Dr. Pedro James Vásquez Medina Departamento de Física
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Universidad Nacional “José Faustino Sánchez Carrión”
Facultad de Ciencias
ESCUELA PROFESIONAL DE FÍSICA
Docente: Dr. Pedro James Vásquez Medina
Correo Electrónico: pvasquezm@unjfsc.edu.pe
pedrojamesvm@gmail.com
HUACHO – PERÚ
2023
PRÁCTICA LABORATORIO N° 02
MATERIALES CONDUCTORES Y NO
CONDUCTORES DE LA ELECTRICIDAD
FÍSICA III
Dr. Pedro James Vásquez Medina Departamento de Física
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MATERIALES CONDUCTORES Y NO
CONDUCTORES DE LA ELECTRICIDAD
I. OBJETIVOS
• Comprobar experimentalmente la conductividad eléctrica de algunos materiales
sólidos y líquidos.
• Establecer las diferencias entre los materiales conductores y los no conductores.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Conductores. - Son aquellos materiales o sustancias que tienen la capacidad de
conducir la electricidad. Estos materiales poseen electrones libres, los cuales pueden
moverse con cierta libertad a través del material (los núcleos del material por ser muy
pesados permanecen inmóviles). Ejemplo: los metales, el cuerpo humano, etc.
Aisladores. - Llamados también dieléctricos; se caracterizan por no conducir
electricidad. Estos materiales no poseen electrones libres, por el contrario, sus
electrones están ligados fuertemente a sus respectivos núcleos. Son ejemplos de estos
materiales: el vidrio, la ebonita, plásticos, cuarzo fundido, etc.
Semiconductores. - Materiales cuyas propiedades eléctricas son intermedias entre
los conductores y los aisladores, y pueden alterarse drásticamente cuando se agregan
cantidades controladas de átomos extraños al material. De otro lado su resistividad
generalmente disminuye con el aumento de temperatura. Ejemplo: el Germanio,
Silicio, Antimonio de Indio y el Arseniuro de Galio, estos materiales forman las
matrices para los transistores y para una multitud de circuitos diminutos, integrados y
bastante complicados, de estado sólido, que han reemplazado completamente a los
antiguos bulbos en casi todos los dispositivos electrónicos.
Superconductividad. - Desaparición brusca y total de la resistencia de algunos
materiales cuando su temperatura desciende por debajo de un cierto límite. Cuando
un buen conductor por ejemplo el cobre se enfría a una temperatura cercana al cero
absoluto, su poder de conducción aumenta en forma notable: la resistencia que el
cuerpo presentaba al paso de la corriente quebrada prácticamente reducida a cero. El
cuerpo se transforma así en un superconductor y el paso de la corriente no produce
ningún calor.
La electrólisis. - Fenómeno fisicoquímico que consiste en la separación de sustancias
al ser atravesadas por la corriente eléctrica. Faraday, dio el nombre de electrólitos a
las sustancias capaces de transportar la corriente eléctrica, denominó así mismos
electrodos a las varillas de metal que se introducían en las disoluciones o en cuerpos
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fundidos y que ponían en contacto los polos del generador de corriente con los
electrólitos, llamando al electrodo que tiene carga positiva Ánodo y al que tiene
carga negativa Cátodo.
Corriente eléctrica y movimiento de Iones. - La mayoría de los compuestos
inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan al fundirse o cuando se disuelven
en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas se disocian en especies químicas
cargadas positiva y negativamente que tienen la propiedad de conducir la corriente
eléctrica. Si se coloca un par de electrodos en una disolución de un electrólito
(compuesto ionizable) y se conecta una fuente de corriente continua entre ellos, los
iones positivos de la disolución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones
negativos hacia el positivo. Al llegar a los electrodos, los iones pueden ganar o perder
electrones y transformarse en átomos neutros o moléculas; la naturaleza de las
reacciones del electrodo depende de la diferencia de potencial o voltaje aplicado.
Es conocido que el agua pura es una sustancia no conductora, pero; si se le agrega un
ácido (tal como HCl) o una sal (NaCl), la solución se convierte en conductora.
Comprobamos este fenómeno sumergiendo en la solución dos barras o placas,
cargadas con signos opuestos, llamadas electrodos (ver figura).
