Informe 1 f3

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FÍSICA III
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 01.
TÍTULO: KIT PARA EXPERIMENTOS ELECTROSTÁTICOS
EXPERIMENTO Nº01:
PRODUCCIÓN DE CARGA ELÉCTRICA POR CONTACTO
I. OBJETIVOS
1.1. Producir carga eléctrica sobre una varilla de vidrio orgánico por
frotamiento.
1.2. Estudiar y mostrar los efectos que producen los cuerpo cargados
eléctricamente (interacción eléctrica).
II. MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL
Consideremos un experimento simple en el que interviene la atracción eléctrica.
Una barra de plástico se frota con un trozo de piel y se suspende de una cuerda que
puede girar libremente. Si aproximamos a esta barra, una segunda barra de plástico,
frotada también con piel, observamos que las barras se repelen entre sí tal como se
muestra en la Fig. 01. El mismo resultado se obtiene si repetimos el mismo
experimento con dos barras de vidrio que han sido frotadas con seda. Sin embargo
si utilizamos una barra de plástico frotada con piel y una varilla de vidrio frotada con
seda, observamos que las barras se atraen entre sí.
Al frotar el plástico con piel o el vidrio con seda, estas sustancias se “electrizan”
o “cargan”. Repitiendo este mismo experimento con diversos tipos de materiales
encontramos que todos los objetos cargados pueden clasificarse en dos grupos:
aquellos que se cargan como la barra de plástico frotada con piel y los que se cargan
como la varilla de vidrio cuando se frota con seda. Benjamín Franklin (1706-1790)
sugirió que todo cuerpo posee una cantidad “normal” de electricidad y cuando dos
objetos se frotan entre sí parte de la electricidad se transfiere de un cuerpo hacia
otro; así pues, uno tiene un exceso y el otro un déficit de carga de valor igual. Al tipo
de carga adquirida por una barra de vidrio frotada con un paño de seda le llamó
carga positiva, lo cual significaba que el paño de seda adquiría una carga negativa
de igual magnitud. Por otro lado al tipo de carga que aparecía en el plástico al ser
frotado con piel se le llamó carga negativa y la piel adquiría una carga positiva.
Como vimos en nuestro experimento, dos objetos que poseen el mimo tipo de carga,
es decir, dos cuerpos ambos positivos o ambos negativos se repelen entre sí,
mientras que si transportan cargas opuestas se atraen entre sí.
Se sabe ahora que cuando el vidrio se frota con un paño de seda se transfieren
electrones del vidrio a la seda y por tanto, ésta adquiere un número en exceso de

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electrones y el vidrio queda con un déficit de electrones, Según la clasificación de
Franklin, que todavía tiene vigencia, la seda se carga negativamente, y el vidrio
positivamente.
Ahora sabemos que la materia está formada por átomos eléctricamente neutros.
Cada átomo posee un pequeño núcleo que contiene protones cargados
positivamente y neutrones sin carga y rodeando al núcleo existe un número igual de
electrones cargados negativamente. El protón y el electrón son partículas muy
distintas. Así la masa del protón es aproximadamente 2000 veces mayor que la del
electrón. Sin embargo, sus cargas son exactamente iguales pero de signos
opuestos. La carga del protón es e y la del electrón es –e, siendo e la unidad
fundamental de la carga. Todas las demás cargas se presentan en cantidades
enteras de la del electrón. Es decir, la carga está cuantizada. Toda carga Q
presente en la naturaleza puede escribirse en la forma:
Q=±N.e (1)
Donde N es un número entero y/e es la carga del electrón.
Cuando dos cuerpos están en íntimo contacto, como ocurre al frotarles entre sí,
los electrones se transfieren de un cuerpo a otro. Un objeto queda con un número
en exceso de electrones y se carga por tanto, negativamente y el otro queda con un
déficit de electrones quedando cargado positivamente. Durante este proceso la
carga no se crea sino se transfiere de un cuerpo a otro. La carga neta del sistema
es cero. Es decir la carga se conserva.
(a) (b)
Fig. 1. a) Dos objetos con cargas de signo opuesto se atraen;
b) Dos cuerpos con cargas del mismo signo se repelen
En 1909, Robert Millkan (1886 - 1953), demostró que la carga eléctrica esta
cuantizada, es decir, que siempre se presenta en la naturaleza como un múltiplo

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entero de la unidad fundamental de la carga eléctrica del electrón /e/ = 1.60219 x
10-19 C. entonces podemos escribir: q = Ne, donde n es un numero entero.
Los conductores son materiales en los cuales las cargas eléctricas se
mueven libremente por todo su volumen, mientras que los aisladores o malos
conductores son aquellos en los cuales sus cargas eléctricas no se mueven con
facilidad. Cuando estos materiales son cargados por frotamiento, solo el área que
se frota se carga y esta no se mueve en otras regiones del material. En cambio
cuando un conductor es cargado en una pequeña región, la carga eléctrica se
distribuye sobre toda la superficie del conductor.
III. MATERIALES Y EQUIPOS
3.1. Una varilla de vidrio orgánico.
3.2. Dos varillas de plástico.
3.3. Un trozo de seda.
3.4. Una plataforma giratoria con soporte.

