Fenómeno de atracción y repulsión electrostática en los materiales.

1. Laboratorio de Física II – Fenómenos de atracción y
repulsión eléctrica en algunos materiales.
1. Jeimy Johanna Itaz. Fundación Universitaria de Popayán. Popayán-Cauca. Ingeniería Industrial IV. Correo:
Johanna221@hotmail.com Contacto: 3107186691.
2. Freiman Yesid Ussa M. Fundación Universitaria de Popayán. Popayán- Cauca. Ingeniería Industrial IV.
Correo: freimanussa@gmail.com. Contacto: 3184971239
RESUMEN: Dentro de la práctica de laboratorio se
pretendía evidenciar y de la misma forma analizar los
fenómenos atractivos y repulsivos de los materiales, puesto
que en el campo de la física, más exactamente dentro de la
“electrostática” encontramos unos fenómenos propios de los
cuerpos, conocidos como atracción y repulsión provocados
por consecuencia de sus cargas eléctricas.
Es justamente las cargas eléctricas en equilibrio que
provocan dichos fenómenos experimentados en nuestra
práctica de análisis como en la cotidianidad; para el
desarrollo del laboratorio fue necesario utilizar materiales
como globos, papel, latas de cerveza, peine, cinta teflón,
plástico entre otros.
El procedimiento consistió en realizar tres fenómenos
atractivos y tres repulsivos con diferentes materiales
determinando el tipo de electrización.
ABSTRACT: During the lab practice it was intended to
show and in the same way analyze the attractive and
repulsive phenomena of materials, since in the field of
physics,more precisely within the "electrostatic" found some
phenomena characteristic of bodies, known as attraction and
repulsion caused by consequence of their electrical charges.
It is precisely balanced electrical charges that cause these
phenomena encountered in our practice of analysis and in
everyday life; laboratory development was necessary to use
materials like colorful balloons, paper, beer cans, comb,
Teflon tape, plastic and others.
The procedure consisted to créate three attractive and
repulsive phenomena with different materials determining
the type of electrification.
INTRODUCCION: La física en su esfuerzo por explicar
fenómenos naturales nos expone en la actualidad teorías
como son la ley de Coulomb la de Maxwell entre otras
teorías, que mediante fórmulas matemáticas explican el
comportamiento de los campos eléctricos contenidos en
todos los cuerpos.
La observación científica del fenómeno, se hizo muchos
años atrás, el matemático griego Thales de Mileto hacia los
años 600 A.C descubrió que si frotaba el ámbar con un paño
seco, se le adherían algunos materiales como el pasto seco.
A pesarde que en su época no pudo determinar el fenómeno
evidenciado, este solo fue posible plantearlo hasta el año
1660. El físico inglés William Gilbert quien continuando con
sus estudios determino la interacción ejercida entre dos
cuerpos luego de generar algún tipo de excitación lo
denomino por primera vez “electricidad”.
Fuente: Google imágenes.
Más tarde otros científicos aportarían sus conocimientos para
determinar la atracción y repulsión de los materiales: en la
actualidad se pueden abarcar desde un mismo marco teórico
contando con las “leyes de la electrostática” y las “leyes de
los fenómenos magnéticos”.
OBJETIVOS:
 Recrear con materiales comunes, fenómenos de
atracción y repulsión.
 Analizar los tipos de electrización presentados en
cada fenómeno.
 Explicar que ocurre en cada fenómeno.
 Determinar cuál es el elemento que se carga,
elementos neutros.

2. MATERIALES: Los materiales utilizados para la práctica
se relacionan a continuación:
CAN MATERIALES
1 Lapicero
1 Hoja de papel
4 Globos
1 Lata de cerveza
1 Cintateflón
1 Guante de látex/plástico.
1 Paño
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
MARCO TEORICO: La electricidad estática es un
fenómeno natural que se surge a raíz de la acumulación de
cargas eléctricas en un cuerpo, esta acumulación puede dar
lugar a una descarga eléctrica cuando dicho objeto se pone
en contacto con otro, se puede producir en el momento
cuando ciertos cuerpos de frotan uno contra el otro como un
paño seco con una pieza de ámbar, las suela de los zapatos
contra la alfombra etc.donde el proceso de frotamiento causa
que se retiren los electrones de la superficie de un material y
se reubiquen en la superficie del otro que ofrece niveles
energéticos más favorables.
