106013274 Informe n 01 Cargas Electricas y Cuerpos Electrizados

8/17/2019 106013274 Informe n 01 Cargas Electricas y Cuerpos Electrizados

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CARGAS ELECTRICAS Y CUERPOS ELECTRIZADOS

EXPERIENCIA N° 01

1. INTRODUCCION:

Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades eléctricas se diceque ha sido electrizado. La electrizacin por !rota"iento per"iti#a tra$és de unas cuantas e%periencias !unda"entales & de unainterpretacin de las "is"as cada $ez "'s co"pleta# sentar las(ases de lo que se entiende por electrost'tica.

)i una (arra de '"(ar *de caucho o de pl'stico+ se !rota con unpa,o de lana# se electriza. Lo "is"o sucede si una $arilla de $idrio

se !rota con un pa,o de seda.Aun cuando a"(as $arillas pueden atraer o(-etos lieros# co"ohilos o trocitos de papel# la propiedad eléctrica adquirida por!rota"iento no es equi$alente en a"(os casos. As/# puedeo(ser$arse que dos (arras de '"(ar electrizadas se repelen entres/# & lo "is"o sucede en el caso de que a"(as sean de $idrio. )ine"(aro# la (arra de '"(ar es capaz de atraer a la de $idrio &$ice$ersa.

Este tipo de e%periencias lle$aron a . il(ert *1233 4 1506+ adistinuir# por pri"era $ez# entre la electricidad que adquiere el$idrio & la que adquiere el '"(ar. Posterior"ente 7en-a"/n8ran9lin en el silo X:III e%plic los !en"enos eléctricos a tra$ésde la teor/a del ;


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2. OBJETIVOS:1) Co"pro(ar e%peri"ental"ente la e%istencia de una de las

propiedades de la "ateria lla"ada cara eléctrica.2) E%peri"entar con la electricacin de los cuerpos "ediante

las di$ersas !or"as.3) :ericar la interaccin electrost'tica entre caras de iual

sino & de sinos opuestos.4) Conocer el !unciona"iento & los principios !/sicos de un

enerador Electrost'tico B "aquina de i"shurst & la "'quinade :an de ra.

3. MATERIALES:

El equipo de electrost'tica D3F1200 consta de un ta(lero dedestellos# cu(ierta de electrodos es!éricos# rueda con punta#

(arra de !riccin de pl'stico# con cla$i-ero de 3 mm , soporte

de depsito# roda"iento de au-as con cla$i-a de cone%in#soporte con ancho para péndulo do(le de (olitas de saGco#

cla$i-a de cone%in en pantalla de seda en $arilla# trozos de"edula de saGco# ta(lero de (ase en cla$i-a de cone%in &carril de roda"iento con (olas# cadenas de cone%in# es!era

conductora de 60 mm de di'"etro# con cla$i-a de cone%in#

cu(ierta con electrodos de punta# pie de soporte# $arilla desoporte aislada# con "anuitos de soporte & de cone%in & -ueo de ca"panas.


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•

Péndulo de tecnoport.• Electroscopio• 7arras de acetato & $inilita.• Haquina de i"shurst "odelo D12610.• Haquina de :ar de ra.

Paños de algodón, seda y lana Barras de

acetato, vinilito y vidrio


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ElectroscopioPéndulo eléctrico

4. FUNDAMENTO TEORICO

)e atri(u&e a hales de Hileto *530 B 23 a.c.+ ha(er

o(tenido que un trozo de '"(ar !rotado con un pa,o o unapiel adquiere la propiedad de atraer cuerpos li$ianos. .il(ert *1230 B 1506+ co"pro( que no solo el '"(ar al ser!rotado atra/an cuerpos lieros# sino ta"(ién lo hac/an"uchos otros cuerpos co"o el $idrio# la e(onita# la resina# elazu!re# etc.Cuando sucede esto se dice que el cuerpo ha sidoelectrizado por !rota"iento. Acepta"os que ha aparecido enellos una Jcantidad de electricidadK o una cierta caraeléctrica que es la causante de las atracciones# o repulsionesentre ellas.E%isten dos tipos de caras eléctricas. )e co"prue(ane%peri"ental"ente que cuerpos con caras eléctricas deiual tipo se repelen# "ientras que los de tipo distinto seatraen. Los dos tipos de caras eléctricas e%istentes sondeno"inadas caras positi$as & caras neati$as. A uncuerpo que no este carado eléctrica"ente se le deno"inacuerpo electrost'tica"ente neutro# en este caso deci"osque tiene iual nG"ero de caras de a"(os tipos.