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3.5. Electroscopio
IV. METODOLOGÍA
A. PRODUCCIÓN DE UNA CARGA POSITIVA Y NEGATIVA
a) Limpiar las superficies de la varilla de vidrio y el electroscopio
b) Disponga el equipo como se muestra en la guía
c) Acerque la varilla sin frotar al electrodo del electroscopio
d) Luego frote la varilla con la tela de seda y acerque nuevamente la varilla
de vidrio al electrodo central

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e) Registre sus observaciones. Para descargar el electroscopio toque con
un dedo el electrodo central
f) Repita los pasos anteriores con la varilla de plástico frotada con seda
g) Repita los pasos anteriores con la varilla de acrílico frotada con seda
B. DETERMINACIÓN DEL TIPO DE CARGA QUE Y TIENE UN CUERPO
a) Se toma como carga positiva aquella que aparece en el vidrio cuando
esta frotada con seda. Dicha carga ha sido transferida al electroscopio
quedando como se muestra en la guía.
b) Se frota vigorosamente la varilla de plástico con la lanilla y se acerca sin
tocar hacia la esfera del electrodo central. En caso de que las lanillas del
electroscopio se abriesen más, la varilla de plástico tendrá la misma
carga del electroscopio. En caso contrario la varilla tendrá signo
contrario.
c) Repita los pasos anteriores para la varilla de acrílico.
C. ATRACCIÓN Y/O REPULSIÓN ELÉCTRICA
a) Friccionar fuertemente la varilla de plástico a con la tela de seda y luego
colocarlo en la plataforma giratoria con soporte, como se muestra en la
Figura 3. ubicar su centro de gravedad y permitir que gire libremente.
b) Friccionar la varilla de plástico con la tela de seda y luego acercarlo a la
varilla de plástico colocada en la plataforma giratoria. Hacer girar la varilla
A en varias vueltas.
c) Friccione fuertemente con la tela de seda a la varilla de vidrio (C), luego
acercarlo a la varilla A haciéndola girar varias vueltas. Evite tocar con la

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varilla de vidrio a la varilla de plástico mientras gira; ésta debe ser guiada
por la varilla de vidrio.
d) Repita el procedimiento anterior combinando las varillas A, B y C.
V. CÁLCULOS Y RESULTADOS
A. Producción de una carga positiva y negativa
5.1. Al acercar la varilla de vidrio sin frotar al electroscopio ¿Qué
ocurre con las laminillas del electroscopio? ¿Que implica esto?
No ocurre nada, pues el vidrio y el electroscopio forman un sistema de
Qn=0.
5.2. Al acercar la varilla de vidrio previamente frotada con seda al
electroscopio sin tocarlo. ¿Qué ocurre con las laminillas del
electroscopio? ¿Ha adquirido alguna propiedad la varilla de
vidrio?
Existe una ligera separación entre las laminillas, podemos decir que la
varilla de vidrio tiene una misma carga que la del electroscopio
5.3. ¿Qué sucede con las laminillas del electroscopio cuando Ud.
Toca la esfera central?
En esta ocasión hay una separación en las laminillas más visible pues
no solo se acercó la varilla si no que se rozó.

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5.4. ¿Cuáles fueron sus observaciones con las varillas de plástico y
acrílica siguiendo los pasos anteriores?
- Con la varilla de plástico la intensidad en cada observación fue
diminuta comparada con la del vidrio
- Con la varilla de acrílico por el contrario los resultados fueron más
eficientes.
B. Determinación del tipo de carga que y tiene un cuerpo
5.1. Tomando como referencia la carga del vidrio cuando se frota con
seda ¿Qué tipo de carga adquiere la varilla de vidrio?
Carga positiva
5.2. ¿Qué tipo de carga adquiere la varilla de acrílico?
Carga negativa
C. Atracción y/o repulsión eléctrica
5.1. ¿Por qué al acercarse la varilla B cargada a la varilla A, también
cargada, ésta es atraída? ¿Por qué gira la varilla A?
Al acercarse la varilla B a la Varilla A estas cargadas, por ser del
mismo material se cargan del mismo signo teniendo cargas negativas,
estas se repelan. La varilla A gira por que hay una fuerza
electrostática de repulsión que el acercar la varilla B ésta gira.
5.2. ¿Giraría la varilla A descargada al acercársele la varilla B
cargada? ¿Por qué?
Si , la varilla A giraría aunque esté descargada porque la varilla B al
estar cargada y ser acercada a las cargas de A se ordenan (por
inducción) todos las cargas positivas se van al extremo donde está
cerca la varilla B y por lo tanto ésta la atrae haciéndola girar.
5.3. ¿Qué sucede si se toca la varilla A cargada con la varilla B,
también cargada? Explique el fenómeno.
Si ambas varillas están cargadas y se tocan entonces si hay una cierta
diferencia de carga estas se transfieren cargas para uniformalizar sus
cargas por que las cargas se conservan por lo tanto cada varilla
mantendría su carga (negativa) y al acercarse estos se repelen
girando la varilla A.
5.4. Responda las preguntas anteriores si usamos las varillas A y C.

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Como la varilla de vidrio C al frotarla se carga positivamente; y la varilla
de plástico se carga negativamente, entonces para los tres casos la
varilla A atrae a la varilla C por tener cargas opuestas en signo.
5.5. ¿Es posible cargar un alambre conductor? Si es posible describa
el método.
Si es posible cargar un alambre conductor, y se realiza: “Frotamos
una varilla de vidrio o plástico cualquiera con un paño de seda de
esta manera estamos cargando la varilla, para esto el alambre
conductor debe estar en la plataforma giratoria; luego acercamos la
varilla al alambre conductor sin tocarla y el alambre quedará cargado
por inducción”.
5.6. ¿Qué sucede cuando toca con la mano la región de la varilla
cargada? Explique.
Cuando se toca una varilla cargada, con la mano, ésta se descarga
instantáneamente, ya que nuestro cuerpo hace las veces de un
conductor de electrones; y se transfiere espontáneamente las cargas
para neutralizar la varilla. Si a una varilla cargada se le toca esta
varilla se neutraliza porque nosotros podemos donar electrones o
neutrones; por lo tanto; la varilla si necesita uno de ellos al estar en
contacto lo transferimos uno de ellos lo que necesite.
VI. CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
6.1. CONCLUSIONES
6.1.1. La fuerza de repulsión y atracción se demuestran en estos
experimentos.
6.1.2. Un cuerpo que se encuentra descargado puede ser cargado por
inducción al acercársele otro cargado, sin tocarse.
6.1.3. Se produjo una carga eléctrica a la varilla de vidrio por medio del
frotamiento esto fue lo que hace a la varilla A.
6.1.4. Se puede diferenciar las cargas de cada varilla por el frotamiento
de uno de ellos o de ambos donde la repulsión o la atracción
según el material estudiado.
6.2. SUGERENCIAS
6.2.1. Recomendamos utilizar la varilla de vidrio con sumo cuidado,
además de todos los materiales que se utilizaron a lo largo del
experimento.
6.2.2. Sugerimos frotar las varillas correspondientes con la tela de seda
o lanilla en un solo sentido pues si no se corre el riesgo de no
adquirir los resultados esperados

