carga electrostática






Informe de Laboratorio Nº1

Carga Electroestática

























Introducción


¿Por qué los materiales se comportan de forma diferente en el momento de adquirir una carga eléctrica? Sabemos que una varilla metálica sostenida con la mano y frotada con una piel no resulta cargada. Sin embargo, sí es posible cargarla cuando al frotarla se usapara sostenerla un mango de vidrio o de plástico y el metal no se toca con las manos al frotarlo.

Parte de estas particularidades son las que el trabajo que se presenta a continuación pretende explicar, a través de una serie de experimentos, se espera conocer el comportamiento de los electrones en distintos tipos de materiales y las razones por las que estas actúan de determinada forma.

Porotro lado también se pondrán a prueba ciertas leyes físicas ya conocidas, tales como la Ley de Coulomb y la capacitancia.







Objetivos.

Electrizar cuerpos mediante frotamiento (contacto)

Medir carga eléctrica y verificar signo (+),(-).

Verificar propiedades de la transmisión de la carga eléctrica.

Verificar relación carga vs potencial en pareja de conductores.Teoría.

Cuando hablamos de electroestática nos referimos a los fenómenos que ocurren debido a la carga, cuando es estacionaria o no depende del tiempo. La unidad de carga elemental, es decir, la más pequeña observable, es la carga que tiene el electrón. Se dice que un cuerpo está cargado eléctricamente cuando tiene exceso o falta de electrones en los átomos que locomponen. Por definición el defecto de electrones se la denomina carga positiva y al exceso carga negativa. La relación entre los dos tipos de carga es de atracción cuando son diferentes y de repulsión cuando son iguales.
El nombre de la unidad de carga se debe a Coulomb quien en 1785 llegó a una relación matemática de la fuerza eléctrica entre cargas puntuales, que ahora se la conoce como Ley deCoulomb:


Entre dos cargas puntuales q1 y q2 existe una fuerza de atracción o repulsión que varía de acuerdo al cuadrado de la distancia entre ellas y de dirección radial ; y es una constante conocida como permitividad eléctrica.
Los materiales se comportan de forma diferente en el momento de adquirir una carga eléctrica. Esto se debe a que en ciertos materiales, típicamente en los metales, loselectrones más alejados de los núcleos respectivos adquieren fácilmente libertad de movimiento en el interior del sólido. En contrapartida de los conductores eléctricos, existen materiales en los que los electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos. En consecuencia, estas sustancias no poseen electrones libres y no será posible el desplazamiento de carga a través de ellos. Aldepositar una carga eléctrica en ellos, la electrización se mantiene localmente. Estas sustancias son denominadas aislantes o dieléctricos. El vidrio y los plásticos son ejemplos típicos.
La capacitancia o capacidad eléctrica es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencialeléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial(o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente expresión matemática:

Donde es la capacidad, medida en faradios (esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarsesubmúltiplos como el microfaradio o picofaradio), es la carga eléctrica almacenada, medida en Coulomb, es la diferencia de potencial, medida en volts.
La energía almacenada en un condensador, medida en joules, es igual al trabajo realizado para cargarlo.

Donde W es la energía, medida en joules, C es la capacidad, medida en faradios, V es la diferencia de potencial, medido en volts y Q es la carga...