GENERADOR ELECTROSTATICO: MAQUINA DE WIMSURST:La "'quina de i"shurst es un enerador electrost'tico dealto $olta-e desarrollado entre 10 & 16 por el in$entor(rit'nico a"es i"shurst *16M B 1F06+. El eneradorelectrost'tico sir$e para enerar altas tensiones constantes#no son pelirosas al contacto.

1

!

2

"


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3

#

4

$

Partes del enerador Electrost'tico=1) isco de acr/lico con placas de esta,o# el enerador

electrost'tico consta de dos discos de cristal acr/lico# deiual ta"a,o# "ontados so(re un -e horizontal#paralela"ente# & con escasa distancia entre s/.

2) Listn de aisla"iento# el cual se encuentra atornillado ale-e

3) 7arra de electrodos# est's se encuentran conectados conlas (arras de electrodos# cu&os e%tre"os tiene !or"a dedo(le es!era & entre las que se e!ectGa la descara dechispas.

4) 7otellas de Le&den.$) Interruptor de aisla"iento.

#) Conductor trans$ersal con pinceles de "etal. La carae%terna de los discos est' ocupada circular"ente por

ho-as de esta,o. 8rente a cada disco# se ha -ado al e-eunos conducteros trans$ersales# ira(le# con dosJpincelesK de "etal# que !rotan las ho-as de esta,o.

") Estri(o con esco(illas# para la to"a de corriente see"plean dos esco(illas -adas a un estri(o# en ele%tre"o del listn de aisla"iento. La distancia entre lasesco(illas & los discos es reula(le# & de(e ser dealunos "il/"etros.

!) Palanca de acopla"iento para cone%in de las (otellas deLe&den.

F%&'(&*+(,&-:7a-o los pinceles# las caras positi$as o neati$as de lasho-as de esta,o del disco M e-ercen una in


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entonces a(sor(idas por las esco(illas & se conducen# paradescara# a las (arras de electrodos o a las (otellas deLe&den por "edio de las es!eras conductoras. La lonitud delas chispas depende del di'"etro del disco.

GENERADOR ELECTROSTATICO MAQUINA DE VAN DE

GRAFF:El enerador der :an de ra# :# es un aparato utilizadopara crear randes $olta-es. En realidad es un electr!oro de!unciona"iento continuo.)e (asa en os !en"enos de electrizacin por contacto & enla induccin de cara. Este e!ecto es creado por un ca"pointenso & se asocia a la alta densidad de cara en las

puntas.El pri"er enerador electrost'tico !ue construido por Ro(ert a"ison :an der ra en el a,o 1F61 & desde entonces nosu!ri "odicaciones sustanciales.

E/(0-,& 0 +,0 0('0 , 5,&,6*6:


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*) El que oriina laionizacin del airesituado en su partein!erior# !rente a lacorrea# con un enerador e%terno

de $olta-e *unaparato di!erenteconectado a la redeléctrica & que crea unran $olta-e+

) El que se (ase enel e!ecto deelectrizacin porcontacto. En este

"odelo el "otore%terno solo se e"pleapara "o$er la correa & la electrizacin se produce porcontacto. Pode"os "o$erlo a "ano con una "ani$ela& !unciona iual que con el "otor.

En los dos "odelos las caras creadas se depositan so(rela correa & son transportadas hasta la parte interna de lacGpula donde# por e!ecto 8arada se desplazan hasta laparte e%terna de la es!era que puede seuir anado "as

& "as hasta conseuir una ran cara.C&0-* ,:


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1) Dna es!era "et'licahueca en la partesuperior.

2) Dna colu"na aislantede apo&o que no se $e

en el dise,o de laizquierda# pero que esnecesaria para soportarel "onta-e.