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EXPERIMENTO Nº02:
INDUCCIÓN ELECTROSTÁTICA
I. OBJETIVOS
1.1. Verificar el fenómeno de inducción electrostática.
1.2. Describir y fundamentar las distintas interacciones entre cuerpos
electrizados y no electrizados.
Existe un método simple y práctico de cargar un conductor aprovechando el
movimiento de los electrones libres en un metal. Como se indica en la Fig.01
tenemos dos esferas metálicas sin cargar en contacto. Al acercar a una de las
esferas una barra cargada, los electrones libres de una esfera fluyen de una esfera
a la otra. Si la barra está cargada positivamente, atrae a los electrones cargados
negativamente y la esfera más próxima a la barra adquiere electrones de la otra. La
esfera más próxima adquiere carga negativa y la más alejada carga positiva (Fig.
1a). Si las esferas se separan antes de retirar la varilla (Fig. 1b), quedarán con
cargas iguales y opuestas (Fig. 1c). Un resultado semejante se obtiene con una
barra cargada negativamente, la cual hace que los electrones pasen de la esfera
más próxima a la que está mas alejada. Este proceso se llama inducción
electrostática o carga por inducción. Si un conductor esférico cargado se pone
en contacto con una esfera idéntica sin carga, la carga de la primera esfera se
distribuye por igual en ambos conductores. Si ahora se separa las esferas entonces,
cada una de ellas quedará con la mitad del exceso de carga originalmente en la
primera esfera.
Fig.01. Carga por inducción. a) Esferas en contacto cerca de una barra
cargada positivamente. b) esferas separadas en presencia de la varilla
cargada. c) Al quitar la barra las esferas quedan cargadas con cargas iguales
y opuestas

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La propia tierra constituye un conductor que para muchos propósitos puede
considerarse como infinitamente grande. Cuándo un conductor se pone en contacto
con la tierra se dice está conectado a tierra. Esto se representa esquemáticamente
mediante un cable de conducción que termina en unas pequeñas líneas horizontales
como se indica en la Fig.02. Es posible usar tierra para cargar un conductor por
inducción. En la Fig.1a se muestra una esfera conductora descarada, en la fig. 2b
se acerca una barra cargada negativamente a una esfera conductora sin carga. Los
electrones son repelidos ubicándose en el extremo derecho de la esfera, dejando el
extremo cercano con carga positiva. Si se conecta a tierra la esfera con la barra
cargada presente, aquella adquiere una carga opuesta a la de la barra, ya que los
electrones se desplazan a través de hilo conductor hacia la tierra como se muestra
en la Fig. 2c. La conexión a tierra se interrumpe antes de retirar la barra para
completar la carga por inducción (Fig. 2d).
Retirando entonces la barra, la esfera queda cargada positivamente (Fig. 2d).
Fig. 02 Electrización por inducción utilizando conexión a tierra. (a) Esfera
metálica inicialmente descargada; (b) acercamiento de la barra inductora
hacia la esfera para producir la polarización; (c) Conexión de la esfera con la
tierra mediante un hilo conductor (los electrones viajan a tierra); (d) retiro de
la conexión a tierra en presencia del inductor, (e) Esfera conductora cargada
positivamente.
Se ha demostrado experimentalmente que la carga eléctrica al ser depositada
sobre un conductor se redistribuye dirigiéndose a la superficie exterior del
conductor. Esta carga eléctrica se concentra en mayor cantidad en las partes
puntiagudas del conductor cargado a tal punto que pueden escapar a través de ella,
produciéndose una chispa eléctrica.
3.1. Una placa cuadrada de vidrio orgánico (22.0 x 22.0 cm2).
3.2. Una placa de aluminio redondo con tornillo.

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3.3. Un tubo pequeño de neón.
3.4. Una barra cilíndrica de plástico (negro) con tuerca.
3.5. Tela de seda.
IV. METODOLOGÍA
a) Entornillar el manubrio plástico a la placa circular de aluminio.
b) En primer lugar, frotar la superficie superior de la torta de resina o de la lámina
de aislante (acrílico) con una piel de gato o conejo o con un tejido de lana, a fin
de que la superficie quede cargada negativamente por fricción (figura 03a). Evite
el contacto físico de la zona frotada.
c) Una vez que el aislante está cargado, acerque el disco de aluminio
sosteniéndolo por el mango aislante (figura 03b) hacia la placa aislante (se
recomienda hacer contacto para que la electrización en la placa circular por
inducción sea más efectiva). Puede colocarse firmemente el disco de metal
sobre la lámina aislante frotada
d) Sostener con la otra mano, el tubo de neón y ponerlo en contacto con la placa
de aluminio (en caso no disponga del tubo de neón, toque con el dedo la parte
supero del disco de aluminio). Se notará que el tubo de neón relampaguea
instantáneamente debido al flujo de carga eléctrica; ver Fig. 03c.

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e) Separar el tubo de neón y posteriormente la placa de aluminio, quedando está
cargada positivamente como se muestra en la Fig. 03d.
f) Una vez separada la placa de aluminio, conecte con el tubo de neón, ahora
nuevamente el tubo de neón relampagueará, indicando que existe nuevamente
flujo de carga tal como se muestra en la Fig. 03e.
g) Repetir el experimento (cuantas veces sea necesaria) para verificar el proceso
de inducción.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Fig. 03. Esquema de electrización por inducción
h) Existe otra forma como demostrar que la lámina de aluminio se carga. Al
colocar la placa metálica sobre la superficie cargada se induce carga de signo
contrario en la parte de la placa más próxima a la superficie, con carga del mismo
signo en la parte superior. Si con la ayuda de un conductor, la parte superior de
la placa se descarga, queda una carga neta sobre la placa de signo contrario al
de la superficie. Esta carga se puede transportar si la placa está dotada de un
mango aislante (véase la figura 04)

