Fenomenos electroestaticos

F´ısica Electricidad y Magnetismo
Gu´ıa de laboratorio 01

Fen´
omenos Electrost´
aticos*
Objetivos
1. Observar algunos fen´
omenos de la electricidad est´atica.
2. Deducir la existencia de dos tipos de cargas el´ectricas.
3. Observar la diferencia de comportamiento de materiales conductores y de materiales aisladores o diel´ectricos.

1.

Aspecto Te´
orico

La materia est´
a formada por ´atomos. Un ´
atomo consiste de un n´
ucleo en el cual se encuentran unas part´ıculas denominadas protones, que tienen carga el´ectrica positiva y otras part´ıculas llamadas neutrones, que no poseen carga
el´ectrica neta. Alrededor del n´
ucleo se encuentran unas part´ıculas conocidas como electrones que tienen carga el´ectrica
negativa. El valor de la carga el´ectrica de un prot´on es igual al valor dela carga el´ectrica de un electr´on. En su estado
natural un ´
atomo posee el mismo n´
umero de electrones que de protones y, por tanto, es el´ectricamente neutro. Si
un ´
atomo pierde electrones queda cargado positivamente y si gana electrones queda cargado negativamente. Cuando
materiales diferentes se ponen en contacto ´ıntimo ocurre una transferencia de carga de un material a otro de maneraque al separar los objetos uno adquiere carga de un signo y el otro de signo contrario.
La manera m´
as sencilla de ganar o perder electrones es por medio de frotamiento. Algunos materiales tienen la
propiedad de ganar o perder electrones con gran facilidad en un frotamiento. En particular, la ebonita gana electrones
cuando es frotada con pa˜
no o lana y por tanto queda cargada negativamente,mientras que el vidrio pierde electrones
cuando se frota con seda quedando cargado positivamente.
Una sustancia que puede arrebatar electrones de un material puede servir como donante frente a un receptor m´
as
potente. El vidrio frotado con asbesto tomar´a electrones de tan fibroso material y se hace negativo, pero si se frota
con seda o franela, al perder electrones, quedar´a con carga positiva. Loanterior se conoce como efecto triboel´
ectrico.
Una carga el´ectrica negativa ejerce una fuerza de repulsi´on sobre otra carga negativa y una fuerza de atracci´
on
sobre una carga positiva. En general, cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen.
Los materiales debido a sus propiedades el´ectricas se pueden dividir en: conductores, aisladores o diel´ectricos,semiconductores y superconductores. Un material conductor es aquel en el cual la carga el´ectrica se puede mover con gran
facilidad a trav´es de ´el. En un conductor s´
olido s´olo se pueden mover los electrones, pero si el conductor es l´ıquido o es
un gas, se pueden mover tanto las cargas positivas como las negativas. Un material aislador o diel´ectrico es aquel en
el cual la carga el´ectrica se mueve congran dificultad a trav´es de ´el. Algunos materiales, como el germanio y el silicio
son buenos aislantes cuando se encuentran en estado cristalino pero su conductividad aumenta considerablemente
cuando se sustituye un solo ´
atomo en 10 millones por una impureza que a˜
nade o extrae un electr´on de la estructura
cristalina. Estos materiales que se comportan a veces como aislantes y a veces comoconductores, se les denomina
semiconductores. A temperaturas cercanas al cero absoluto la conductividad de ciertos metales se hace infinita (es
decir, la resistencia al flujo de cargas se hace cero). Se trata de los superconductores. Desde 1987 se han descubierto
ciertos compuestos no met´
alicos que presentan superconductividad a altas temperaturas (T > 100 K).

* Tomado y adaptado de: E. Bautistaet al. Gu´
ıas de laboratorio de F´ısica II. Electromagnetismo. Universidad Nacional De Colombia.
Bogot´
a, 2001

2.

Materiales
Electroscopio
Barras de diferentes materiales (vidrio, ebonita, metal, madera)
Alambre de cobre
Un trozo de pita
Trozos de pa˜
no y tela
Cinta pegante
Acetato

3.

Procedimiento

El electroscopio es un instrumento que sirve para detectar la carga el´ectrica y observar...