3) os rodillos dedi!erentes "ateriales elsuperior# que ira li(rearrastrado por la correa& el in!erior "o$ido por

un "otor conectado asu e-e.4) os JpeinesK "et'licos *superior e in!erior+ para

ionizar el aire. El in!erior est' conectado a tierra & elsuperior al interior de la es!era.

$) Dna correa transportadora de "aterial aislante *el serde color claro indica que lle$a co"ponentes decar(ono que le har/an conductora+.

#) Dn "otor eléctrico "ontado so(re una (ase aislantecu&o e-e ta"(ién es el e-e del cilindro in!erior. En

luar del "otor se puede poner un enrana-e con"ani$ela para "o$er todo a "ano.

F%&'(&*+(,&-:Dna correa transportar la cara eléctrica que se !or"aen la ionizacin del aire por ele!ecto de las puntas del peinein!erior & de-a en la parteinterna de la es!era superior.El intenso ca"po eléctrico

que se esta(lece ente elrodillo & las puntas delJpeineK situadas a unos"il/"etros de la (anda# ionizael aire.Los electrones del peine noa(andonan el "etal peor el


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!uerte ca"po creado arranca electrones al airecon$irtiéndolo en plas"a conductor B efecto Corona B& al ser repelido por las puntas se con$ierte en $ientoeléctrico neati$o.

P*6-, 0%7,6(6:Las puntas del peine se $uel$en positi$as & las carasneati$as se $an hacia elinterior de la es!era.Dn enerador de :an der ra no !unciona en el $ac/o. Laeciencia depende de los"ateriales de los rodillos & dela correa. El enerador puedelorar una cara "'s alta de

la es!era si el rodillo superiorse cara neati$a"ente einduce en el peine caraspositi$as que crean un !uerte ca"po !rente a él &contri(u&en a que las caras neati$as se $a&an haciala parte interna de la es!era. El e!ecto es que laspart/culas de aire caradas neati$a"ente se $an alpeine & le ceden el electrn que pasa al interior de laes!era "et'lica de la cGpula que adquiere cara

neati$a.

Por el e!ecto 8arada& *que e%plica el por qué se caratan (ien una es!era hueca+ toda la cara pasa a laes!era & se repele situ'ndose en la cara e%terna.racias a esto la es!era siue car'ndose hastaadquirir un ran potencial & la cara pasa del peine alinterior.

$. PROCEDIMIENTO:A. D(ique en la "esa de tra(a-o en la posicin "'s adecuadala Haquina de i"shurst & de :an der ra.

B. E%peri"ente la interaccin entre las (arras caradas & lases!eras de tecnoport que est' suspendida en el pénduloeléctrico.

A.1 M*8%(&* , W(+09%60-:


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1) Identique las partes de las "aquinas electrost'ticas.2) ire lenta"ente la "aquina en sentido horario# los

conductores trans$ersales de(en se,alar# por arri(a#hacia la izquierda & por de(a-o# hacia la derecha# en un

'nulo de 32°# en relacin con la (arra de aisla"iento.3) Hantena el interruptor de aisla"iento a(ierto & anote lo

o(ser$ado.4) Ahora cierre el interruptor# anote lo o(ser$ado$) Conecte las (otellas Le&den# anote lo o(ser$ado. Los

pasos 2#5 & se e!ectGan irando las "ani$elas delequipo.

#) eter"ine la polaridad del enerador electrost'tico por"edio de un electroscopio. Este Glti"o se cara con unelectrodo & se toca lueo con una (arra de pl'stico

pre$ia"ente !rotada con lana# anote el sino de la cara.") Ahora acerque una l'"para de


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Descarga de puntaTablero de destellos

Clavija de conexión en pantalla de seda juego de capanas

A.2 M*8%(&* , V*& ,6 G6*


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1) Acerque cualquiera de las (arras# sin !ronteras# a laes!era de tecnoport que est' suspendida en el pénduloeléctrico.

2) 8rote la (arra de acetato con el pa,o de seda# lueo

acérquela a la es!era de tecnoport. Repita la operacin!rotando la (arra de $inilito. Anote sus o(ser$aciones.