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Fig. 04. (a) Cargando el electróforo de Volta (b) Mostrando que la placa
metálica está cargada
5.1. Explique el proceso físico por el cual se carga la placa metálica
circular de aluminio.
Cuando frotamos la placa de vidrio con seda existe un traslado de
electrones del vidrio a la tela, afirmando que la placa de vidrio está
cargada positivamente; luego al acercar la placa de aluminio circular a
la placa, esta se carga negativamente en la cara adjunta pues los
electrones negativos de la placa de aluminio son atraídas por los
electrones positivos creados de la placa de vidrio.
5.2. Indique el tipo de carga que se induce en la placa metálica en
ambas caras y donde se debe ubicar dicha carga. ¿Qué sucedería si
usted toca la placa metálica con su mano? Explique.
Cuando aceramos la placa metálica circular de aluminio a la placa de
vidrio orgánico (frotada y con carga positiva), entonces la cara más
cercana al vidrio tendrá un exceso de electrones, mientras que la cara
más alejada de la placa de vidrio obtendrá un exceso de cargas
positivas. Las cargas de la placa circular de aluminio se encuentran
distribuidas uniformemente en su superficie. Al tocar la placa de
aluminio con la mano, ésta se descarga, es decir que la placa de
aluminio ganará electrones en su superficie superior hasta que sea
neutra.

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5.3. Explique por qué relampaguea el tubo de neón al ponerlo en
contacto con la superficie de la placa metálica.
Los tubos de neón relampaguean porque es estar en contacto en la
parte superior de la placa que se encuentran las cargas positivas y
nosotros que lo sostenemos del otro extremo donamos cargas
negativas el estar en contacto hay un flujo de cargas distintas por los
extremos, esto es lo hace relampaguear el tubo de neón.
Después que las cargas del disco se a uniformizado (cargas
negativas) al ponerlo en contacto con el tubo de neón esté le dona sus
cargas y el extremo como está en contacto con nosotros que dona
cargas positivas es por eso que relampaguea.
5.4. ¿Cómo debe ser la distribución de carga en un conductor aislado
puntiagudo?
Al cargar un conductor, la distribución de la carga es en toda la
superficie del conductor, entonces habrá mayor concentración de
cargas positivas o negativas en las puntas del conductor.
6.1. CONCLUSIONES
6.1.1. Se llego a comprobar el fenómeno de inducción porque
después de frotar el vidrio se carga positivamente y el estar en
contacto con la placa de aluminio esté queda inducido o sea sus
moléculas se ordenan.
6.1.2. Cuando los cuerpos son frotados por lana y/o seda ganan
electrones y el otro lo pierden cargas positivas y negativas
respectivamente.
6.1.3. Las cargas de un objeto están distribuidas uniformemente en su
superficie debido a las fuerzas repulsivas entre las cargas de
mismo signo.
6.1.4. Cuando un objeto se carga por inducción el signo del objeto que
se utilizó para cargarlo es opuesto, además éste objeto no pierde
su carga.
6.1.5. Cuando se cargar un objeto por inducción se transfieren cargas
de forma indirecta.
6.1.6. Un aislante como el plástico se carga solo en el área de
frotamiento.
6.2. SUGERENCIAS
6.2.1. Tocando el disco con un dedo se puede descargar una de sus
caras cargadas por inducción.
6.2.2. Para comprobar que el disco está cargado, basta acercarlo a un
péndulo simple o a un electroscopio.

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EXPERIMENTO Nº3:
LÍNEAS DE CAMPO ELÉCTRICO
I. OBJETIVOS
1.1. Mostrar la configuración de las líneas de fuerza del campo eléctrico de
un objeto cargado, dos objetivos con igual carga y dos objetos con
distintas carga.
Experimentalmente se ha demostrado que existen dos tipos de carga eléctrica,
una llamada carga positiva y la otra llamada carga negativa. Asimismo se ha
comprobado que cargas de igual signo se repelen y cargas de distinto signo se
atraen.
El espacio que le rodea a una carga eléctrica se llama campo eléctrico y este
nos permite medir los efectos que ejerce dicha carga sobre sus alrededores. Un
concepto muy útil introducido por Michael Faraday para visualizar la configuración
de un campo eléctrico es el de líneas de campo eléctrico y líneas de fuerza.
Es posible conseguir una representación gráfica de un campo de fuerzas
empleando las llamadas líneas de fuerza. Son líneas imaginarias que describen, si
los hubiere, los cambios en dirección de las fuerzas al pasar de un punto a otro.
En el caso del campo eléctrico, puesto que tiene magnitud y sentido, se trata de
una cantidad vectorial, y las líneas de fuerza o líneas de campo eléctrico indican las
trayectorias que seguirían las partículas positivas si se las abandonase libremente
a la influencia de las fuerzas del campo.
El campo eléctrico será un vector tangente a la línea de fuerza en cualquier punto
considerado.
Una carga puntual positiva dará lugar a un mapa de líneas de fuerza radiales,
pues las fuerzas eléctricas actúan siempre en la dirección de la línea que une a las
cargas interactuantes, y dirigidashacia fuera porque las cargas móviles positivas se
desplazarían en ese sentido (fuerzas repulsivas). En el caso del campo debido a
una carga puntual negativa el mapa de líneas de fuerza sería análogo, pero dirigidas
hacia la carga central. Como consecuencia de lo anterior, en el caso de los campos
debidos a varias cargas las líneas de fuerza nacen siempre de las cargas positivas
y mueren en las negativas. Se dice por ello que las primeras son «manantiales» y
las segundas «sumideros» de líneas de fuerza.
Las líneas de fuerza permiten visualizar la distribución del campo eléctrico
alrededor de una carga o de una distribución de carga.

