Guía de Repaso 1: Electrización

Transcripción

1 Guía de Repaso 1: Electrización 1- Dos hojas de un mismo tipo de papel son frotadas entre sí Quedaran electrizadas? Y si frotamos dos barras hechas del un mismo tipo de plastico? Explique. 2- Considerando la figura 18-4 responda: a- El trozo de lana quedo electrizado? b- Cuál es el signo de la carga en la tela de lana? c- Cuál de los dos cuerpos recibió electrones? d- Cuál de los dos cuerpos quedo con exceso de protones? 3- En el proceso de electrización que se muestra en la figura 18-3, el número de electrones en exceso en la seda (cantidad de carga en ésta), es mayor, menor o igual al número de protones en exceso en el vidrio (cantidad de carga del vidrio)? 4- Un pedazo de marfil se frota con una hoja de papel. a) Cuál será el signo de la carga eléctrica que adquiere cada uno (consulte en la tabla del apunte)? b) Cuál de ellos perdió electrones? 5- Una barra de acrílico es frotada con un pedazo de lana, y a un terrón de azufre se le frota con una hoja de papel. Consultando con la tabla del apunte diga si la barra de acrílico atraerá o repelerá. a) a la hoja de papel. b) al terrón de azufre.

2 Guía de Repaso 2: Conductores y aislantes 1- Se sabe que el cuerpo humano es capaz de conducir cargas eléctricas. Explique entonces, entonces porque una persona con una barra metálica en sus manos no consigue cargarla por frotamiento. 2- Un vehículo en movimiento adquiere carga eléctrica debido al roce con el aire. a) Si el ambiente del lugar es seco, el vehículo permanecerá electrizado? Explique. b) Al tomar la manija del vehículo, una persona recibirá un choque eléctrico Por qué? c) Este hecho no es común en climas húmedos Por qué? 3- Para evitar la formación de chispas eléctricas, los camiones que transportan combustible suelen trar arrastrando por el suelo cadenas metálicas. Explique por qué. 4- En las industrias textiles y del papel, estos materiales se encuentran en constante frotamiento con las piezas de las maquinarias de producción. Para evitar incendios, todas las partes metálicas de la maquinaria están conectadas mediante cables a tierra. A qué se debe este procedimiento? 5- Puede observarse en las líneas de transmisión de energía eléctrica, que los cables están separados de los postes mediante unos accesorios de porcelana, vidrio templado o plásticos especiales. a) Que función cumplen estos accesorios? b) En base a la respuesta anterior, esos accesorios, en caso de ser atravesados por una descarga atmosférica Que cambio en sus propiedades sufrirán?

3 Guía de Repaso 3: Inducción y polarización 1- Una barra electrizada negativamente, se coloca cerca de un cuerpo metálico AB (no electrizado)como muestra la figura del ejercicio. a) Hacia donde se desplazarán los electrones libres de este cuerpo metálico? b) Entonces, cuál es el signo de la carga que aparece en A? Y en B? c) Como se denomina esta separación de cargas que ocurrió en el cuerpo metálico? 2- Supongamos, ahora, que el cuerpo AB del ejercicio anterior es un dieléctrico. a) Habrá movimiento de electrones en AB? b) Describa lo que sucede con las moléculas de este dieléctrico (haga un dibujo que ilustre su respuesta) c) Entonces, cuál es el signo de la carga eléctrica que aparece en el extremo A del aislante? Y en el B? d) Como se denomina este fenómeno que se produjo en el dieléctrico AB? 3- Considere nuevamente el cuerpo metálico que se muestra en la figura del ejercicio 1. Suponga que el extremo B del mismo se conecta a tierra mediante un hilo conductor. a) Describa el movimiento de cargas que se producirá debido a esta conexión. b) Al eliminar el contacto de AB con tierra y alejar el inductor, el cuerpo metálico quedará electrizado? Cuál es el signo de su carga? 4- En la figura de éste ejercicio suponga que alejamos el inductor antes de deshacer su conexión a tierra. a) Qué suceería con los electrones en exceso del cuerpo AB? b) El cuerpo AB quedará electrizado positivamente, negativamente o si electrización?