3) Pona !rente dos es!eras de tecnoport suspendidas en lospéndulos eléctricos. A continuacin !rote la (arra de$inilito con el pa,o de lana# lueo toque a la es!era 1 & ala es!era M. Anote sus o(ser$aciones.

4) 8rote nue$a"ente la (arra de acetato con el pa,o deseda & la (arra de $inilito con el pa,o de lana & toque laes!era 1 con la (arra de acetato & a la es!eraM con la(arra de $inilito. Anote sus o(ser$aciones.

$) Asine el no"(re que usted desee a las caras eléctricaso(tenidas en el pasos 6 & 3.

#) 8rote nue$a"ente la (arra de acetato con el pa,o deseda# lueo toque la es!era 1 & la es!era M. Anote suso(ser$aciones.

") 8rote nue$a"ente la (arra $inilito con el pa,o de lana#lueo acérquela a la es!era 1 & es!era M. Anote suso(ser$aciones.

!) Acerque sin tocar la (arra de acetato a la es!era 1#si"ult'nea"ente acerque sin tocar la (arra de $inilito a

la es!era M. Anote sus o(ser$aciones.) )e nos "uestra un electroscopio# aparato que nos

per"ite o(ser$ar si un cuerpo esta electrizado o no esta.Acerque la (arra de acetato pre$ia"ente !rotada con elpa,o de seda a la es!era "et'lica del electroscopio.Anote sus o(ser$aciones.

1;) Hanteniendo cerca de la es!era "et'lica# la (arra deacetato# coloque un dedo de su "ano so(re la es!era.Anote sus o(ser$aciones.

11) Hanteniendo cerca de la es!era "et'lica la (arra deacetato# retire el dedo que ha(/a colocado so(re ella.Anote sus o(ser$aciones.

12) Retire la (arra de acetato de la $ecindad de la es!era"et'lica. Anote sus o(ser$aciones.

13) Repita los pasos # # F & 10 con la (arra de $inilito queha sido pre$ia"ente !rotada con el pa,o de lana.


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Desarrollo de la pr!ctica con el acetato, vinilito

y vidrio#. CUESTIONARIO:

1) >C?+ 7%,, %0-, ,-,6+(&*6 , 0(5& , *0 '*65*0

, *0 ,0@,6*0 , -,'&76-Pri"ero se !rota una (arra de $idrio con un pa,o. e(ido a lanaturaleza de estos dos cuerpos ser' el $idrio él que secarue positi$a"ente "ientras que el pa,o neati$a"ente.Lueo cara"os al electroscopio por contacto con la (arra de$idrio adquiriendo la cara positi$a.

Entonces acerca"os las es!eras de tecnoport a la es!era delelectroscopio & $e"os si las la"inillas se cierran *ha&atraccin# tiene cara neati$a+ o si se a(ren *ha& repulsin#tiene cara positi$a+.

2) E& *0 ,/7,6(,&'(*0 ,@,'-%**0 >C?+ 76* *7('*6 ,

76(&'(7( , 0%7,670('(?& E/7(8%,.)e podr/a aplicar en el "o"ento que intenta"os sa(er lapolaridad de la (arra de electrodos &a que ha& 6 cuerposcarados eléctrica"ente & est'n interactuando# dos con cara

neati$a & uno con cara positi$a. Entonces podr/a"osesta(lecer para la es!era del electroscopio *neati$o+ que ha&dos !uerzas so(re él# una de atraccin *electrodo positi$o+ &otra de repulsin *electrodo neati$o+.

3) >, ,/7,6(+,&- 6,*(* 0, 7%,, ,%'(6 8%, -(7

, '*65* 0, -6*0** , %& '%,67 * -6


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)/. Porque los cuerpos los pode"os carar por !rota"iento#adquiriendo a"(os di!erentes caras que lueo se pueden$ericar de qué tipo son con el electroscopioQ ta"(ién sepueden carar por contacto# adquiriendo a"(os la "is"acara *&a conocida+ & si no se conoce se puede usar el

electroscopio.

4) E&%&'(, 0 -(70 , ,,'-6(*'(?& ,/7(8%, '** '*0. ipos de electrizacin

P"# C"$T%CT"& • Dniendo un disco de co(re & otro de cinc# separados

por una placa de "ica# se produce electricidadest'tica# de sino positi$o so(re el co(re & neati$oso(re el cinc.