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Las líneas de fuerza del campo eléctrico se dibujan teniendo en cuenta los
siguientes criterios:
1. Las líneas de fuerza salen de las cargas positivas y entran a las cargas
negativas.
2. El vector campo eléctrico E está dirigido a lo largo de la tangente a cualquier
punto de la línea de fuerza.
3. Donde las líneas de fuerza estén más juntas, la intensidad del campo
eléctrico es más intenso.
4. Las líneas de fuerza de campo eléctrico nunca se cruzan.
Para el caso de cargas puntuales, las líneas de fuerza son radiales (Figura
1b). Para un radio r constante medido desde la carga a un punto P, el campo
eléctrico será constante. Para el caso de un dipolo eléctrico, sistema formado por
dos cargas de igual magnitud pero de signo contrario, las líneas de fuerza salen de
las cargas positiva y van a la carga negativa (Figura 2a).
El mismo número de líneas de fuerza que emerge de la carga positiva llega
a la negativa.
En la Figura 2b, se muestra las líneas de fuerza de dos cargas positivas de
igual magnitud. Las líneas divergen al llegar al eje de simetría, indicando la
repulsión.

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3.1. Dos plumeros electrostáticos.
3.2. Una varilla de vidrio y un trozo de seda.
3.3. Cables de conexión.
3.4. Una máquina de Winshurst.
3.5. Un acelerador de Van de Graaff

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IV. METODOLOGÍA
Descripción del equipo: Consiste en una barra aislante, dentro de la cual se
inserta la barra metálica, en cuyo extremo se fijan mediante tuercas y tornillos, dos
laminas metálicas redondas montadas, las cuales presionan a muchos hilos de seda
dejándolos colgados.(Figura 3a)
a) Cargar la varilla de vidrio y luego tocar la barra metálica del plumero
electrostático. Realizar este procedimiento varias veces, hasta que los hilos
se abran como se muestra en la Figura 3b. Anote lo que observa.
b) Descargue el plumero tocándolo con la mano.
c) Cargar dos varillas, una de vidrio y otra de plástico, y luego cargas a los
plumeros electrostáticos con distinta carga, hasta que sus hilos se levanten
en punta. (Figura 3c). Luego acercarlos, pero evitando ponerlos en contacto.
Anote lo que observa.
d) Repetir el paso anterior cargando los dos plumeros electrostáticos con igual
carga (Figura 3b)
e) Usando la máquina de Wimshurt se puede tener un mejor resultado. En este
caso, con un alambre se conecta un electrodo de esta máquina al soporte
metálico del plumero; luego se le carga haciendo rotar el manubrio de la
máquina de Wimshurt.(Figura 4a)
f) Para demostrar las líneas de fuerza de los objetos con distinta carga, se
colocan los dos plumeros en una mesa ubicados a distancia de 10 a 15 cm,
y se les conecta mediante un alambre con los electrodos de la máquina de
Wimshurt. Observe el fenómeno. (Figura 4b)
g) Para demostrar las líneas de fuerza de dos objetos que tienen la misma
carga, se procede como en el paso anterior, salvo que los dos plumeros se
conectan a un solo electrodo de la máquina de Wimshurt.

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5.1. Explique lo que sucede cuando toca con la varilla cargada al plumero
electrostático.
Cuando acercamos le varilla de carga positiva o negativa al plumero
electrostático de carga neutra, el plumero cede electrones o protones
para neutralizar la varilla, quedando el plumero con la carga que tenía
inicialmente la varilla.
5.2. ¿Por qué toman la forma que usted ve las lumas al ser tocada la
varilla metálica del plumero con la varilla cargada? Explique.
Toma esta forma porque los hilos como son de un material que dona
una de sus cargas al ser frotada con un cuerpo cuando el plumero es
cargado, las cargas de los hilos se ordenan y por efecto de las fuerzas
electrostáticas estas tiende a abrirse. Porque tienen el mismo signo de
carga y por tanto se repelen.
5.3. ¿Qué relación cree usted que guarda el ángulo de apertura de los
hilos de seda de la pluma con la cantidad de electricidad?
En uno de los postulados de Wimshurst el establece a relación de “A
mayor electricidad mayor ángulo de apertura”, ese postulado nos
explica la relación del ángulo en función de la electricidad ejercida.
5.4. Detalle lo que observó cuando en el procedimiento se utilizó la máquina
de Wimshurt, sustentando correctamente su análisis.

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Primero se colocaron alambres conductores a los plumeros
electrostáticos y éstos se conectaron a los electrodos opuestos de la
máquina de Wimshurst; esto originó que se erizaran los hilos de los
plumeros y se atraían los hilos de signo diferente. Luego se colocaron los
alambres conductores a un mismo electrodo de la máquina de Wimshurst,
entonces se observó cómo se erizaban y se repelían ambos plumeros
pues tenían la misma carga.
5.5. ¿Qué sucedería si se tocaran los hilos de los dos plumeros? Explique por
qué.
No pasaría nada pues los hilos representan las líneas de fuerzas que
producen las cargas de los plumeros, pero estos no son conductores de
electricidad por lo tanto al estar el primer sistema en equilibrio no pasaría
nada.
6.1. CONCLUSIONES

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6.1.1. Se ven las configuraciones de las líneas del campo eléctrico
cuando estas se cargan los plumeros de igual carga y diferentes
cargas.
6.1.2. La teoría es más fortalecida después de la práctica ejecutada.
6.1.3. Que la máquina de Wimshurst es adecuada para la transmisión
de cargas para ser mejor observadas.
6.1.4. Las líneas de fuerza salen de las cargas positivas y se dirigen a
las cargas negativas.
6.1.5. Los plumeros electrostáticos son ejemplo de cómo se muestra el
campo eléctrico en una carga.
6.2. SUGERENCIAS
6.2.1. Cada vez que la varilla cargada tenga contacto con la varilla
metálica de la pluma, la varilla debe moverse y girar adelante y
atrás para permitir que su carga eléctrica se transmita por
completo a la pluma.

