“Física III”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGÍA Y METALURGIA

E.A.P. INGENIERÍA DE MINAS

“ELABORACIÓN DE UN ELECTROSCOPIO CASERO”

TRABAJO EXPERIMENTAL

PRESENTADO A LA ASIGNATURA DE FÍSICA III

AGUIRRE JARA, Vladimir.

GARAY JARA, Jonathan Samir.

MACEDO FLORES, Romeld.

Huaraz, 03 de Octubre de 2013

I NTRODUCCIÓN

La física es una de las más antiguas disciplinas académicas, tal vez la más antigua, ya

que la astronomía es una de sus disciplinas. En los últimos dos milenios, la física fue

considerada dentro de lo que ahora llamamos filosofía, química, y ciertas ramas de

la matemática y la biología, pero durante la Revolución Científica en el siglo

XVII surgió para convertirse en una ciencia moderna, única por derecho propio.

La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como

toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante

experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros.

Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico en

relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya

que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica,

además de explicar sus fenómenos.

Científicos e ingenieros dedican gran parte de su tiempo a lo que se conoce como

trabajo experimental. Las razones son varias, y entre ellas destaca el hecho de que los

experimentos permiten poner a prueba nuevas teorías. Esto no siempre es fácil, pero

lo cierto es que hasta que un experimento confirma los resultados predichos por una

teoría, ésta no suele ser completamente aceptada.

Por supuesto, en las prácticas de laboratorio de la UNASAM no se va a colaborar a

este fin, pero los experimentos que se realicen nos darán la oportunidad de observar

directamente cómo funciona el mundo real. Se podrá comprobar que lo estudiado

realmente ocurre, y todos sabemos que ver siempre deja una mayor huella que

simplemente leer.

ELABORACIÓN DE UN ELECTROSCOPIO CASERO

I. ELECTROSCOPIO

El electroscopio es un instrumento que se utiliza para establecer si un cuerpo está

electrizado y el signo de su carga.

El electroscopio consiste en una varilla metálica vertical que tiene una esfera en la

parte superior y en el extremo opuesto dos láminas de oro o de aluminio muy

delgadas. La varilla está sostenida en la parte superior de una caja de vidrio

transparente con un armazón de cobre en contacto con tierra. Al acercar un objeto

electrizado a la esfera, la varilla se electriza y las laminillas cargadas con igual

signo de electricidad se repelen, separándose, siendo su divergencia una medida

de la cantidad de carga que han recibido. La fuerza de repulsión electrostática se

equilibra con el peso de las hojas. Si se aleja el objeto de la esfera, las láminas, al

perder la polarización, vuelven a su posición normal.

Cuando un electroscopio se carga con un signo conocido, puede determinarse el

tipo de carga eléctrica de un objeto aproximándolo a la esfera. Si las laminillas se

separan significa que el objeto está cargado con el mismo tipo de carga que el

electroscopio. De lo contrario, si se juntan, el objeto y el electroscopio tienen

signos opuestos.

Un electroscopio pierde gradualmente su carga debido a la conductividad

eléctrica del aire producida por su contenido en iones. Por ello la velocidad con la

que se carga un electroscopio en presencia de un campo eléctrico o se descarga

puede ser utilizada para medir la densidad de iones en el aire ambiente. Por este

motivo, el electroscopio se puede utilizar para medir la radiación de fondo en

presencia de materiales radiactivos. El electroscopio de hojuelas de oro fue

inventado por William Guilbert en 1600.

II. CARGA ELÉCTRICA

La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas

subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre

ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos

electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La

denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de

las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista

del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee

una partícula para intercambiar fotones.

Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier

proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir,

la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo.

Qi=Q f

La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado

experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se

les asignó carga negativa: –1, también expresada –e. Los protones tienen carga

positiva: +1 o +e. A los quarks se les asigna carga fraccionaria: ±1/3 o ±2/3,

aunque no se los ha podido observar libres en la naturaleza.

En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de carga eléctrica se

denomina culombio (símbolo C). Se define como la cantidad de carga que pasa

por la sección transversal de un conductor eléctrico en un segundo, cuando

la corriente eléctrica es de un amperio, y se corresponde con la carga de

6,241 509 ×   electrones aproximadamente.

