ING.QUIMICA /LABORATORIO DE FISICA IIIEXPERIENCIA N1ELECTRIZACION DE LOS CUERPOS

1. OBJETIVO GENERAL:Comprobar experimentalmente que ciertos cuerpos al interaccionar con otros, adquieren la propiedad de ceder o captar electrones. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tienen la propiedad de ceder o captar electrones cuando son frotados entre s. Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tiene la propiedad de ceder o captar electrones por contacto fsico. Verificar experimentalmente que ciertos cuerpos tienen la propiedad de ceder o captar electrones por induccin.

2. FUNDAMENTO TEORICOLa materia presenta dos propiedades fundamentales: Masa y carga elctrica 2.1 Carga ElctricaEs una magnitud escalar, que determina el estado de electrizacin de un cuerpo. Es una propiedad inherente que se le atribuye a la materia para explicar las fuerzas atractivas y repulsivas de los tomos. Tambin se dice que carga elctrica, es la propiedad que adquieren los cuerpos cuando en ellos existe un exceso o defecto de electrones, llamndose carga negativa al primer caso, y carga positiva al segundo caso que lo manifiestan mediante efectos de atraccin o repulsin sobre los dems cuerpos.Se dice entonces que un cuerpo posee una carga positiva cuando tiene un defecto de electrones, y una carga negativa cuando tiene un exceso de electrones.Experimentalmente se demuestra que las cargas iguales se repelen y las cargas desiguales se atraen. Dependiendo las caractersticas de los cuerpos estos se pueden electrizar por:

2.1.1 ContactoSi un cuerpo A no electrizado (estado neutro) se pone en contacto con un cuerpo B electrizado. Si los cuerpos A y B son aislantes, el cuerpo A se electriza nicamente en los puntos que entran en contacto con el cuerpo. Si los cuerpos A Y B son conductores, pero aislados se ponen en contacto los dos cuerpos se electrizan sobre toda superficie.2.1.2 FrotamientoAl frotar dos cuerpos es una forma de hacer que los electrones se aproximen lo suficiente como para que los tomos de uno puedan interactuar con los del otros, perdiendo electrones del tomo que ejerce menor fuerza o se es la ionizacin producida por los choques de los tomos de un cuerpo, sobre los tomos del otro cuerpo. Este fenmeno sucede especialmente con los aislantes como el vidrio, los plsticos, etc.2.1.3 InduccinCuando se aprovecha la influencia de un cuerpo cargado sobre otro que es neutro obligndolo a que se polarice.Existen otras formas de electrizacin de los cuerpos tales como por Radiacin, efecto fotoelctrico, efecto termoinico, piezoelectricidad y carga por electrolisis, que sern materia de investigacin.El efecto triboelectrico es un tipo de electrificacin usado por el contacto con otro material (por ejemplo el frotamiento directo).La polaridad y la fuerza entre las cargas producidas se diferencian segn los materiales, la aspereza superficial, la temperatura, la tensin, y otras caractersticas. Se denomina triboelectricidad al fenmeno de electrificacin por frotamiento.Por lo indicado en el fundamento terico, podemos plantearnos la siguiente interrogante:2.2 PROBLEMACmo se carga elctricamente algunos cuerpos?Lo obtenido en la teora nos indica que existen varias formas de cargar elctricamente un cuerpo, para la presente experiencia consideremos solo los cuerpos que se cargan por frotamiento, contacto y por induccin. Por lo que se proponen las siguientes hiptesis:3. HIPOTESIS GENERAL:Experimentalmente se comprueba que ciertos cuerpos al interaccionar con otros, adquiere la propiedad de ceder o captar electrones. HIPOTISIS ESPECFICAS: Al frotar dos cuerpos entre si, hace que entre ellos se intercambien electrones, haciendo que uno ceda y el otro capte electrones. Un cuerpo cargado experimentalmente que ciertos cuerpos tiene la propiedad de ceder o captar electrones por induccin.4. VARIABLES: Variable independiente:Interaccin de algunos cuerpos (frotacin, contacto, induccin) Variable dependiente:Adquieren la propiedad de ceder o captar electrones.5. DISEO DEL EXPERIMENTO:Se determinan los materiales a utilizar. Con el fin de verificar experimentalmente que la interaccin entre los cuerpos sea por friccin, contacto e induccin; permitan que adquieran la propiedad de ceder o captar electrones.5.1 EQUIPO Y MATERIALES- Tubo de PVC de aproximadamente 30 cm - Electroscopio-Barra de vidrio - Pndulo electrosttico -Cubeta de vidrio - Pedazo del piel de conejo-Bolitas de tecnopor