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EXPERIMENTO Nº4:
EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF
I. OBJETIVOS
1.1. Utilizar el acelerador de Van de Graaff para producir cargas
eléctricas
1.2. Conocer las partes y el funcionamiento de este generador de cargas
eléctricas
Es un aparato para almacenar carga eléctrica en un conductor. Se basa en la
carga por frotamiento.
El Generador de Van de Graaff es una máquina electrostática empleada en física
nuclear para producir tensiones muy elevadas. El generador fue desarrollado en
1931 por el físico estadounidense Robert Jemison Van de Graaff. Consiste en un
terminal de alta tensión formado por una esfera metálica hueca montada en la parte
superior de una columna aislante. Una correa continua de material dieléctrico, como
algodón impregnado de caucho, se mueve desde una polea situada en la base de
la columna hasta otra situada en el interior de ésta. Mediante una tensión eléctrica
de unos 50.000 voltios se emiten electrones desde un peine metálico de púas
afiladas, paralelo a la correa móvil. La correa transporta las cargas hasta el interior
de ésta, donde son retiradas por otros peines y llevadas a la superficie de la esfera.
A medida que la correa va recogiendo cargas y las transporta hasta la esfera, se
crea una diferencia de potencial de hasta 5 millones de voltios. El generador Van de
Graaff se usa para acelerar un haz de electrones, protones o iones destinado a
bombardear núcleos atómicos.
Descripción:

- 23 -
El generador 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.
En la figura, se muestra un esquema del
generador. Un conductor metálico hueco A
de forma aproximadamente esférica, está
sostenido por soportes aislantes de plástico,
atornillados en un pié metálico C conectado
a tierra. Una correa o cinta de goma (no
conductora) D se mueve entre dos poleas E
y F. La polea F se acciona mediante un
motor eléctrico.
Dos peines G y H están hechos de hilos conductores muy finos, están situados
a la altura del eje de las poleas. Las puntas de los peines están muy próximas pero
no tocan a la cinta.
Si conectamos a la esfera algo poco pesado, mechón de pelo, unos copos de
cereales, etcétera), al adquirir carga del mismo signo estos cuerpos se repelen y los
pelos se ponen de punta, los copos salen volando.
Cuando un conductor cargado se coloca en contacto con el interior de un
conductor hueco, toda la carga del primer conductor se transfiere al conductor hueco
y su potencial, sin límite, repitiendo el proceso.
En 1929 Robert J. Van de Graaff aplico este principio para diseñar y construir un
generador eléctrico, el cual se utiliza en las investigaciones de física nuclear. Las
agujas del generador normalmente ese mantienen en un potencial positivo de
104
𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠.La carga positiva se transfiere al electrodo alto voltaje por medio de un
segundo peine de agujas.
Los generadores de Van Graaff pueden producir diferencias de potencial tan
altas como 20 millones de voltios.
El Generador de Van de Graff es un generador de corriente constante, mientras
que la batería es un generador de voltaje constante, lo que cambia es la intensidad
dependiendo que los aparatos que se conecten.
3.1. Un generador de Van de Graaff y Una esfera de descarga

- 24 -
3.2. Un plumero electrostático
3.3. Un electroscopio
3.4. Cables de conexión

- 25 -
IV. METODOLOGÍA
a) Antes de la operación, hay que limpiar, con tela suave y limpia, las dos
esferas, las ruedas, la correa y el tubo de poliglás.
b) Se abre la mitad superior del casco y se ajusta el tornillo para que la correa
quede adecuada y las ruedas superior e inferior paralelas.
c) Se ajusta el colector superior para que se acerque al máximo a la correa,
sin tocarla.
d) Se conecta el colector con la bola de la descarga eléctrica. Se conecta el
interruptor de colector con el colector debajo, al mismo tiempo, coloque la
tabla de alambre de tierra en el suelo.
e) Se conecta el interruptor de fuente eléctrica del motor para arrancarlo. Si la
humedad del ambiente es alta, se enciende la lámpara secadora, Cuando el
aire húmedo es expelido del aparato, se apaga el motor y se cierra la mitad
superior de casco. Ahora el generador está listo para la demostración.
f) Se conecta el circuito de tierra del motor para arrancarlo y proteger contra
la fuga de carga.
g) En aquellos lugares donde no existe corriente eléctrica y la humedad
relativa es menor al 80%, se puede recurrir a la operación manual, es decir
hacer girar la manivela en el sentido del reloj.
h) Cuando comienza a funcionar el generador, no debe tocar con las manos
las bolas ni las partes metálicas expuestas. Cuando deje de usar el
generador, debe hacer contacto las dos bolas para que se descarguen la
electricidad remanente, con la finalidad de que pase corriente a través del
cuerpo humano (no hay peligro para la vida, porque la corriente es muy
pequeña.
i) Proceda a realizar las siguientes experiencias
4.1.Electrización por contacto
Acerque la bola de descarga al casco del acelerador de Van de Graaff,
como se muestra en la figura 2a
Al tocar la esfera de descarga al acelerador habrá sacado un poco de
carga
Acerque ahora la esfera de descarga hacia el electroscopio.
Toque la cabeza del electroscopio con la esfera de descarga tal como se
muestra en la Fig. 2b.
Registre sus observaciones

- 26 -
(a) (b)
Fig. 2. Transferencia de carga del acelerador hacia el electroscopio: (a)
Contacto de la esfera de prueba con el acelerador, (b) transferencia de carga
al electrodo central del electroscopio
4.2.Descarga de corona
£ Con el generador apagado instale la bola de prueba mediante un
alambre conductor al polo negativo del acelerador como se muestra en
la figura 03.1.
£ Ponga en funcionamiento el generador y espere unos minutos hasta que
este se cargue
£ Acerque con cuidado la esfera de prueba hacia la cabeza del generador.
¿Observa el arco voltaico?. Explique este fenómeno.
Fig. 03.1 El equipo para visualizar la descarga corona
4.3.Campo eléctrico de un conductor cargado
Tome por la base aislante el plumero electrostático.
Acerque los hilos del plumero al casco, como se muestra en a Fig. 3.
Tome un solo hilo del plumero y desplácelo alrededor del casco
siguiendo circuitos paralelos al ecuador o meridiano como se muestra en

- 27 -
la Fig. 3-b, pero sin intentar disminuir la distancia al casco, el hilo se
mantiene a una distancia constante. Registre sus observaciones.
Acerque la esfera del péndulo eléctrico hacia el generador y observe la
interacción entre ambos.
Repita este paso para diferentes posiciones de la esfera
Fig. 3. Diagrama para mostrar la simetría del campo eléctrico.
Con el generador de Van de Graaff apagado y previamente descargado,
disponga de una placa de madera seca forrada en la parte superior con
cualquier plástico grueso y haga parar a un compañero suyo sobre ella,
haciendo que coloque sus manos sobre el casco.
Encienda el motor del generador, luego de cierto tiempo los cabellos del
alumno se levantarán como se muestra en la Fig. 4. (Los cabellos del
alumno deben estar recién lavados y secos). Luego de esta experiencia
retire las manos del casco.
Acerque la lámpara de neón al cuerpo del alumno sin tocarlo
Deje pasar cierto tiempo hasta que el cabello baje indicando que ya se ha
descargado, entonces recién hágalo bajar de la tabla. ¡Proceda con
cuidado y con calma!

