Experimentos

del tema

Carga eléctrica

Conductores y aislantes

Ley de Coulomb

Campo eléctrico

Ley de Gauss

Potencial eléctrico

Capacitores

Instructivo de solicitud de experimentos en línea

Carga eléctrica

 

Electrización por frotamiento

Carga eléctrica de varillas por frotamiento

Varillas de diferentes materiales frotadas con tela se acercan a trozos de algún material liviano tal como corcho, papel o semillas de grama. Se observa como dichos materiales son atraídos por las varillas debido a la carga eléctrica presente.

Carga eléctrica de un globo por frotamiento

Se frota con un paño un globo inflado y se puede observar que atrae pequeños trozos de un material liviano. También se puede observar que se adhiere a una superficie, como por ejemplo el pizarrón.

Electrización por contacto

Carga eléctrica de un electroscopio por contacto

Varillas de diferentes materialespreviamente cargadas por frotamiento le transmiten carga por contacto al electroscopio, la cual se detecta por la separación de las láminas del mismo.

Varios electroscopios

Se disponde de varios electroscopios de fabricación casera, mediante los cuales se muestra lo sencillo que resulta su elaboración con materiales y objetos de uso cotidiano.

Carga eléctrica de peces de papel

Peces de papel dentro de un recipiente son atraídos por una superficie tensa previamente cargada por frotamiento. Se cargan entonces eléctricamente por contacto, luego son repelidos y se descargan al contactar a la parte metálica inferior.

Campanitas de Franklin

El dispositivo llamado "campanitas de Franklin" se carga eléctricamente utilizando un generador electrostático. Se observa como pequeñas esferas metálicas son atraídas y luego repelidas por las superficies metálicas que forman parte de aquel.

Volcán electrostático

Trozos de aluminio son puestos en contacto con la esfera mayor del generador de Van der Graff, la cual los carga y luego los repele.

Platos voladores

Discos de aluminio se colocan sobre la esfera mayor del generador de Van der Graff, la cual los carga eléctricamente y luego los repele.

Sombrero electrostático

Pequeños conductores unidos a una superficie conductora colocada sobre la esfera mayor del generador de Van der Graff, son repelidos quedando dispuestos en forma radial.

Carga eléctrica de una persona

Una persona puede ser cargada eléctricamente por medio de un generador electrostático (generador de Whimsurt o generador de Van der Graff), pudiéndose observar varios efectos interesantes.

Electrización por inducción

Electrización de un electroscopio por inducción

Un electroscopio se puede cargar eléctricamente por medio del acercamiento de una varilla cargada previamente por frotamiento, sin necesidad de que exista contacto entre el electroscopio y la varilla cargada.

Electróforo

El electróforo es un dispositivo que se utiliza para obtener carga eléctrica por inducción. Está compuesto por una superficie plástica la cual tiene un tubo metálico en la parte central el cual se encuentra conectado a tierra.

Carga por inducción de dos esferas conductoras

En este experimento se usan dos esferas conductoras con mango aislante y el generador de Van der Graff. Se pueden obtener distintas combinaciones de carga eléctrica de las esferas conductoras en dependencia del procedimiento seguido. i) Las dos esferas conductoras se cargan eléctricamente, cada una de ellas con distinto signo. ii) Ambas esferas se cargan eléctricamente con el mismo signo.

Carga eléctrica por frotamiento, contacto e inducción en un mismo experimento

Modelo del Generador de Whimshurt

El generador de Wimshurt es un dispositivo cuyo funcionamiento se basa en la electrización por frotamiento, contacto e inducción. Se dispone de un modelo por medio del cual se puede explicar de manera didáctica el funcionamiento de este generador.

Cargas eléctricas de distinto signo

Clasificación de varillas cargadas eléctricamente

Se dispone de un conjunto de varillas de distintos materiales que pueden ser cargadas eléctricamente por frotamiento. Por medio del electroscopio y utilizando varillas patrones: ebonita (-) y vidrio (+), se puede determinar el signo de la carga eléctrica de las varillas.

