Informe sobre la electrostática

República Bolivariana de Venezuela Ministerio el poder popular para la Educación Liceo Bolivariano “Lisandro Alvarado” Barquisimeto-Estado Lara

Proyecto Experimento sobre La Electrostática

Integrantes: Adriana Araña nº 12 Leodarly Lovera nº 13 Loreanny Silva nº 14 Britney Borges nº 18 Yerlianyeli Perez nº 24 Elianyi Godoy nº 31 Año: 5to Sección: “F” Barquisimeto, Mayo del 2017

La Electrostática La electrostática es la rama de la Física que analiza los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en equilibrio. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.

Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser analizadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

Reseña Histórica Alrededor del año 600 a. C., el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que si frotaba un trozo de la resina vegetal fósil llamada ámbar, en griego élektron, este cuerpo adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos.

Algo más tarde, otro griego, Teofrasto (310 a. C.), realizó un estudio de los diferentes materiales que eran capaces de producir fenómenos eléctricos y escribió el primer tratado sobre la electricidad.

A principios del siglo XVII comienzan los primeros estudios sobre la electricidad y el magnetismo orientados a mejorar la precisión de la navegación con brújulas magnéticas. El físico real británico William Gilbert utiliza por primera vez la palabra electricidad, creada a partir del término griego elektron (ámbar). El jesuita italiano Niccolo Cabeo analizó sus experimentos y fue el primero en comentar que había fuerzas de atracción entre ciertos cuerpos y de repulsión entre otros.

Alrededor de 1672 el físico alemán Otto von Guericke construye la primera máquina electrostática capaz de producir y almacenar energía eléctrica estática por rozamiento. Esta máquina consistía en una bola de azufre atravesada por una varilla que servía para hacer girar la bola. Las manos

aplicadas sobre la bola producían una carga mayor que la conseguida hasta entonces. Francis Hawksbee perfeccionó hacia 1707 la máquina de fricción usando una esfera de vidrio.

En 1733 el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia de dos tipos de carga eléctrica, positiva y negativa, constatando que:  Los objetos frotados contra el ámbar se repelen.  También se repelen los objetos frotados contra una barra de vidrio.  Sin embargo, los objetos frotados con el ámbar atraen los objetos frotados con el vidrio.

Du Fay y Stephen Gray fueron dos de los primeros "físicos eléctricos" en frecuentar plazas y salones para popularizar y entretener con la electricidad.

Por ejemplo, se electriza a las personas y se producen descargas eléctricas desde ellas, como en el llamado beso eléctrico: se electrificaba a una dama y luego ella daba un beso a una persona no electrificada.

En 1745 se construyeron los primeros elementos de acumulación de cargas, los condensadores, llamados incorrectamente por anglicismo capacitores, desarrollados en la Universidad de Leyden (hoy Leiden) por Ewald Jürgen Von Kleist y Pieter Van Musschenbroeck. Estos instrumentos, inicialmente denominados botellas de Leyden, fueron utilizados como curiosidad científica durante gran parte del siglo XVIII. En esta época se construyeron diferentes instrumentos para acumular cargas eléctricas, en general variantes de la botella de Leyden, y otros para manifestar sus propiedades, como los electroscopios.

En 1767, Joseph Priestley publicó su obra The History and Present State of Electricity sobre la historia de la electricidad hasta esa fecha. Este libro sería durante un siglo el referente para el estudio de la electricidad. En él, Priestley anuncia también alguno de sus propios descubrimientos, como la conductividad del carbón. Hasta entonces se pensaba que solo el agua y los metales podían conducir la electricidad.

En 1785 el físico francés Charles Coulomb publicó un tratado en el que se describían por primera vez cuantitativamente las fuerzas eléctricas, se formulaban las leyes de atracción y repulsión de cargas eléctricas estáticas y se usaba la balanza de torsión para realizar mediciones. En su honor, el conjunto de estas leyes se conoce con el nombre de ley de Coulomb. Esta

ley, junto con una elaboración matemática más profunda a través del teorema de Gauss y la derivación de los conceptos de campo eléctrico y potencial eléctrico, describe la casi totalidad de los fenómenos electrostáticos.

Durante todo el siglo posterior se sucedieron avances significativos en el estudio de la electricidad, como los fenómenos eléctricos dinámicos producidos por cargas en movimiento en el interior de un material conductor. Finalmente, en 1864 el físico escocés James Clerk Maxwell unificó las leyes de la electricidad y el magnetismo en un conjunto reducido de leyes matemáticas.