La electrostática, rama de la física analiza los efectos de los
cuerpos a causa de las cargas eléctricas que cada uno posee
y las determina. La carga eléctrica es una propiedad física de
la materia, es decir que esta netamente relacionada con su
materialidad y además puede ser medible, esta propiedad es
intrínseca en algunas partículas subatómicas y se manifiesta
mediante fuerzas de atracción y repulsión. Cuando la materia
está cargada entran a influir los campos electromagnéticos
que a la misma vez son creados por ella misma. Dentro del
Sistema Internacional de Unidades la carga eléctrica se
encuentra medida por Culombios en honor al físico francés
Charles-Agustín de Coulomb, Se define como la cantidad de
carga transportada en un segundo por una corriente de un
amperio de intensidad de corriente eléctrica.
1𝐶 = 1𝐴 ∗ 𝑠
Las cargas eléctricas se presentan en dos tipos y se
denominan cargas negativas y cargas positivas, fue así como
el francés Francois de Cisternay du Fay propuso la existencia
de dos tipos de carga eléctrica y más tarde Benjamín Franklin
las clasifico planteando que cuando las cargas se encuentran
y son del mismo tipo se repelen y cuando son diferentes se
atraen. Con el advenimiento de la teoría cuántica relativista,
se pudo demostrar formalmente que las partículas, además
de presentar carga eléctrica (sea nula o no), presentan un
momento magnético intrínseco, denominado espín, que
surge como consecuencia de aplicar la teoría de la relatividad
especial a la mecánica cuántica.
La historia relata que el fenómeno fue evidenciado desde el
año 600 a. C por el matemático Thales de Mileto quien a
pesar de evidenciarlo no pudo definir en su momento el
porqué de la reacción, años más tarde surgirían aportes al
campo que permitiría al día de hoy tenerlos conceptos claros.
Aportes importantes de resaltar son los del físico alemán
Otto Von Guericke quien creo la primera máquina
electrostática capaz de producir y almacenar energía
eléctrica estática por rozamiento. Por otro lado están Ewald
Jürgen Von Kleist y Pieter Van Musschenbroeck quienes
construyeron los primeros condensadores en la Universidad
de Leiden.
Años más tarde el físico francés Charles Coulomb publicó
un tratado en el que se describían por primera vez y
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, hoy
en día estos planteamientos los encontramos como la famosa
“ley de coulomb”.
Fuente: Google imágenes.
Dentro de los materiales encontramos que no todos se
comportan de la misma manera en el momento de recibir una
carga eléctrica, por ejemplo una varilla metálica sostenida
con la mano y frotada con la piel no resultara cargada, pero

3. si realizamos el mismo procedimiento sosteniéndola
mediante un mango de plástico o de vidrio sin tener contacto
alguno con el metal encontraremos que se electrifica. La
explicación de este conocido fenómeno se debe a que las
cargas pueden moverse libremente entre el metal y el cuerpo
humano, lo que las descargaría en cuanto se produjeran,
mientras que el vidrio y el plástico no permiten la circulación
de cargas porque aíslan eléctricamente la varilla metálica del
cuerpo humano.
Entonces, se debe a que en ciertos materiales como los
metales, los electrones más alejados de los núcleos
respectivos adquieren fácilmente libertad de movimiento en
el interior del sólido,estos electrones libres son las partículas
que transportarán la carga eléctrica, materiales conocidos
comúnmente como conductores eléctricos cuya resistencia al
paso de la electricidad es muy baja como el cobre (Cu), el
oro (Au), el hierro (Fe), la plata (Ag) el aluminio (Al) y sus
aleaciones, también hay otros materiales no metálicos que
poseen la propiedad de conducir la electricidad como el
grafito o las disoluciones o soluciones salinas en ejemplo el
agua del mar.
Por el lado opuesto encontramos materiales en los que los
electrones están firmemente unidos a sus respectivos átomos,
en consecuencia,estas sustancias no poseen electrones libres
y no será posible el desplazamiento de carga a través de ellos
si depositamos una carga eléctrica, la electrización se
mantiene localmente, estos materiales se conocen como
aislantes o dieléctricos, el vidrio y los plásticos son ejemplos
típicos.