Materiales que se frotan entre sí adquieren carga eléctrica de signo contrario

Esto se puede comprobar por medio del uso de dos materiales distintos, los cuales después de ser frotados entre ellos, se ponen en contacto con un electroscopio. Este experimento se realiza frotando plástico con tela y metal con plexiglás.

Determinación de la carga eléctrica producida por el generador de Wimshurt

Por medio del electroscopio y utilizando varillas patrones: ebonita (-) y vidrio (+), se puede determinar el signo de la carga eléctrica en cada una de las esferas terminales del generador.

Determinación de la carga eléctrica producida por el generador de Van der Graff

Por medio del electroscopio y utilizando varillas patrones: ebonita (-) y vidrio (+), se puede determinar el signo de la carga eléctrica de la esfera grande y la esfera pequeña de este generador.

Descargas eléctricas

Por medio del uso de generadores electrostáticos tales como el generador de Whimsurt o generador de Van der Graff se pueden observar descargas eléctricas, a través del aire, entre las esferas cargadas eléctricamente con distintos signos en dichos generadores.

Gotero de Kelvin

El gotero de Kelvin es un generador electrostático sencillo, basado en la separación de cargas eléctricas presentes en el agua por medio de la acción del campo gravitacional.

 

Conductores y aislantes

Materiales aislantes y conductores

Clasificación de materiales

Se carga eléctricamente un electroscopio. Luego se pone en contacto utilizando distintos materiales con otro electroscopio, observandose como en algunas de estas situaciones se descarga y en otras no, pudiéndose discriminar entre materiales aislantes y conductores.

Tres varillas conductoras

Se tienen tres tubos metálicos de diferentes tamaños. Se observa que al hacer contacto con cada uno de ellos el electroscopio se descarga parcialmente

El cuerpo humano es conductor

Se carga eléctricamente un electroscopio. Luego una persona toca la parte superior de él y se observa como éste se descarga.

Carga eléctrica de dos electroscopios de manera simultánea

Se colocan dos electroscopios conectados por medio de una varilla conductora. Se observa que al cargar un electroscopio las láminas del otro también se separan por medio de la transferencia de carga a través de ellos.

 

Ley de Coulomb

Cargas de igual signo se repelen

Esferas suspendidas de un mismo punto cargadas con el mismo signo

Dos pequeñas esferas suspendidas de un mismo punto se cargan eléctricamente de igual signo. Se puede observar la separación entre ellas por efecto de la fuerza de repulsión.

Esferas suspendidas independientes cargadas con el mismo signo

Dos pequeñas esferas suspendidas y las cuales se pueden ubicar a distintas distancias se cargan eléctricamente de igual signo. Se puede observar el aumento de la separación entre ellas por efecto de la fuerza de repulsión.

Cargas de distinto signo se atraen

Esferas suspendidas independientes cargadas con signos contrarios

Dos pequeñas esferas suspendidas y las cuales se pueden ubicar a distintas distancia se cargan eléctricamente de distino signo. Se puede observar la disminución de la separación entre ellas por efecto de la fuerza de atracción.

Variación de la fuerza de atracción o repulsión con la distancia

Dos esferas cargadas

Dos pequeñas esferas suspendidas que se pueden ubicar a distintas distancias se cargan eléctricamente de igual o distinto signo. Se puede observar que al variar la separación entre ellas varia la fuerza interactuante.

Fuerza de repulsión entre tres esferas cargadas

Tres esferas suspendidas

Tres esferas conductoras que se encuentran suspendidas de un mismo punto, por medio de hilos aislantes de la misma longitud, son cargadas eléctricamente con el mismo signo . Las esferas se separan y alcanzan el equilibrio formando un triángulo equilátero que se puede observar directamente o por proyección en una pantalla.

Interacción entre varillas cargadas eléctricamente

Varillas con igual carga eléctrica

Se suspende una varilla de tal manera que pueda girar libremente y se carga eléctricamente en uno de sus extremos por frotamieno. Al acercar otra varilla cargada con el mismo signo se puede observar el torque que produce la repulsión.

