Tiempo de detección de la electricidad estáticaManuel MateosIES Laboral

RESUMEN

Distancia al receptor -->Tiempo de frotado

|V

0 cm ≈ 5 cm

5 s Experimento 1 Experimento 2

10 s Experimento 3 Experimento 4

20 s Experimento 5 Experimento 6

INTRODUCCIÓN• Hemos creado un electroscopio que indica si un cuerpo está cargado por

electricidad estática. Un electroscopio solo da valores binarios (si está cargado o no), pero un electrómetro da la carga en culombios del cuerpo. Un electrómetro es un electroscopio que tiene una graduación, por lo que, la amplitud del ángulo que formen los "trozos de aluminio" equivaldrá a x culombios.

• Nosotros hemos creado un rudimentario electrómetro a partir del electroscopio. Este aparato mide el ángulo solamente, no lo convierte a culombios. Por lo que la medida de carga que vamos a utilizar será el ángulo (º). Para convertir ese ángulo a culombios, existe una fórmula. Para ángulos pequeños se verifica que la carga es proporcional al cubo de la raíz cuadrada del ángulo:

HIPÓTESIS1. Existe una relación entre el tiempo de frotado del globo y el tiempo en el que el

electrómetro es capaz de detectar esa electricidad. A mayor tiempo de frotado , mayor tiempo de detección.

2. Existe una relación entre la distancia a la que está el globo del receptor y el tiempo que detecta la electricidad. A menor distancia el globo , mayor tiempo de detección.

EXPERIMENTO• Materiales:

• Un electroscopio con un transportador de ángulos al fondo.

• Globos.

• Un aparato para sujetar los globos.

• Una cámara fija.

• Un cronómetro.

• Vamos a realizar seis experimentos para comprobar las dos hipótesis.

• Proceso:

1. Preparamos el montaje (Img. 1)

2. Frotamos el globo en el sitio que va a estar más cerca del receptor durante el tiempo que precise cada experimento.

3. Agarramos el globo al aparto que lo sujeta, y lo movemos hasta que la distancia entre el globo y el receptor sea la requerida para el experimento que estamos realizando.

4. Medimos el ángulo que forman los dos trozos de aluminio cada minuto, excepto al comienzo, que los medimos cada treinta segundos.

RESULTADOS

RESULTADOS

CONCLUSIÓN

• Los resultados que hemos obtenido son poco precisos, ya que los instrumentos que teníamos también lo son.

• Un hecho que hemos comprobado en experimentos que no hemos documentado (hechos para comprobar el aparato) es que a mayor tiempo de frotado mayor carga eléctrica inicial. Sin embargo, hay experimentos que no han reflejado ese hecho. Eso se debe a la cercanía de la zona de frotado con el receptor. Por mucho que intentásemos frotar en el sitio más cercano al receptor no siempre lo hemos conseguido, por lo que si en un experimento con menor tiempo de frotado (v.g. Exp 1) obtenemos una carga inicial mayor a la de un experimento con mayor tiempo de frotado (v.g. Exp 3) es por ese error experimental. También puede ser porque las fotos no presenten los dos trozos de aluminio de frente (pueden estar girados unos pocos grados)

• Como nuestro electrómetro es casero y muy rudimentario no indica ángulos superiores a los 30 o 35, debido a que el agujero del papel de aluminio no está justo en el borde, por lo que cuando se empiezan a separar llega un momento en el que la parte superior a los agujeros choca, y no deja que el resto del trozo de aluminio se separe.

Electrómetro KolbeElectrómetro casero

Img. 1 Img. 2

• En estas gráficas los puntos (son los datos experimentales) no están unidos entre sí, sino que se ha trazado una línea (naranja) de tendencia. Si alargáramos esa línea, los próximos valores que obtendríamos estarían aproximados a los puntos por los que la línea de tendencia pasaría.

• Cuando el electrómetro indica ángulos menores o iguales a 10º, la carga del globo es casi nula

Distancia = 0 cm Distancia ≈ 5 cm

• Finalmente podemos concluir que nuestras dos hipótesis son correctas. Ya que como nuestros experimentos confirman, cuanto mayor sea el tiempo de frotado, más tiempo tarda el electrómetro en indicar los 10º (es decir, que apenas detecta la carga estática del globo).

• También hemos comprobado que al alejar el globo del electrómetro, menos tiempo tarda este en indicar los 10º.

• Otra conclusión a la que hemos llegado observando las gráficas que han generado nuestros experimentos, es que cuanto más tiempo de carga tenga el globo, los resultados se aproximan más a la línea de tendencia, y por lo tanto son más predecibles.

𝑪 ~ 𝒙𝟑

• Hemos estudiado el tiempo de detección de la electricidad estática, que obtiene un globo al frotarlo con el pelo. Creemos que el tiempo de detección, va a estar influido por el tiempo de carga (tiempo durante el que frotas el globo contra el pelo) y la distancia entre el lugar donde está la carga y el receptor.

• Para poder realizar los experimentos necesarios para comprobar estas hipótesis, hemos creado un electroscopio, que hemos transformado en electrómetro.

• Las hipótesis que hemos realizado han sido comprobadas con seis experimentos, que hemos documentado con fotos. Sin embargo, hemos realizado anteriormente otros experimentos no documentados para comprobar las posibilidades de nuestro aparato.

• Después hemos construido unas gráficas que reflejan los resultados de los experimentos.

• Finalmente hemos podido concluir que nuestras dos hipótesis eran correctas. Además, hemos comprobado accidentalmente otro fenómeno de la detección de la electricidad estática relacionada con el tiempo de carga.

FUENTES• Wikipedia