los generadores a medida que realizaste lo anterior?
¿Qué pasa con la carga eléctrica si...