Tipos de electrización: cuando a un material se le dota de
propiedades eléctricas se le conoce como acción de
electrizar, entonces si ponemos en contacto un cuerpo
cargado eléctricamente con otro en estado neutro vamos a
trasmitir esas propiedades al segundo material.
Existen tres tipos de electrización, entre ella tenemos la
producida por frotamiento.
Fuente: Imagen de la página web http://www.etitudela.com/
Producida por efecto de fricción, en esta acción se pierden y
se ganan electrones, pero el número de electrones cedidos
por uno de los cuerpos en contacto es igual al número de
electrones aceptado por el otro, de ahí que en conjunto no
hay producción ni pérdida de carga eléctrica.
Otro tipo de electrización es la producida porconducción,en
Fuente: Imagen de la página web http://www.etitudela.com/
esta dos materiales entran en contacto cediendo electrones de
manera que se puede demostrar que se están cargando
eléctricamente solo con tocarse.
La electrización por inducción se produce cuando dos super-
Fuente: Imagen de la página web http://www.etitudela.com/
ficies o materiales se cargan eléctricamente sin necesidad de
tener contacto, efecto de las fuerzas eléctricas debido a que
esas se ejercen a distancia.
PROCEDIMIENTO 1:
Fenómeno de atracción eléctrica N° 1: en el primer
experimento, tomamos unas tijeras y cortamos trocitos de
papel de color, a la mano llevamos un esfero que frotamos
ligeramente con un paño seco y meticulosamente acercamos
el esfero a los trozos de papel obteniendo la siguiente
reacción:
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
EXPLICACIÓN: Al frotar el esfero que es de material
plástico con el paño de lana, el esfero queda cargado
negativamente (Electrización por frotamiento), lo que
estamos haciendo en realidad es que mediante la accion de

4. frotar, algunos electrones (cargas negativas) del paño pasan
hacia la superficie del esfero, entonces cuando acercamos el
esfero al papel cortado en trozos, que se encuentra en estado
neutro,este se carga positivamente sin necesidad de contacto
(Electrización por inducción) y la fuerza eléctrica atractiva
entre cargas de distinto signo hace que los trozos de papel se
adhieran al material frotado.
Fenómeno de atracción eléctrica N° 2: En nuestro segundo
experimento reemplazamos el esfero porun globo inflado, el
cual es frotado con un paño seco y acercado a los trocitos de
papel previamente cortados, obteniendo una reacción de
atracción ente los dos materiales.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
EXPLICACIÓN: En nuestra segunda práctica cambiamos
el esfero por el globo, ya sabemos que el material con el cual
se encuentran fabricados la mayor parte de los globos, es
fácil de electrizaren. Tomando el globo que se encuentra en
estado neutro lo frotamos con un paño seco (Electrización
por frotamiento) cediendo algunos electrones al material
para cargarlo de manera negativa.
Cuando lo acercamos a los trozos de papel cortado que está
en un estado neutro por acción de (Electrización por
inducción), el papel se carga positivamente, provocando una
reacción de atracción entre los dos materiales.
Fenómeno de atracción eléctrica N° 3: Para el siguiente
experimento se usó un globo inflado y una lata de cerveza
reciclable, de la misma forma que en la práctica anterior, se
frota el globo con un paño seco y luego de cargar el material,
se acerca a una lata de cerveza vacía, la cual reacciona de
forma atractiva hacia el globo.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
EXPLICACIÓN: la lata de cerveza al ser de aluminio, que
es un metal, está formada por muchos átomos que contienen
cargas positivas conocidos como protones y negativas como
son los electrones, repartidas uniformemente por todo el
material, formando un estado de neutralización; cuando
cargamos el globo de manera negativa y lo acercamos a la
lata los electrones del globo repelen a los electrones de la
lata, de modo que en la parte de la lata cercana al globo habrá
un exceso de cargas positivas (Electrización por inducción)
y en el lado contrario de cargas negativas. Es asíque mientras
la lata gira sobre el lado de cargas positivas se verá atraído
hacia el globo y en el lado contrario generara una repulsión.
PROCEDIMIENTO 2:
Fenómeno de repulsión eléctrica N° 1: Para provocar un
fenómeno de repulsión eléctrica, tomamos en el primer caso
dos globos inflados y los amarramos con un pedazo de
cuerda, de manera que queden colgando.

5. Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
Una vez amarrados, marcamos el lado del globo por el cual
se ejercerá la acción frotamiento; finalmente una vez
cargados los dos materiales se intenta unir los objetos.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
EXPLICACIÓN: Como ya se mencionó en el marco teórico
Toda la materia está formada por átomos, que tienen
protones (cuya carga eléctrica es positiva) electrones (con
carga eléctrica negativa) y neutrones (sin carga eléctrica).
Las cargas de diferente signo se atraen y las del mismo signo
se repelen. Normalmente, los átomos tienen los mismos
protones que electrones, por lo que las cargas positivas y
negativas se compensan y vuelve eléctricamente neutro al
átomo. Los globos,en su estado natural, no se alteran ante la
presencia de otros cuerpos pero cuando electrizamos el globo
al acercarlo a otro globo las cargas eléctricas de este último
se alteran.
Aunque sigue siendo eléctricamente neutro, las cargas
negativas se alejan lo máximo posible del primero ,
desplazándose hacia la otra cara del segundo globo. Como
consecuencia, las cargas positivas de segundo globo se
quedan en la cara más cercana al primer globo, cargado
negativamente.
Este fenómeno es idéntico al que sucede cuando acercamos
la mano: los electrones se desplazan hacia zonas más
favorables, por lo que la zona más próxima al globo tiene
más cargas positivas generando la fuerza que desplaza el
globo. Sin embargo, si frotamos los dos globos, ambos
quedan cargados negativamente. Por lo tanto, los globos se
repelen por tener los dos más cargas eléctricas negativas que
positivas.
Fenómeno de repulsión eléctrica N° 2: En la segunda
práctica para recrear un fenómeno repulsivo tomamos como
materiales un guante plástico y un pedazo de cinta Teflón, la
cual es tomada en la mano colgando un lado simétricamente
del otro, con la otra mano se frota juntamente los dos lados
de la cinta de arriba abajo, encontrando que las cintas tienden
a separarse de forma opuesta, cuando se las libera de la
fricción.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno.

6. EXPLICACIÓN: dentro de nuestra práctica tomamos un
pedazo de cinta teflón y la comenzamos a frotar con un
guante de plástico, en esta accion estamos haciendo uso de la
(electrización por frotamiento), como las dos cintas
adquieren carga negativa luego de recibir los electrones del
guante de plástico, tienden a separarse de forma opuesta
debido a que ambas cintas están electrizadas negativamente
cumpliendo una de las leyes de la electrostática.
Fenómeno de repulsión eléctrica N° 3: finalmente
concluyendo con nuestro tercer ejercicio de repulsión
eléctrica, tomamos un esfero y lo frotamos con un paño seco,
luego lo acercamos a una corriente de agua mínima,
preferiblemente el grifo de la cocina porque es más alto y se
puede contemplar con mayor precisión el fenómeno.
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno
Fuente: Estudiantes del programa Ingeniería Industrial IV, Nocturno
EXPLICACIÓN: dentro de nuestra práctica encontramos
que al frotar el esfero con el paño los electrones son
transferidos desde el paño al globo (electrización por
frotamiento), al frotarse muchas veces el globo queda
cargado de electrones. El agua del grifo esta en neutro, es
decir con la misma cantidad de cargas positivas y negativas.
Al acercar el globo cerca del agua este empuja a los
electrones,dejando una zona de carga positiva que es atraído
por el globo mientras que la otra zona repele por estar en
negativo.
CONCLUSIONES.
1. La materia contiene dos tipos de cargas eléctricas
denominadas positivas y negativas. Los objetos no
cargados poseen cantidades iguales de cada tipo de
carga.
2. Cuando un cuerpo se frota la carga se transfiere de
un cuerpo al otro, uno de los cuerpos adquiere un
exceso de carga positiva y el otro un exceso de
carga negativa. En cualquier proceso que ocurra en
un sistema aislado la carga total o neta no cambia.
3. Los objetos cargados con carga del mismo signo, se
repelen.
4. Los objetos cargados con cargas de distinto signo,
se atraen.
BIBLIOGRAFIA:
o https://es.wikipedia.org/wiki/Electrost% C3% A
1tica#Desarrollo_hist.C3.B3rico.
o https://www.youtube.com/watch?v=RmakP0vg
kro
o http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principi
osdelaelectricidad/cargaycampoelectricos/conte
nidos/01d56993080930f36.html