4 Guía de Repaso 4: Electroscopio 1- Suponga que en la figura, la barra B esta electrizada negativamente. a) Haga un dibujo que indique las cargas que aparecen en los extremos del cuerpo C en virtud de acercamiento de la barra electrizada negativamente. b) Cuál es el extremo de C que será atraído por B? Cuál será el repelido? c) El cuerpo C es atraído hacia B? Por qué? d) Describa lo que sucede con el cuerpo C después de tocar la barra B. 2- Un cuerpo electrizado con carga positiva se acerca a la bolita de un péndulo eléctrico (un electroscopio). a) Si la esferilla fuera atraída por el cuerpo, podríamos concluir que esta electrizada negativamente? b) Si la bolita fuera repelida, podríamos concluir que posee carga positiva? 3- En la figura, suponga que el cuerpo C está electrizado negativamente. a) Cuál es el signo de la carga que aparecería en la esfera del electroscopio? Y sus laminillas? b) Las hojas del electroscopio se abrirán? c) Describa la transferencia de cargas que se produciría si el cuerpo C tocase la esfera. d) Al alejar el cuerpo C, Cuál sería el signo de la carga que quedaría distribuida en el electroscopio? 4- Un electroscopio de laminillas se encuentra electrizado negativamente, y acercamos a su esfera o bola una barra electrizada B. a) Hallamos que las hojas del electroscopio tienen un aumento en su separación, Cuál es el signo de la carga en la barra B? Explique. b) Si la carga de B fuera positiva, Qué sucedería con la separación entre las hojas del electroscopio? Por qué?

5 Guía de Repaso 5: Ley de Coulomb 1- a) En este tema, se proporcionó la correspondencia entre la carga de 1 C y el número de electrones en exceso (o en defecto o deficiencia) en un cuerpo. Con base en esta información, determine en coulombs el valor de la carga de un electrón. b) Usando la respuesta de la pregunta anterior determine, en coulombs, el valor de la carga Q de un cuerpo que posee 5x10 14 protones en exceso. Exprese también este valor en µc. c) Un peine electrizado por friccion adquirió una carga negativa de 3,2x10-10 C. El numero de electrones en exceso en dicho peine, es mayor o menor que la población de Argentina? (50 millones aprox.) 2- Dos cargas puntuales negativas, cuyos módulos son Q 1 = 4,3 µc y Q2= 2,0 µc, estan situadas en el aire y separadas una distancia r= 30 cm (véase la figura de este ejercicio). a) Trace en la figura la fuerza que Q 1 ejerce sobre Q 2 b) Trace en la figura, la fuerza que Q 2 ejerce sobre Q 1 Cuál es el valor de esta fuerza? 3- Suponga en el ejercicio anterior que el valor de la carga Q 1 se volvió 10 veces mayor, que el valor de Q 2 se redujo a la mitad, y que la distancia entre ellas se mantuvo constante. a) Por qué factor quedaría multiplicado el valor de la fuerza entre las cargas? b) Entonces, Cuál sería el nuevo valor de esta fuerza? 4- Considere de nuevo el Ejercicio 2 y suponga que los valores de Q 1 y Q 2 se han mantenido constantes. a) Si la distancia entre estas cargas se vuelve dos veces mayor, la fuerza entre ellas se aumentará o disminuirá? Cuántas veces? b) Si la distancia entre las cargas se vuelve dos veces menor, la fuerza entre ellas aumentará o disminuirá? Cuántas veces? 5- Suponga ahora que las cargas eléctricas del Ejercicio 2 se sumergen en glicerina, conservando los valores de Q 1, Q 2 y r mencionados en dicho ejercicio. a) En este caso, El valor de la fuerza entre las cargas, aumentará o disminuirá? Cuántas veces? (Consulte la tabla) b) Entonces, Cuál será el valor de la fuerza entre Q 1 y Q 2 cuando están sumergidas en glicerina? Medio Material Cte. Dieléctrica (K) Medio Material Cte. Dieléctrica (K) Vacío 1 Aceite 4,6 Aire 1,0005 Glicerina 5,4 Nafta 2,3 Mica 43 Ambar 2,7 Agua 81 Vidrio 4,5