- 28 -
(a) (b)
Fig. 3. (a) La alumna ha sido cargada a un potencial muy elevado por
contacto con un generador de Van de Graaff. (b) La profesora y su hija cogen
el generador
4.4.Viento eléctrico
Manteniendo el generador de Van de Graaff , instale un objeto puntiagudo a
la cabeza del acelerado con un alambre largo tal como se muestra en la
figura
Coloque una vela encendida cerca de la punta del objeto puntiagudo
Encienda el generador de van de Graff y deje que se carga
Moviendo la vela encendida alrededor de la punta del objeto, sin tocarlo
busque el lugar en donde se produce el viento eléctrico.
¿Obtendría la misma experiencia si remplaza al generador d Van de Graff
por la máquina de Wimshurst, conectándolo un polo de dicha máquina al
objeto puntiagudo?
5.1. Explique lo que sucede cuando la esfera de descarga es puesta en
contacto con el electrodo central del electroscopio.

- 29 -
Se transfieren los electrones del electrodo cargado hacia el electroscopio
provocando en este la separación entra las laminillas.
5.2. Al acercar el plumero electrostático al generador de van de graaff
¿qué sucede con los hilos de seda? Explique.
Los hilos del plumero adquieren una posición final es decir se extienden
hacia el espacio en la dirección de las líneas de campo eléctrico.
5.3. ¿Qué tipo de simetría tiene el campo eléctrico producido por el caso
del generador? Explique.
Tiene una simetría esférica.
Si tomamos como los ejes bidimensionales se observa que el campo
eléctrico en uno de los ejes se cancela por simetría.
5.4. ¿Por qué los cabellos del alumno se levantan?
Porque cada cabello tanto como todo el cuerpo se carga de electrones
del mismo signo y estas al llegar hacia los cabellos se repelen haciendo
que cada cabello se separe entre sí.
5.5. Cuando Ud. Acerca la lámpara de neón al alumno ¿Qué observo?
Explique su respuesta.
Una descarga eléctrica ya que la lámpara de neón recibe todos los
electrones distribuidos en el cuerpo del alumno, este entre tanto regresa
a su estado normal
5.6. El radio del casco esférico es de 20 cm, determine ¿Cuánta carga
puede producir sin provocar la ruptura eléctrica en el aire?
La carga máxima que puede producir el casco esférico es de: 3x106C.
5.7. El electrodo conductor esférico de un generador de Van de Graaff
está cargado hasta un potencial de 0,18*106 v halle el radio mínimo
que debe tener el cascaron esférico para que no ocurra la ruptura
dieléctrica del aire.
El radio mínimo que debe tener el cascaron esférico para que no ocurra
la ruptura dieléctrica del aire es de: 0.06.
6.1. CONCLUSIONES

- 30 -
6.1.1. Mediante el generador de van de graaff podemos producir
diferencias de potencia tan altas como 20 millones de voltios
6.2. SUGERENCIAS
6.2.1. Al momento en que la persona se encuentre tocando la bola de
Van de Graaff se debe de acercar la lámpara de neón al cuerpo de
la persona sin tocarlo, luego se debe dejar pasar cierto tiempo
hasta que el cabello baje indicando que ya se ha descargado;
entonces ya es posible hacer bajar a la persona de la tabla.
EXPERIMENTO Nº5:
LA JAULA DE FARADAY
I. OBJETIVOS
1.1. Mostrar el blindaje electrostático
1.2. Determinar en donde reside la carga eléctrica en un conductor
El efecto jaula de Faraday provoca que el campo electromagnético en el
interior de un conductor en equilibrio sea nulo, anulando el efecto de los campos
externos. Esto se debe a que, cuando el conductor está sujeto a un campo
electromagnético externo, se polariza, de manera que queda cargado
positivamente en la dirección en que va el campo electromagnético, y cargado
negativamente en el sentido contrario. Puesto que el conductor se ha polarizado,
este genera un campo eléctrico igual en magnitud pero opuesto en sentido al
campo electromagnético, luego la suma de ambos campos dentro del conductor
será igual a 0.
El funcionamiento de la jaula de Faraday se basa en las propiedades de un
conductor en equilibrio electrostático. Cuando la caja metálica se coloca en