Varillas con distinta carga eléctrica

Se suspende una varilla de tal manera que pueda girar libremente y se carga eléctricamente en uno de sus extremos por frotamieno. Al acercar otra varilla cargada con distinto signo se puede observar la atracción que se produce.

 

Campo eléctrico

Líneas de campo eléctrico

Carga puntual

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando un pequeño electrodo cilíndrico que se carga con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo para una carga puntual.

Cargas puntuales con igual signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos electrodos cilíndricos que se cargan de igual signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo para dos cargas eléctricas puntuales del mismo signo.

Cargas puntuales con distinto signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos electrodos cilíndricos que se cargan de distinto signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo de dos cargas eléctricas puntuales de distinto signo.

Lámina finita

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando una láminas metálicas finita que se carga con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico correspondientes.

Láminas finitas con igual signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos láminas metálicas finitas que se cargan de igual signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico para láminas finitas paralelas del mismo signo. Se pueden observar los efectos de bordes.

Láminas finitas con distinto signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos láminas metálicas finitas que se cargan de distinto signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico para láminas finitas paralelas de distinto signo. Se pueden observar los efectos de bordes.

Láminas infinitas con igual signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos láminas metálicas de una longitud considerable, que se cargan de igual signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico para láminas infinitas paralelas de igual signo.

Láminas infinitas con distinto signo

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando dos láminas metálicas de una longitud considerable, que se cargan de distinto signo con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico para láminas infinitas paralelas de distinto signo.

Configuración cilíndrica

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando un recipiente metálico cilíndrico que se carga con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico correspondientes.

Configuración irregular

Por medio del uso de aceite, semillas de grama y empleando un recipiente metálico de forma irregular que se carga con el generador de Wimshurt, se obtienen las líneas de campo eléctrico correspondientes.

Dipolos en un campo eléctrico

Orientación de dipolos en un campo eléctrico

Utilizando la esfera mayor del Generador de Van der Graff, se produce un campo eléctrico que es capaz de orientar pequeños dipolos, los cuales se alinean radialmente.

Movimiento de particulas cargadas en un campo eléctrico

Osciloscopio

Como una aplicabilidad del movimiento de partículas cargadas en un campo eléctrico se puede mostrar el funcionamiento del osciloscopio, indicando los movimientos horizontales y verticales del haz de electrones que forma la traza en la pantalla.

Ley de Gauss

Simetría de una distribución de carga eléctrica

Tubos cilíndricos

Se dispone de un pequeño dispositivo que tiene dos tubos, cada uno de los cuales puede girar sobre un soporte que pasa por su eje. Unos de ellos está pintado de un color uniforme y el otro tiene un contenido escrito sobre su superficie. Son útiles para explicar el concepto de simetría cilíndrica de una distribución de carga eléctrica.

Distribución de la carga eléctrica en un conductor

Esfera metálica hueca cargada eléctricamente

En este experimento se utiliza el casquete esférico del generador de Van der Graaf. Esta esfera metálica hueca se carga eléctricamente con el generador de Wimshurt, comprobándose que la carga se distribuye solamente en la superficie externa y no en la interna.

Jaula de Faraday con laminitas

Una pequeña jaula de metal con materiales conductores livianos suspendidos tanto por fuera como por dentro, se carga utilizando un generador electrostático. Se puede observar como los conductores que se encuentran dentro de la jaula no sufren efecto alguno, mientras que los que se encuentran en la parte externa son cargados y luego repelidos.

Jaula de Faraday con electroscopios

Una pequeña jaula de metal se carga utilizando un generador electrostático. Por medio de dos electrosocopios se puede observar como las cargas se distribuyen en la parte externa de la jaula.

Rejilla cargada

Una rejilla metálica maleable que contiene adheridas por ambos lados tiras livianas de papel, es cargada usando un generador electrostático. Al colocar esta rejilla estirada se observa la repulsión de las tiras de papel a ambos lados. Al colocarla de forma circular se observa que solamente las tiras de papel de la parte externa son repelidas.