5.2 PROCEDIMIENTO1._Coloque sobre la cubeta de vidrio las bolitas de tecnopor.2._Frote el tubo de PVC con la piel de conejo y acrcalo a la cubeta muy prximo a las bolitas de tecnopor. Explique lo que sucede:Observacin:Las bolitas de tecnopor se adhirieran el tubo de PVC.Discusin:Al frotarle el tubo de PVC (tiene carga negativa) con la piel de conejo (carga positiva) ocasiona, que el tubo de PVC se cargue de carga elctrica negativa y al acercarlo a la bolita de tecnotor se pega en el tubo de PVC.

3._ Repetimos el paso anterior, pero ahora utilizamos papel por la piel. Explica lo que sucede:Observacin: Las bolitas de tecnopor se adhieren al tubo de PVC se en poca cantidad.Discusin:Al frotar el tubo de PVC (carga negativa) con el papel (no conduce, su carga es neutra), no carga el tubo de PVC y al acercarlo a las bolitas se adhieren en poca cantidad.

4._ Frote la barrita de vidrio con papel y acrquelo a la cubeta, muy aproxima a las bolitas de tecnopor .Explique lo que sucede:Observacin:Frotamos la barrita de vidrio con papel y las bolitas de tecnopor no se adhieren .Discusin:La barrita de vidrio (carga positiva) al frotarle el papel (carga neutra),la barrita de vidrio no cambia su carga y al acercarlo a las bolitas de tecnopor no se pega por que no las atrae.

5._Coloca sobre la mesa de trabajo el pndulo electrosttico y luego acrcale el tubo de PVC debidamente frotando con el papel(sin que exista contacto).Explica lo que sucede:Observacin:La bola de tecnopor le sigue al tubo de PVCDiscusin:La bolita de tecnopor le sigue el tubo de PVC asi creando el campo electromagnitico.

6._ Repita el paso anterior, pero ahora el tubo de PVC , hace contacto con la esfera del pndulo. Explica lo que sucede:Observacin:La bolita de tecnopor se pega el tubo de PVC.Discusin:El tubo de PVC hace que la bolita de tecnopor se pegue y no se mueva. La causa de este fenmeno es que la cargas positivas tienen una cierta fuerza que las atrae hacia las cargas negativas, hasta que se juntan.

7._Coloca el electroscopio sobre la mesa de trabajo y acrcale el tubo de PVC previamente frotando con el papel .Observamos y explicamos lo que sucede:Observacin:Al colocarle el tubo de PVC (carga negativa), vi que el papel de aluminio se separa.Discusin:Cuando un cuerpo posee algn tipo de carga elctrica y se pone en contacto con la esfera de cobre del electroscopio, la carga corre por el alambre de cobre hasta las laminillas, las cuales adquieren cargas iguales y se rechazan entre si. La electrizacin que han recibido las laminillas es una electrizacin por contacto.

8._A partir del paso anterior, cargue el electroscopio y diga con que tipo de carga quedo.El electroscopio queda con una carga elctricamente negativa.

5.3 DATOS/CALCULOS /GRAFICOSEn esta experiencia no hay cuantitativos, la informacin obtenida es el tipo cualitativa.

6. OBSERVACIONES:Indique el tipo de carga que adquiere cada uno de los cuerpos que participan en la experiencia cuando interactan entre si ya sea por frotamiento, contacto o por induccin. Utilice para la serie triboelectrica.

