Carga eléctrica y construcción de un electroscopio

Transcripción

1 6 Carga eléctrica y construcción de un electroscopio Objetivo Cargar eléctricamente un cuerpo, mediante experimentos que involucren los dos tipos de carga (positiva y negativa), para observar los efectos de atracción y repulsión entre cuerpos cargados. 1. Aspectos teóricos Toda la materia se compone de átomos y éstos de partículas elementales como los protones, neutrones y electrones. Los electrones y los protones tienen una propiedad llamada carga eléctrica, mientras que los neutrones son eléctricamente neutros ya que carecen de carga. Los electrones poseen una carga negativa, mientras que los protones presentan una carga positiva. El átomo está constituido por un núcleo en el cual se encuentran confinados los neutrones y los protones, alrededor del núcleo giran los electrones. Todos los átomos normales son neutros, ya que tienen el mismo número de protones que de electrones. No obstante, un átomo puede ganar electrones y cargarse negativamente, o puede perderlos quedando con carga positiva. La carga de un protón neutraliza la de un electrón. Un principio fundamental de la electricidad es que cargas del mismo signo se repelen y cargas de signo contrario se atraen. Los cuerpos se cargan eléctricamente por frotamiento, contacto e inducción. Un péndulo eléctrico consta de una esferilla de médula de saúco sostenida por un soporte con un hilo de seda aislante. El electroscopio es un aparato que permite detectar si un cuerpo está cargado eléctricamente y también identifica el signo de la carga que puede ser negativa (resinosa) o positiva (vítrea). Se compone de un recipiente de vidrio y un tapón aislador atravesado por una varilla metálica rematada en su parte superior por una esferilla también metálica; en su parte inferior tiene dos laminillas, que pueden ser de oro, aluminio, estaño o cualquier otro metal. 2. Cuestionario de conceptos antecedentes a) Qué partículas elementales componen a los átomos? b) Nombrar las partículas que poseen carga eléctrica y señalar de qué signo son. c) Por qué un átomo normal se dice que es neutro? d) Cuál es el principio esencial para la electricidad? 32

2 e) Cómo se cargan eléctricamente los cuerpos? f) Cuáles son las partes que constituyen un electroscopio? 3. Hipótesis De acuerdo a la forma como pueden cargarse eléctricamente los cuerpos. Responder lo siguiente: De qué manera pueden determinarse las cargas de un péndulo eléctrico? Cómo trabaja un electroscopio? 4. Desarrollo Material y equipo 33

3 Material antidad Péndulo eléctrico Electroscopio Barra de vidrio Barra de plástico Tela de seda y de lana Procedimiento a) Frotar vigorosamente la barra de vidrio o un tubo de ensayo con la tela de seda; ya electrizada la barra acercarla a la esfera de médula de saúco, observar cómo es atraída y después de estar en contacto con la barra de vidrio cómo es rechazada. Tela de seda Barra de vidrio Péndulo eléctrico Nota: Un péndulo eléctrico puede ser construido con una esfera de unicel de uno o dos centímetros de diámetro; con una aguja atravesar la esfera y colocar el hilo de seda, el cual se suspenderá de un soporte. b) Frotar ahora la barra de plástico, o una regla del mismo material, con la tela de lana; ya electrizada la barra acercarla a la esfera, observar como es atraída y cómo rechazada. c) Construcción de un electroscopio. Este dispositivo puede manufacturarse utilizando un frasco de vidrio con tapa de plástico; atravesar la tapa con un clavo grande y en su punta enredar papel aluminio o estaño, recortar de tal manera que queden dos laminillas con flexibilidad suficiente. (Ver la figura siguiente). 34

4 d) Frotar la barra de plástico con la tela de lana y acercarla hasta tocar la esferilla del electroscopio (o la cabeza plana del clavo) y observar qué sucede en ese momento con las laminillas del interior del electroscopio, repetir lo anterior y observar nuevamente qué sucede con las laminillas. e) Descargar el electroscopio tocándolo con la mano. f) Frotar ahora la barra de vidrio con la tela de seda y acercarla a la esferilla del electroscopio, observar qué sucede con las laminillas. g) Repetir los pasos de los inciso d, e y f hasta determinar claramente qué tipo de cargas (+ o -) se tiene en las barras y en las laminillas del interior del electroscopio. Anotar las observaciones. 5. Reporte de resultados a) Qué tipo de carga se tiene en la barra y en la esfera del péndulo, si se frotó la barra de vidrio con la tela de seda? b) Qué tipo de carga adquieren la barra y la esfera del péndulo al utilizar la barra de plástico y la tela de lana? c) Completar la siguiente tabla: TABLA No 1 Barras Resultados empleando el electroscopio Tipo de carga en las Tipo de carga en las Observaciones Barras laminillas 35

5 Vidrio Plástico 6. Conclusiones Discutir acerca de las posibilidades de aplicar los conocimientos logrados, mediante la actividad experimental, en la solución de problemas reales, cotidianos e industriales.