III. CARGA ELÉCTRICA DE LAS PARTÍCULAS FUNDAMENTALES DEL ÁTOMO

La carga de las partículas fundamentales es:

CARGA

PROTÓN 1.6 x10−19Coulomb

NEUTRÓN 0Coulomb

ELECTRÓN −1.6 x10−19Coulomb

IV. MATERIALES

Para la elaboración de nuestro Electroscopio Casero, utilizaremos los siguientes

materiales:

Un Frasco de vidrio.

30 centímetros de alambre de cobre o acero.

Papel aluminio.

Pegamento.

Tijera.

Pinza o alicate.

V. PROCEDIMIENTO

Hay varias formas de hacer electroscopios como experimentos caseros, nosotros

hemos elegido un modelo que es realmente sencillo y muy efectivo a la vez.

1° Debemos hacer un pequeño orificio en tapa del frasco. La tapa no debe ser

metálica. En caso que el frasco conseguido no tenga una tapa plástica,

debemos de hacer una, con un trozo de cartón o plástico, de lo contrario el

metal hará que nuestro electroscopio casero no funcione como debería.

2° Tomar un trozo de alambre de cobre o acero de unos 30 cm de largo

aproximadamente y construir algo similar a la estructura que se muestra en la

figura.

3° Introducir el extremo recto del alambre a través del orificio hecho en la tapa.

4° Luego, doblaremos la punta del trozo de alambre que va dentro del frasco en

forma de gancho, como si fuera un anzuelo.

5° Ahora tomaremos un trozo de papel aluminio y cortaremos dos hojuelas de

dimensiones similares. Trataremos que no tengan más de 2 cm de ancho y 4

cm de alto; cuanto más livianas sean más sensible será tu electroscopio

casero.

6° Para terminar, tendremos que hacer un pequeño agujero en ambas hojuelas

elaboradas, con el objetivo de que queden suspendidas del gancho que

armamos. Es importante realizar el agujero más grande que el diámetro del

alambre, de ese modo las hojuelas se moverán con mayor libertad y aumentará

la sensibilidad del artefacto elaborado.

VI. ¿CÓMO FUNCIONA EL ELECTROSCOPIO?

Como ya vimos en la parte teórica del curso, las cargas de igual signo se repelen

y las de diferentes signos se atraen. Es decir, si tenemos dos cuerpos cargados

con cargas eléctricas negativas los mismos se repelerán.

Lo que sucede es nuestro electroscopio casero así como en un cualquier otro

electroscopio es que, al acercar un cuerpo cargado, las láminas se separan. Esto

se debe a que el cuerpo cargado “atrae” las cargas del signo opuesto hacia la

parte superior del electroscopio. Es decir, si acercamos un cuerpo cargado

negativamente al electroscopio, las cargas positivas del mismo serán atraídas

hacia la superficie (parte alta del electroscopio casero). De modo que en la parte

inferior del mismo (donde están las hojuelas) quedan cargas negativas. Como

vimos, las cargas del mismo signo se repelen. Por lo que al estar ambas láminas

cargadas igualmente (mismo signo) se repelen y se separan debido a que “son

muy livianas y están sueltas”.

VII. RECOMENDACIÓN

Si tu electroscopio queda “cargado” y las hojuelas no vuelven a su lugar,

puedes “descargarlo” conectándolo a tierra, es decir, tócalo con tu mano, o

con algún otro objeto conductor.

Este experimento que explica cómo hacer un electroscopio casero es

realmente maravilloso para presentarlo en un proyecto de ciencias o una

clase de física.

VIII. BIBLIOGRAFÍA

1. RAYMOND A. y JERRY S. FÍSICA para bachillerato general. Volumen 2.

Sexta Edición. THOMSON Editores. México, 2007.

2. ALVARADO E. y ANDRADE J. MANUAL DE EXPERIMENTOS DE FÍSICA III.

Universidad de Guanajuato – FIMEE.

3. MANUAL DE PRÁCTICAS LABORATORIO DE FÍSICA INGENIERO DE

TELECOMUNICACIÓN. Universidad Rey Juan Carlos. España, 2004.

IX. PAGINAS WEB

Para la realización de este proyecto experimental se ha empleado la información

extraída de las siguientes páginas web:

1. http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?

qid=20080716154730AAcyczq

2. http://experimentoscaseros.net/2011/03/experimento-de-fisica-como-hacer-un-

electroscopio-casero/