- 31 -
presencia de un campo eléctrico externo, las cargas positivas se quedan en las
posiciones de la red; los electrones, sin embargo, que en un metal son libres, se
mueven en sentido contrario al campo eléctrico y, aunque la carga total del
conductor es cero, uno de los lados de la caja (en el que se acumulan los
electrones) se queda con un exceso de carga negativa, mientras que el otro lado
se queda sin electrones (carga positiva).
Cuando se coloca una carga neta en un conductor, la carga se distribuye sobre
la superficie de manera que el campo eléctrico es el interior es cero. Para mostrar
lo mencionado puede realizarse el siguiente experimento. Introduzca. Una
pequeña bola metálica cargada positivamente, la cual cuelga de un hilo de seda
dentro de un conductor hueco sin carga atreves de un pequeño orificio como se
indica en la guía. El conductor hueco aislado de la tierra. La bola cargada induce
una carga negativa en la pared interna del conductor, dejando una carga igual
pero positiva en la superficie exterior.
Cuando se coloca una carga neta en un conductor, la carga se distribuye sobre
la superficie de manera que el campo eléctrico en el interior es cero. Para mostrar
lo mencionado puede realizarse el siguiente experimento. Introduzca. Una
pequeña bola metálica cargada positivamente, la cual cuelga de un hilo de seda
dentro de un conductor hueco sin carga a través de un pequeño orificio como se
ve en la Fig.1a,. El conductor hueco está aislado de la tierra. La bola cargada
induce una carga negativa en la pared interna del conductor, dejando una carga
igual pero positiva en la superficie exterior (Fig. 1b). La presencia de las cargas
positivas en la pared exterior se indica por la deflexión del electrómetro. La
deflexión del electrómetro no cambia cuando la bola toca la superficie interior del
conductor hueco (Fig. 1c). Cuando la bola se extrae la lectura del electrómetro no
cambia y la bola se encuentra descargada (Fig.1d). Esto muestra que la carga
transferida al conductor hueco se encuentra sobre la superficie exterior. Si ahora
se introduce una pequeña bola metálica cargada en el centro del conductor hueco
cargado, la bola metálica no será atraída por el conductor hueco. Finalmente si la
bola pequeña cargada se coloca fuera de la superficie exterior del cascarón, la
bola será repelida por el conductor indicando que el campo fuera del conductor
hueco es diferente de cero. A este experimento se denomina blindaje
electrostático.
En nuestro experimento para demostrar lo antes mencionado se utilizará la
Jaula e Faraday

- 32 -
Fig. 1. Demostración experimental que muestra que cualquier carga
transferida a un conductor reside en su superficie en equilibrio
electrostático.
3.1. Dos plumeros electrostáticos
3.2. Una jaula de Faraday
3.3. Una base con soporte para colocar la jaula de Faraday

- 33 -
3.4. Una maquina de Wimshurt o un generador de Graaff
3.5. Un electroscopio
IV. METODOLOGÍA
4.1. Montar el equipo mostrado como se indica en la guía.

- 34 -
4.2. Con un alambre de conexión de cobre conecte la jaula de Faraday con
un electrodo de la máquina de Wimshurt.
4.3. Haga girar la manivela para producir carga eléctrica en la jaula.
4.4. Observe lo que sucede a los plumeros exterior e interior a la jaula. Anote
sus observaciones.
4.5. Remplace la máquina de Wimshurt por el acelerador de Van Graaff y
con un alambre conductor conecte la cabeza del acelerador con la jaula
de Faraday
4.6. Haga funcionar el acelerador y observe lo que sucede con los plumeros
4.7. Desconecte el acelerador de la jaula, el plumero exterior retírelo de su
lugar
4.8. Acerque la jaula hacia el acelerador a una distancia pequeña
4.9. Encienda el acelerador y observe la descarga corona que aparece
5.1. Explique lo que le sucede a los plumeros cuando la jaula de
Faraday está conectada con la máquina de Wimshurt en
funcionamiento.
No generas ningún campo pues la intensidad de carga que la máquina de
Wimshurt es encerada por la jaula de Faraday
5.2. Explique lo que sucede a los plumeros cuando la jaula de Faraday
está conectada con el generador de Van de Graaff
El plumero exterior reacciona con un movimiento radial sobre su eje lo
que es generado por el campo inducido del generador de Van de Graaff.

- 35 -
5.3. Según sus observaciones ¿existe campo eléctrico en el interior
de la jaula? ¿existe campo eléctrico en el exterior de la jaula de
Faraday? Justifique sus respuestas
En el interior de la jaula no existe campo pues como se observó el plumero
ahí residente no sufrió ningún campo electrostático, permaneció estático;
mientras que se observa que en la parte externa existe una fuerza de
atracción lo que indica la existencia de un campo eléctrico.
5.4. ¿En dónde reside la carga en la jaula de Faraday?
El plumero que se encuentra en la parte interna de la Jaula de Faraday
se carga positivamente, ocasionado por el flujo de corriente del generador
de Van de Graaff, y el otro plumero que se encuentra en la parte externa
de la jaula, pero ambos plumeros tratan de repelerse como también de
atraerse pero en pequeña magnitud.
5.5. Si reemplazo el plumero exterior por un electrómetro ¿Qué
observaciones tiene?
Observamos que indica una intensidad de medida que nos demuestra la
medida del campo que atraviesa la jaula de Faraday
VI. CONCLUSIONES
6.1. La jaula de Faraday fue diseñada con el propósito de distribuir la cargo
junto con el campo uniformemente sobre su superficie, por que se
llego a demostrar en el experimento
6.2. El campo generado por la máquina de Wimshurt y el generador de
Van de Graaff es atrapado a través de la jaula de Faraday.

- 36 -
VII. BIBLIOGRAFIA
7.1. BEATRIZ ALVARENCIA A. DIBENIO. “Física General”. Editorial Harla,
México.
7.2. FRANCIS W. SEERS. “Fundamentos de Física”, Edit. Aguilar S.A.
España VII, edición 1967.
7.3. MAIZTEGUI Y JORGE A. SABATO. “Física”, edit. Kapeluz, Buenos
Aires, (1975).
7.4. SINTES, F. “Física General Aplicada”, Ed. Ramón Sopena 1983.
7.5. WASTON, W. “Curso de Física”. Edit. Nacional S.A. 1983.
7.6. SEARS ZEMANSKY. “Física General” Edit. Prentice – Hall, 1994.
7.7. DOUGLAS C. GIANCOLI. “Física”, Edit. Prentice – Hall,
Hispanoamericana S.A. México – 1994.
7.8. FRANK J. BLATT. “Fundamentos de Física”, Edit. Prentice – Hall,
Hispanoamericana S.A. México – 1994.
7.9. RAYMOND A. SERWAY. “Física”, Edit. Mc Graw – Hill. México 1994.
7.10. W. EDWAR GETTYS, FREDERICK J. KELLER Y MALCOIM J.
SKOVE. “Física Clásica y Moderna”, Edit. Mc Graw – hill, España
1994.
7.11. LANGLEBERT, J. “Física”, Edición 63a. Bouret, Paris.
7.12. http://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electrost%C3%A1tica

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