lunes, 12 de mayo de 2014

Atracción por frotamiento


En este experimento se puede comprobar la electrización realizada mediante frotamiento. Es un experimento muy simple pero muy útil. El experimento consiste en frotar una varilla de plástico con una piel de gato o con un trapo de modo que gran parte de los electrones que estaban contenidos en el tejido pasan ahora a la varilla de plástico.

Una vez se tiene la varilla cargada negativamente, si la acercamos a los papeles estos quedan pegados a la varilla porque el exceso de electrones contenidos en esta pasa ahora a los papeles que tenían carga neutra o positiva.

Este caso lo podemos comprobar también en la vida diaria ya que cuando nos peinamos podemos observar como los pelos son atraídos por el peine. Esto se produce porque debido al frotamiento el peine queda cargado negativamente y atrae a los pelos  que estaban con carga neutra o positiva.

Péndulo electrostático



El péndulo electrostático consiste una bolita de médula de sauco que suspendida de un fino hilo, es atraida o repelida por el Van der Graaf. Este péndulo sirvió para admitir la existencia de una energía que se denominó electricidad, cuya manifestación es atractiva o repulsiva.

Al activar el Van der Graaf se carga electricamente, si después acercamos la bola de sauco, esta es atraida y después repelida. Esto se produce porque la bola está inicialmente en estado neutro y se produce su atracción, pero cuando se produce el contacto entre ambos, la bola se carga con el mismo segno que el Van der Graaf y es repelida inmediatamente


Máquina eléctrica de Ramsden



La máquina eléctrica de Ramsden es un aparato destinado a producir electricidad por frotamiento. Consta de tres partes: cuerpo frotado (el disco de vidrio), cuerpo frotante (dos pares de almohadillas situadas en un soporte vertical), y un depósito de electricidad (los conductores cilíndricos de metal sostenidos por pies de vidrio).

Funcionamiento: Durante el movimiento de rotación, el disco roza con las almohadillas, cediéndoles electrones, con lo que éstas quedan cargadas negativamente.El vidrio, que ha quedado cargado positivamente, ejerce influencia sobre las almohadillas de la máquina, atrayendo los electrones de sus puntas para recobrar el estado neutro. Con esto, las bolas metálicas de los extremos de las barras horizontales, quedan cargadas positivamente. 

En el vídeo se puede comprobar cómo se genera electricidad y cómo se cargan los conductores metálicos (se ve cómo se repelen los papeles azules del extremo), pero también se observa la conducción de la electricidad por el cuerpo humano ya que esta pasa por la primera persona al tocar el conductor metálico, pero después la corriente llega hasta la segunda persona de manera que ambos la pueden notar

Electrizacion por frotamiento con globos


El método de electrificación por frotamiento lo descubrió Tales de Mileto con el ámbar y la lana. Y se explica por la siguiente manera: por efecto de la fricción, los electrones externos de los átomos de un paño de lana son liberados y cedidos a los de una barra de ámbar al ser frotado uno con otro, entonces la barra de ámbar al tener más electrones queda cargada negativamente y el trozo de lana debido a la falta de electrones queda con carga positiva. De la misma manera, al frotar el globo con la lana, el globo queda cargado negativamente. Al acercar el globo cargado junto con otro cargado, los dos negativamente se repelen como observamos.

Wimshurst con carrillón electrico


Esta máquina es una especie de generador, que crean cargas eléctricas por inducción electrostática.En un principio las máquinas de esta categoría fueron desarrolladas por Wilhelm Holtz (1865 y 1867), Agosto Toepler (1865), y J. Robert Voss (1880). 

En una máquina Wimshurst, los dos discos de aislamiento y sus sectores de metal giran en direcciones opuestas que pasan por las barras neutralizadoras cruzadas de metal y por sus pinceles. Un desequilibrio de cargas es inducido, amplificado y almacenado por dos pares de peines de metal con los puntos situados cerca de la superficie de cada disco. Estos colectores se montan sobre un soporte aislante y conectado a una salida terminal, donde se puede observar la chispa.

 la energía eléctrica externa no es necesaria para crear una carga inicial, por lo que se requiere energía mecánica para tornar los discos en contra el campo eléctrico, y es esta energía que la máquina convierte en energía eléctrica. La salida de la máquina de Wimshurst es esencialmente una corriente constante ya que es proporcional a la velocidad de rotación. El aislamiento y el tamaño de la máquina determina la salida de voltaje maxima que se puede alcanzar. 

Bolas metálicas y bola de navidad junto a Van der Graaf


El primer generador electrostático fue construido por Robert Jamison Van der Graff en el  año 1931 y desde entonces no ha variado su estructura en nada practicamente.
El generador consiste en una cinta transportadora de material aislante motorizada, que transporta carga a un terminal hueco. La carga es depositada en la esfera por inducción en la cinta, ya que la varilla metálica  está muy próxima a la cinta pero nunca en contacto.
 La carga, transportada por la cinta, pasa al terminal esférico nulo (la bola metálica hueca) por medio de o varilla metálica que se encarga de producir energía; esto hace que la energía que se encuentran dentro de la esfera al hacer contacto con otro cuerpo similar (que produzca energía) absorba aquella energía descargándose el terminal esférico, en este caso realizamos el experimento con unas bolas metálicas que al entrar en contacto con el experimento se cargan energía con su misma carga por lo que se repelen y cuando se descargan se vuelven a atraer, las cargamos de nuevo y se repite el proceso, es decir se lleva a cabo la electrización por contacto, al igual que en el de la bola de navidad que observamos a continuación:

Electróforo con lámina de acetato




 El electróforo es un aparato muy simple que consiste en un disco metálico unido a un mango aislante. Se usa para separar cargas de la materia neutra. Una vez cargado, si tocamos con él a un objeto aislado podemos traspasarle su carga.
El primer electróforo se creó en 1762 por el físico Johannes Carl Wilcke, y después el científico italiano Alessandro Volta lo perfeccionó.
El experimento consiste en:
  • Se frota la lámina de acetato con una piel de gato o un trapo, de esta forma se generan cargas en la superficie del acetato (estas cargas son producidas por inducción).
  • Después se ponen en contacto la lámina de acetato y el electróforo de modo que las cargas de la lámina se pasan al electróforo.
  • Para comprobar que las cargas han sido atraídas por el electróforo se pone este en contacto con unas láminas de papel unidas por un hilo metálico (situadas en un medio aislado). Las cargas del electróforo pasan a las láminas de papel mediante el hilo conductor, y al ser las cargas del mismo sigo los papeles se separan.

domingo, 11 de mayo de 2014

Varilla de plástico repele al agua



Procedimiento:
Abrimos el grifo de agua hasta conseguir un chorro de agua fino y regular. Frotamos la varilla con una media de lycra. Aproximamos la regla al chorro de agua sin llegar a tocarlo y observamos que el agua se desvía
Cuando se frota la varilla de plástico, adquiere la propiedad de atraer cuerpos ligeros como el confeti o de desviar el chorrito de agua. Si acercamos la regla cargada eléctricamente simplemente las cargas se repelen y por lo tanto se desvía el chorro de agua, cuanto más lo acerquemos más se desviará (la fuerza electrostática es inversamente proporcional a la distancia entre las cargas)
Para explicar este fenómeno admitimos que la varilla ha adquirido una propiedad que denominamos carga eléctrica y decimos que se ha electrizado.
La electrización es el fenómeno por el cual ciertos materiales se cargan eléctricamente al frotarlos fuertemente con otros.
Esto se produce porque al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros, ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa produciéndose un traspaso de electrones.




Condensador junto a Van der Graaf




Este experimento se creó con el propósito de producir una diferencia de potencial muy alta (del orden de 20 millones de volts) para acelerar partículas cargadas que se hacían chocar contra blancos fijos. Los resultados de las colisiones nos informan de las características de los núcleos del material que constituye el blanco.

El generador de Van de Graaff es un generador de corriente constante, mientas que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad dependiendo que los aparatos que se conectan.

El generador de Van de Graaff es muy simple, consta de un motor, dos poleas, una correa o cinta, dos peines o terminales hechos de finos hilos de cobre y una esfera hueca donde se acumula la carga transportada por la cinta.

El funcionamiento es el siguiente: se acerca el condensador a la esfera  hasta hacer contacto con la misma luego con un cable se muestra la chispa de descarga entre las dos placas. También se puede acercar a un electroscopio que marcara la presencia de carga eléctrica.





Versorio



Fue inventado por William Gilbert hacia el año 1600 para detectar cuerpos cargados. Es una aguja metálica, similar a la de la brújula, pero sin ser magnética, que gira sobre un eje vertical sin rozamiento. Al acercarle un cuerpo cargado, la aguja gira.

Para construir un versorio sólo se necesita una base de porexpán o plastilina, una varilla de madera, unos topes de porexpán o espuma y unas aspas metálicas de papel de aluminio. 

Con la plastilina o porexpán y la varilla construimos una base para las aspas. Para sujetar las aspas metálicas al palito usamos unos topes de porexpán o espuma. Es importante que las aspas giren sin rozamiento.
La electrización que se experimenta en el versorio es por inducción: los cuerpos cargados no están en contacto, solo con acercarlos se evidencian los efectos. Cuando acercamos un cuerpo cargado, las cargas de las aspas metálicas se reordenan y las aspas giran hacia el cuerpo cargado

Electróforo con papeles



Este dispositivo se extendió por los laboratorios que realizaban experimentos en electrostática, por que era una fuente de carga fácil de usar. Se trata de una forma de electricidad por frotamiento.
  1. La carga se genera frotando una superficie aislante que se comporta muy bien ya que es un excelente aislante y es fácil de limpiar y mantener. El signo de la carga depende de la naturaleza de la superficie aislante y del material utilizado para frotarla. Suponemos que una carga negativa se distribuye en la superficie del material aislante.
  2. La carga en el conductor se genera por inducción, las cargas positivas son atraídas en la parte del conductor más cercana a la superficie aislante y las negativas son repelidas. Aunque el conductor se ponga en contacto con la superficie aislante no se transfiere carga negativa al conductor. En principio, el conductor se puede cargar cualquier número de veces repitiendo los pasos que se muestran en el dibujo.
     
  3. La parte superior del conductor se pone en contacto con tierra, tocándola con un dedo o mediante una conexión directa a tierra con un cable. Las cargas negativas se neutralizan mientas que las positivas permanecen en la parte inferior del conductor.
     
  4. El conductor se aleja de la superficie aislante, la carga positiva se redistribuye en la superficie del conductor hasta que se alcanza el equilibrio.
     
  5. Finalmente, el conductor se pone en contacto con el electroscopio que nos indica la carga del conductor.