• Las "is"as placas# separadas por pa,os "o-ados en

aua acidulada# desarrollan electricidad din'"ica# del"is"o sino que en el e-e"plo.

P"# '#(CC()$&• 8rotando una $arilla de $idrio con un pa,o de lana# se

produce electricidad neati$a so(re el pa,o & positi$aso(re el $idrio.

• 8rotando una (arra de azu!re con un a,o de lana# sedesarrolla electricidad neati$a so(re el azu!re &positi$a so(re el pa,o.

P"# ($D*CC()$&• Hetiendo un i"'n dentro de un arrolla"iento de

ala"(re *(o(ina+# se produce so(re el ala"(re unacorriente eléctrica.

• Ho$iendo trans$ersal"ente un e%tre"o del i"'n cercade la (o(ina# ta"(ién se produce una corrienteeléctrica.

E'ECT" '"T"E+CT#(C"& • Dna célula !otoeléctrica colocada delante de un !oco

lu"inoso# trans!or"a directa"ente la luz enelectricidad.

• Las ho-as de las plantas & 'r(oles# producen una dé(ilcorriente eléctrica "ientras el sol las ilu"ina# duranteel proceso lla"ado ;!otos/ntesis;.


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P"# E+ECT#)+(-(-&• )u"eriendo una placa de car(n "ineral o de retorta

-unto a una placa de cinc# su"erida en auaacidulada# se desarrolla electricidad# de sino positi$oso(re el car(n & neati$o so(re el cinc.

• Hetiendo li"aduras de hierra en un !rasco con auaacidulada & colocando dos ca(les de co(re cerca de lasli"aduras & su"erido# ta"(ién se desarrollaelectricidad. *Estos dos e-e"plos# "e-or queeneracin eléctrica por electrlisis# es "'s correctodecir# por "ediosqu/"icos+.

E'ECT" TE#."E+CT#(C"&• La pila ter"oeléctrica de )ee(ec9# trans!or"a el calor

aplacado a $arias soldaduras de dos "etalesdi!erentes# directa"ente en electricidad.

• La e$aporacin de las aua de "ares & r/os sede"ostr que enerara electricidad# la cual sedeposita en las nu(es.

$) >P6 8%= , '%,67 9%+*& ,0 %& %,& '&%'-6 , *

,,'-6('(* E/7(8%, ,-***+,&-,.Porqué casi el 0 del oranis"o consta de aua ionizada# un(uen conductor de electricidad. e acuerdo con la

electrosiolo/a# ciencia que estudia las reacciones queproduce la corriente eléctrica# cada uno de los te-idos denuestro cuerpo reacciona cuando una descara circula por eloranis"o & los e!ectos (iolicos dependen de su intensidad.)e ha descu(ierto que las partes "'s sensi(les son la retina &el lo(o ocular# pues ante cualquier est/"ulo eléctricoproducen una sensacin lu"inosa. Le siue la lenua# la cual"aniesta un sa(or alcalino.

#) C&0(,6, 8%, * * 1 -(,&, %&* '*65* Q * * 2,0-* ,0'*65**. C&0(,6, *,+0 8%, *0 *0 -(,&,

(5%* 6*( 6 >Q%= 0%',,6)i entran en contacto la (ola M adquirir' cara & a"(os serepeler'n por ser caras del "is"o sino.Por in


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") 0%7&5* 8%, +,(*&-, *5& ,0(*6 , 9( *

,0@,6* 1 8%, '&-(,&, %&* '*65* Q 0, 7&, ,&

'&-*'- '& * ,0@,6* 2 8%, ,0-* ,0'*65** >Q%= ,0

8%, 0, 0,6*6* >C% 0,6 * '*65* 8%, *8%(,6,

, * ,0@,6* 2espués del contacto las (olas se repeler/an. La cara de laes!era M# dependiendo del ta"a,o de la es!era# ser' del"is"o sino de la es!era 1.