7. CONCLUSIONES:Explique si se lleg a contrastar las Hiptesis formuladas.

8. BIBLIOGRAFIA:RIVEROS, Hctor y ROSAS, Lucia (2010) El mtodo Cientfico aplicado a las Ciencias Experimentales (3ra ed.).Mexico:TrillasMAUCHI, Beatriz y otros (2009) Elaboracin de un informe. Partes recomendaciones y anexos. Pontificia Universitaria Catlica del Per. Departamento de Humanidades .Lima .PerSERWAY, Raymond, y otros (2010) Fundamentos de Fsica. Vol. II. (8va ed.). Mxico: Cengage Learning Editores, S.A.Wikipedia (Agosto 2011) Efecto Triboelectrico Enciclopedia libre Recuperado 28, 08,2011, de http://es ,Wikipedia.org/wiki/Efecto_triboel%C3%A9ctrico

9. APENDICE:9.1 AnexosSerie Triboelctrica+ Mayor carga positiva

Aire Piel humana Cuero Piel de conejo Vidrio Cuarzo Mica Pelo humano Nylon Lana Plomo Piel de gato Seda Aluminio Papel (pequea carga positiva) Algodn (sin carga) 0 Acero (sin carga) Madera (pequea carga negativa) Polimetilmetacrilato mbar Lacre Acrlico Poliestireno Globo de goma Resinas Goma dura Nquel, Cobre Azufre Bronce, Plata Oro, Platino Acetato, Rayn Goma sinttica Polister Espuma de poliestireno Orln Papel film para embalar Poliuretano Polietileno (cinta Scotch) Polipropileno Vinilo (PVC) Silicio Tefln Goma de Silicona Ebonita

Mayor carga negativaLa secuencia triboelctrica es una tabla inventada por el cientfico Johan S.G. en el ao 2013 que est formada por una lista de materiales dispuestos en un orden determinado.Frotando dos materiales de la secuencia, el que est en la posicin ms alta se cargar positivamente, mientras que el que se site ms abajo se carga negativamente. Adems cuanto ms separados estn los materiales en la tabla, ms intensa es su electrizacin.

Los materiales se enumeran a menudo en el orden de lapolaridadde la separacin de la carga cuando se tocan con otro objeto. Un material hacia el fondo de la serie, cuando est tocando a un material cercano al tope de la serie, lograr una carga ms negativa, y viceversa. Cuanto ms lejos estn los dos materiales en la serie, mayor es la carga transferida.Estas tablas, aunque orientativas, no siempre son ciertas, puesto que dependen del estado de las superficies que se ponen en contacto, de lahumedad, del frotamiento, y de otros factores.

Los materiales cerca en la serie pueden no intercambiar el uno con el otro ninguna carga, o pueden intercambiar lo contrario de lo qu es implicada por la lista. Esto depende ms de la presencia del frotamiento, la presencia de contaminantes o dexidos, o sobre caractersticas con excepcin en del tipo de material. La carga tambin vara para los materiales prximos.

9.2 Preguntas:

1. Describa otras formas de electrizacin de los cuerpos. (Radiacion,efecto fotoelctrico, efecto termoinico, piezoelectricidad y carga por electrolisis)

Radiacin: Consiste en iluminar un cuerpo metlico con luz de alta frecuencia causando el desprendimiento de electrones (efecto fotoelctrico).

Por efecto fotoelctrico: Es la ionizacin producida por la luz. Una luz intensa al golpear la superficie de un material puede hacer que escapen electrones del material, quedando ste cargado positivamente.

Por efecto termoinico: Es la ionizacin producida por el calor. A altas temperaturas, los electrones vibran cada vez ms intensamente y pueden escapar del material, quedando ste carga do positivamente.

Efecto piezo-elctrico: Es un fenmeno que ocurre en determinados cristales que, al ser sometidos a tensiones mecnicas, en su masa adquiere una polarizacin elctrica y aparece una diferencia de potencial y cargas elctricas en su superficie.