6 Guía de Repaso 6: Los Primeros Descubrimientos en el Campo de la Electricidad 1- a) Cual es la diferencia de comportamiento entre un trozo de ámbar frotado y un imán, observada desde la antigüedad? b) Qué importante conclusión fue posible obtener de esta observación? 2- a) Cuál fue la importante contribución del médico ingles W. Gilbert acerca del comportamiento de diversas sustancias en relación con el fenómeno de electrización (Lea el texto del libro De Magnete, reproducido en la página 816 del material digital). b- Gilbert no llego a percibir una importante propiedad de los cuerpos electrizados. Cuál es? 3- a) El científico francés Dufay realizo diversos experimentos, conectando, sucesivamente, un cuerpo electrizado a otro no electrizado, mediante alambres de materiales diferentes. Cuál fue la importante conclusión a que el llegó de estos experimentos? b) Después de realizar un gran número de experimentos en los cuales observo que los cuerpos electrizados, en general, se atraen o se repelen, Dufray planteó una hipótesis acerca de la naturaleza de la electricidad. Cuál fue, esencialmente, la idea de Dufay? 4- Suponga que un trozo de ámbar se frote con un pedazo de papel. Utilice la teoría de los dos fluidos para hacer un diagrama semejante al de la figura que muestra el mecanismo de electrización de dichos cuerpos. 5- a) Cómo se denomino la teoría de electrización de los cuerpos propuesta por Benjamín Franklin? b) Cuál es la terminología, utilizada por Franklin, correspondiente a las denominaciones electricidad vítrea y electricidad resinosa, utilizada por Dufray? c) Cómo describía Franklin con su teoría, la electrización por fricción? 6- Cuál es la importante propiedad de las cargas eléctricas, valida inclusive en las teorías modernas, y que estaba presente en la teoría de los dos fluidos y en la teoría del fluido único? 7- Considere la teoría de los dos fluidos y la teoría del fluido único. Cuál de ellas esta más cercana a las teorías modernas en lo referente a: a) La constitución eléctrica de la materia? Por qué? b) Al proceso de electrización por fricción? Explique. 8- Por qué, inclusive antes de los experimentos de Coulumb, ya se sospechaba que la fuerza eléctrica debía ser inversamente proporcional al cuadrado de las distancias entre las cargas? 9- En qué otra oportunidad, además del experimento de Coulomb, se utilizo una balanza de torsión para obtener importantes resultados en el campo de la Física? 10- En la balanza de torsión, construida por Coulomb, mostrada en la figura, suponga que las dos esferas pequeñas estuvieran separadas por una distancia r=1cm. Diga si la sensibilidad de esta balanza (consulte el texto en la pag 819 del material digital) permitirá medir las siguientes fuerzas: a) Fuerza de atracción gravitacional entre las esferas, considerando la masa de cada una igual a 10 g y tomando G= 6x10-11 N m 2 /kg 2. b) La fuerza eléctrica entre las esferas, considerando cada una con una carga de 0.001µC.

7 Guía de Repaso General N 1: Carga Eléctrica 1. a) Dónde y cuándo se hicieron las primeras referencias y observaciones de los fenómenos eléctricos? Describa los fenómenos que se advirtieron en aquella época. b) Cuál fue la principal contribución de Gilbert al estudio de tales fenómenos? c) De dónde se originan los terminos electrizar, electricidad, etc.? 2. a) Cuántos tipos de carga eléctrica existen en la naturaleza? Cómo se denominan? b) En qué condiciones existe atracción entre dos cargas eléctricas? Y en qué condiciones se repelen? 3. a) Cuál es la relación entre el número total de protones y el número total de electrones existentes en un cuerpo neutro? b) Al frotar dos cuerpos diferentes, inicialmente neutros ambos se electrizan? c) Qué particula se transfiere de un cuerpo a otro en el proceso de electrización por frotamiento? d) Cuál de los dos cuerpos quedará electrizado positivamente? Cuál de ellos quedará electrizado negativamente? 4. a) Qué es un conductor eléctrico? Dé ejemplo de sustancias conductoras b) Qué es un aislante eléctrico (o dieléctrico)? Dé ejemplo de sustancias aislantes 5. a) Describa con sus propias palabras, el fenómeno representado en la Figura 18-9a (pág. 803) Cuál será la carga final en el cuerpo metálico? b)haga lo mismo con la Figura 18-9b 6. a) Por qué no es aconsejable usar el vidrio como soporte aislante a pesar de ser un dieléctrico? b) Por qué en días húmedos los cuerpos electrizados pierden su carga con relativa rapidez? 7. Describa, con sus propias palabras, el proceso de inducción electrostática b) Haga lo mismo para el procezo de polarización de un dieléctrico 8. Cómo procedería para electrizar positivamente, por inducción, una barra metálica? Explique lo que sucede en cada fase del proceso. b) Y cómo procederia para electrizarla negativamente? 9. a)explique por qué un cuerpo ligero, no electrizado es atraido por una barra cargada Por qué el cuerpo ligero es repelido después de tocar la barra? 10. a) Qué es un electroscopio? b) Describa los dos tipos de electroscopio que se presentan en este capitulo 11. a) Cómo usamos el electroscopio de laminillas para comprobar si un cuerpo está o no electrizado (describa que sucede en el electroscopio)? b) Describa como se puede emplear este aparato para determinar el signo de la carga en un cuerpo 12. a) Qué se entiende por carga puntual? b)escriba la expreción matemática de la Ley de Coulomb (para cuerpos en el vacio) explicando el significado para cada símbolo que aparece en ella c) Qué sucede con el valor de la fuerza eléctrica entre dos cargas, inicialmente en el vacío, cuando de las sumerge en un medio material? d) Qué es la constante dieléctrica de un material?