!) R,07,'- * * 76,5%&-* $ 0%7&5* *96* 8%, * * 1

-(,&, %& 6*( 26 * * 2 %& 6*( 6. 0( * * 1 8%,

-(,&, '&-(,&, %&* '*65* Q 0, 7&, ,& '&-*'- '& *

* 2 >C% 0,6 * '*65* 8%, *8%(,6, , * ,0@,6* 2

)I tene"os +¿q¿ co"o en el caso anterior# las caras

inducidas de la (ola (lanca se localizan en lose%tre"os# co"ola (ola (lanca es "'s pesada que la nera# ésta atraer' a lanera poniéndose en contacto# entonces la (ola (lancaceder' los electrones a la (ola nera poniéndola en equili(rio#quedando la (ola (lanca carada positi$a"ente.

) U& H,- '*65* 70(-(*+,&-, 0, *',6'* * * ,0@,6*

, %& ,,'-60'7( 0, 0,6* 8%, *0 *+(&(*0 0,

'(,66*& '%*& 0, 0(5%, *',6'*& 0(& -'*6 *

,0@,6* , 76&- *0 9H%,*0 0, *6,& >Q%= -(7 ,

'*65* -(,&, , ,,'-60'7()e sa(e que=Cuando un electroscopio se cara con un sino conocido#puede deter"inarse el tipo de cara eléctrica de un o(-eto

apro%i"'ndolo a la es!era. )i las la"inillas se separansinica que el o(-eto est' carado con el "is"o tipo decara que el electroscopio. e lo contrario# si se -untan# elo(-eto & el electroscopio tienen sinos opuestos.7as'ndose en este principio la cara del electroscopio ser'positi$a# &a que se separa al acercar el o(-eto.


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1;) Q%= @%&'(?& '%+7, *0 -,*0 , L,,& ,& *

+8%(&* , W(+09%60- ,/7(8%, ,-***+,&-,.La (otella de Le&den es un dispositi$o eléctrico realizado conuna (otella de $idrio que per"ite al"acenar caras eléctricas.

Sistrica"ente la (otella de Le&den !ue el pri"er tipo decondensador.La (otella de Le&den es un dispositi$o que per"ite al"acenarcaras eléctricas co"port'ndose co"o un condensador. La$arilla "et'lica & las ho-as de esta,o o alu"inio con!or"an laar"adura interna. La ar"adura e%terna est' constituida por lacapa que cu(re la (otella. La "is"a (otella actGa co"o un"aterial dieléctrico *aislante+ entre las dos capas delcondensador. El no"(re de condensador pro$iene de las ideasdel silo XIX so(re la naturaleza de la cara eléctrica queasi"ila(an ésta a un


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En Electrost'tica# el poder de las puntas est' relacionado conla denicin de la riidez dieléctrica. Wsta es el "a&or $alor deca"po eléctrico que puede aplicarse a un aislante sin que sehaa conductor. Este !en"eno !ue descu(ierto hace M00a,os por 7en-a"/n 8ran9lin# al o(ser$ar que un conductor con

una porcin puntiauda en su supercie# descara su caraeléctrica a tra$és del auza"iento & por lo tanto no se"antiene electrizado.Actual"ente se sa(e que esto se da de(ido que en unconductor electrizado tiende a acu"ular la cara en la reinpuntiauda. La concentracin de cara en una rein casiplana es "ucho "enor que la acu"ulacin de cara eléctricaen un saliente acentuado. e(ido a esta distri(ucin# elca"po eléctrico de las puntas es "ucho "'s notorio que el delas reiones planas. El $alor de la riidez dieléctrica del aireen la parte "'s auzada ser' so(repasado antes que en las

otras reiones# & ser' por ello que el aire se $ol$er' conductor& por all/ escapar' la cara del conductor.

13) M,&'(&,0 * +,&0 $ *7('*'(&,0 , ,8%(7 , V*&

, G6*


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ra(a-ar con cuidado con los "ateriales &a que podr/a ocurrir aloque no est' planicado.

o"ar nota sie"pre de los resultados o(tenidos & co"pararlo conlos tericos.

!. BIBLIOGRAFIA:

Hanual de la(oratorio de Electricidad & Hanetis"o B 8/sica III )ERAO B EE. 8/sica# para ciencias e inenier/a. )épti"a

edicin. 530 p'.

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