Densidad de carga eléctrica en un conductor

Viento eléctrico

Un objeto puntiagudo es cargado eléctricamente por medio de un generador electrostático. Si este objeto esta próximo a la llama de una vela encendida se puede observar que ésta se desvía.

Aspa giratoria

Una aspa de tres brazos ubicada sobre un soporte que le permite girar, se carga eléctricamente por medio de un generador electrostático. Se puede observar que el aspa gira en sentido contrario a la dirección de las puntas de cada brazo.

  

Potencial eléctrico

Superficies equipotenciales

Superficies equipotenciales cilíndricas

Se produce un campo eléctrico radial y por medio de un electrodo unido a un voltímetro se ubican puntos de igual potencial eléctrico.

Superficies equipotenciales planas

Se produce un campo eléctrico entre dos placas conductoras paralelas y por medio de un electrodo unido a un voltímetro se ubican puntos de igual potencial eléctrico.

Diferencia de potencial eléctrico

Tubo fluorescente

En un campo eléctrico radial producido por la esfera mayor del generador de Van der Graff, se coloca un tubo que contiene un gas. La diferencia de potencial entre sus extremos produce una descarga interna que hace que el gas se ionice, produciéndose una coloración dentro del tubo.

Explosión producida por un rayo

Se dispone de una maqueta con una casita la cual tiene un sistema que permite observar la explosión de ella al hacerle caer un rayo. Dicha explosión se evita si se conecta el pararrayos de la casita a tierra.

Incendio producido por un rayo

Se dispone de una maqueta con dos casitas, una de las cuales tiene un pararrayos conectado a tierra. Al hacerles caer rayos, se incendia la que no posee el pararrayos.

Capacitores

Diversos tipos de capacitores según su forma

Capacitor plano

Se dispone de un capacitor de placas circulares planas paralelas al cual se le suministra carga por medio de un generador electrostático. Se puede observar la descarga entre las placas del capacitor

Capacitor cilíndrico

Se dispone de un capacitor de placas cilíndricas al cual se le suministra carga por medio de un generador electrostático. Se puede observar una fuerte descarga al unir por medio de un conductor las placas interna y externa.

Capacitores con dieléctrico entre sus placas

Capacitancia de un capacitor con dieléctrico

Utilizando un electroscopio para determinar la diferencia de potencial entre las placas de un capacitor plano, se puede observar que la capacitancia de un capacitor aumenta al colocar un dieléctricio entre sus placas.

Potencial de ruptura de un dieléctrico

Se dispone de algunos capacitores a los cuales por exceso de voltaje se le produjo una perforación en el dieléctrico que separa sus placas.

Capacitores del Generador de Wimshurt

El generador electrostático de Wimshurt posee 4 capacitores cilíndricos. Estos capacitores almacenan carga eléctrica en sus placas hasta que se alcanza una diferencia potencial suficiente, entre las esferas superiores del generador, para ionizar el aire entre ellas y producir una fuerte descarga.

Motor Electrostático de Franklin

Este es un dispositivo que está constituido por dos capacitores cilíndricos y una rueda que posee en los extremos de sus rayos dedales metálicos. Por medio de la transferencia de carga eléctrica desde los capacitores a los dedales metálicos se produce el giro de la rueda.

Motor Electrostático

Este motor se construyó en base al Motor electrostático de Franklin. Se utilizaron esferas de anime forradas con papel alumnio y los capacitores se elaboraron con botellas plásticas. Los capacitores se cargan eléctricamente por medio del Generador de Wimshurt. Se puede observar el giro de la rueda central al cargarse sus esferas por contacto con las esferas de los capacitores.

Caramelos electrizados

Pequeñas esferas metálicas se colocan en la parte interna de un capacitor cilíndrico. Al cargar el capacitor se electrizan las esferas y al tratar de coger alguna de ellas se experimenta una fuerte descarga eléctrica.

Capacitores de uso común

Muestrario

Se dispone de un muestrario que contiene capacitores utilizados frecuentemente en circuitos eléctricos.

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