Experimento Burbujas Electrostáticas Para realizar nuestro experimento necesitamos una hoja de acetato, líquido para hacer pompas de jabón, una cañita de refrescos y un globo.

Primera parte:  Llenamos el globo de aire y luego lo frotamos sobre un trozo de lana (o sobre el pelo) para electrizarlo (electrización por frotamiento).  Mojamos la hoja de acetato con el líquido jabonoso. Luego mojamos la cañita en el líquido jabonoso y soplamos sobre la hoja de acetato.

Se forma una burbuja de jabón sobre la hoja.  Acercamos el globo cargado de electricidad a la pompa de jabón que está sobre la hoja de acetato y vemos que la pompa se deforma por las fuerzas eléctricas atractivas. La pompa se carga de electricidad sin contacto (electrización por inducción) al aproximar un objeto cargado. Con cuidado podemos desplazar la pompa sobre la hoja de acetato.

Segunda parte:  Soplamos con la cañita sobre la hoja de acetato para formar una pompa de jabón. Luego soplamos otra burbuja dentro de la primera.  Acercando el globo electrizado vemos que la pompa exterior se deforma y es atraída por el globo. Pero si nos fijamos en la pompa interior, vemos que no se mueve ni se deforma. La pompa exterior impide que la pompa interior experimente acción eléctrica alguna (efecto jaula de Faraday).

El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, y cargado negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado, este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor será igual a 0.

Se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero.

Una manera de comprobarlo es con una radio sintonizada en una emisora de Onda Media. Al rodearla con un periódico, el sonido se escucha correctamente. Sin embargo, si se sustituye el periódico con un papel de aluminio la radio deja de emitir sonidos: el aluminio es un conductor eléctrico y provoca el efecto jaula de Faraday.

Este fenómeno, descubierto por Michael Faraday, tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados, tales como repetidores de radio, discos duros y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.

El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, se mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado se queda sin electrones (carga positiva).

Experimento Pesca papelitos Lo primero que tenemos que hacer es cortar pequeños trozos de papel.

Podemos hacer simples cuadrados o experimentar con formas distintas. El siguiente paso es hinchar un globo, atarlo y frotarlo repetidas veces con la manga de nuestro jerséi o cabello. Una vez hecho esto, acercamos el globo a nuestro papel (sin llegar a tocarlo) y veremos cómo se ve atraída hacia él.

Si lo acercamos mucho, puede incluso quedarse completamente pegado.

Cuando el globo cargado negativamente se acerca a los papelitos, los electrones de los átomos que componen el papel tienden a alejarse temporalmente de la carga negativa del globo (cargas de igual signo se repelen). De esta forma, la zona del papel que está más cerca del globo presenta carga positiva, que al ser de signo opuesto a la carga del globo, se siente atraída hacia este.

Al frotar el globo con nuestra ropa, lo que estamos haciendo es cargarlo de electricidad. El globo, al igual que un imán, si tiene carga positiva atraerá cargas negativas y viceversa, por lo que atraerá ciertos objetos como es en este caso el papel.

Experimento Electrostática Divertida Para realizar nuestro experimento necesitamos papel de aluminio, tijeras, pegamento y un globo.

Procedimiento:    

Recortamos unas tiras pequeñas de papel de aluminio Pegamos las tiras de manera que formen una esfera.

Llenamos el globo de aire y lo frotamos con un paño de lana.

Acercamos el globo a la esfera de papel de aluminio

La esfera se estira y puede saltar en dirección al globo.

El globo se carga de electricidad negativa por frotamiento con el paño de lana o cabello. Al aproximar el globo cargado la esfera de papel de aluminio inicialmente neutra se carga de electricidad positiva por inducción (sin contacto). Por último, se genera una fuerza atractiva entre las cargas negativas del globo y las cargas positivas de la esfera de papel de aluminio.

Dependiendo de la intensidad de dicha fuerza la esfera se deforma más o menos y puede llegar a saltar en dirección al globo.

Electrostรกtica

Burbujas electrostรกticas

Pesca papelitos

Electrostรกtica divertida

Referencias  https://www.youtube.com/watch?v=527sHAXZNN0  Taringa! http://www.taringa.net/posts/hazlo-tu-mismo/9789623/Burbujas-dejabon-electrizadas.html  EDUCACONBIGBANG · 07/09/2015 5 Experimentos de electricidad estática con globos http://educaconbigbang.com/2015/09/5-experimentos-de-electricidadestatica-con-globos/  Electrostática divertida https://www.youtube.com/watch?v=y2eJj95xYI0  Electrostática https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost%C3%A1tica