Este fenmeno tambin ocurre a la inversa: se deforman bajo la accin de fuerzas internas al ser sometidos a un campo elctrico. El efecto piezoelctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo elctrico, recuperan su forma.Los materiales piezoelctricos son cristales naturales o sintticos que carecen de centro de simetra. Una compresin o un cizallamiento provocan disociacin de los centros de gravedad de las cargas elctricas, tanto positivas como negativas. Como consecuencia, en la masa aparecen dipolos elementales y, por influencia, en las superficies enfrentadas surgen cargas de signo opuesto.Dada su capacidad de convertir la deformacin mecnica en voltaje elctrico, y el voltaje elctrico aplicado en deformacin mecnica, los cristales piezoelctricos encuentran un basto campo de aplicaciones en:

Transductores de presin. Agujas para los reproductores de discos de vinilo. Micrfonos. Cristales resonadores para los relojes y en osciladores electrnicos de alta frecuencia. Generadores de chispas en encendedores. Otros.

Carga por electrlisis: La mayora de los compuestos inorgnicos y algunos de los orgnicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros lquidos; es decir, sus molculas se disocian en especies qumicas cargadas positiva y negativamente. Si se coloca un par de electrodos en una disolucin de un electrlito (compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolucin se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en tomos neutros o molculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.

2. Utilizando la tabla triboelectrica diga Ud. En el procedimiento 2 al friccionar el tubo de PVC con piel de cordero, quien cedi carga y quien gano carga.

El tubo de PVC gana cargaLa piel de cordero pierde carga

3. Qu signo tiene la carga del pndulo electrosttico despus de ser tocada con el tubo de PVC que previamente fue protada por papel?

El signo del pndulo ser positivo ya que el tubo al ser frotado.

4. Describa detalladamente las partes de un electroscopio. Cable de cobre Corcho Lamina de aluminio Botella plstica

5. El electroscopio puede indicarnos el signo de la carga elctrica. Explique.Cuando acercamos un objeto cargado al aparato recin creado, las cargas negativas se orientan a la parte superior, mientras que las positivas van hacia la parte inferior del aparato. Al ser iguales las cargas, las lminas de aluminio se repelen separndose una de la otra, indicando que dicho elemento cuenta con carga electrosttica. De esta manera, funciona.6. Un objeto de vidrio se carga a +3 nC al frotarlo con un trozo de seda. En el proceso de frotado, se agregaron protones al objeto o se removieron electrones de el?

En el proceso se transfieren electrones del vidrio a la seda. Debido a la conservacin de la carga, cada electrn aade carganegativa a la seda, y unacantidad igual de carga positiva queda atrs en la varilla. Tambin, ya que las cargas se transfieren en paquetes discretos, las cargas en ambos objetos son iguales a 3e,y as en forma sucesiva.

7. Explique desde un punto de vista atmico, por que la carga por lo general se transfiere mediante electrones.

El tomo es la unidad mnima de la materia, que a su vez est formada por conjuntos de tomos que se encuentran unidos entre s. La forma en la que estos estn entrelazados es por medio de uniones de diversos tipos (covalente, polar, etc.) Dichas uniones se dan debido a que los tomos tienden a completar espacios vacos de sus capas de energa y la nica forma de hacerlo es "donando" o "aceptando" electrones.Un tomo neutro o estable, es aquel que tiene la misma cantidad de protones (partculas con carga +) y electrones (partculas con carga - )

8. Si un objetivo suspendido A es atrado hacia un objetivo cargado B,se puede concluir que A esta cargado? Explique.

Si, est cargado con una carga diferente a la del objeto B (ya que al ser diferentes se atraen). Si el objeto A no hubiera sido atrado, significara que el objeto A no tiene carga, es decir es neutro.

Si el objeto A fuera empujado hacia otro lado por el objeto B, significara que el objeto A tiene la misma carga que el objeto B.

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