Notamos que las cargas eléctricas fluyen y que ciertas clases de átomos cargados se
mueven hacia el electrodo positivo o Ánodo. Este fenómeno sugiere que las
moléculas de la sustancia disuelta se han separado (o disociado) en dos partes
cargadas con signos diferentes y se mueven en la dirección del campo (se llaman
cationes), mientras que otras están cargadas negativamente y se mueven en sentido
opuesto al campo (se llaman aniones).
III. MATERIALES Y EQUIPO
• Una cubeta de vidrio (o un vaso de vidrio) • Multitester
• Una fuente de cc. o 4 pilas de 1,5 voltios • Tiza
• Un foquito LED (o un foquito de 2V; 0,5 A) • Carbón
• Papel de aluminio o metálico • Placa de cinc
• Alambres de conexión de cobre • Pedazo de madera
• Dos (2) Cojines de agua destilada • Placa de aluminio
• Azúcar, sal doméstica • Papa, camote y tomate
• Puntas de prueba • Limón, mandarina y naranja.
• Agua potable
IV. PROCEDIMIENTO
1. Instalar el circuito de la figura 1, vemos que las pilas y el foquito se encuentran en
serie. Si considera un LED deberá tener en cuenta que la patita más corta se
conecta con el borne negativo de la fuente.
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Figura 1.
Cierre el circuito, uniendo los extremos libres de los alambres. ¿Se enciende el
foquito? ¿Qué nos indica esto?
2. Conectar las puntas de los extremos pelados a los extremos de una pequeña tira de
papel de aluminio. ¿Se enciende el foquito? Explique
3. Repita el ítem 2 conectando los extremos pelados, a los extremos de varios
materiales que serán proporcionados: carbón, plástico, aluminio, tiza, etc. Diga los
materiales conductores y los no conductores.
4. Utilice ahora un Multitester digital, colocando el selector en la escala de
resistencias ( ), donde se encuentra el dibujo de un diodo y las puntas del
Multitester se colocan separadas un centímetro en algunos productos vegetales:
papa, camote, limón, tomate, etc. Explique lo que sucede e indique la composición
química de cada uno de ellos.
5. Colocar ahora los extremos pelados en la cubeta de vidrio como se muestra en la
figura 2, teniendo cuidado que dichos extremos no hagan contacto. ¿Se enciende
el foquito?
Ahora, vacíe agua destilada dentro de la cubeta, ¿Se enciende el foquito?
Explique. Agregue poco a poco cantidades muy pequeñas de sal de cocina al agua
contenida en la cubeta, agitando lentamente. ¿Qué sucede con el LED? Explique
la composición química de esta solución.
6. Vierta el contenido de la cubeta en el lavadero y enjuáguela de tal manera que
pueda repetir el ítem 5 pero ahora utiliza azúcar en lugar de sal ¿Qué sucede con
el LED? Explique la composición química del agua azucarada.
LED
+
–
extremos pelados
f.e.m.
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V. DIAGRAMA DE INSTALACIÓN
Figura 2. Instalación del circuito.
VI. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Adjuntar hoja aparte
VII. CONCLUSIONES
Enuncie las conclusiones, en función a los objetivos de su experiencia.
VIII. CUESTIONARIO
1. Establezca las principales diferencias entre conductores y aisladores.
2. Haga un cuadro anotando la conductividad y la resistividad de los materiales más
comunes. De acuerdo a esta tabla ¿Qué metal tiene mayor conductividad? ¿Cuál
tiene mayor resistividad?
3. Explique las reacciones químicas que ocurren durante la electrólisis, con las
sustancias utilizadas: sal y agua.
4. Diga lo que son las vitaminas y explique su función en el cuerpo humano.
5. Por qué se produce la conductividad eléctrica en los vegetales.
6. Justifique el fenómeno observado en el paso 5.
7. Cuál de estos materiales utilizados en la práctica podrían funcionar como
interruptores.
8. Los buenos conductores eléctricos, son los metales, son típicamente buenos
conductores del calor, los aisladores eléctricos, como la madera, son típicamente
malos conductores del calor. Explique porqué tendría que haber una relación entre
la conducción eléctrica y la conducción térmica en estos materiales.
9. ¿Qué termino representa lo opuesto a la conductancia? Justifique su respuesta.
10. Imagine que hay dos cuerpos de un mismo material buen conductor; uno de los
cuerpos es mucho más grande que el otro. Si se agrega a cada uno de los cuerpos
la misma cantidad de carga. ¿En cuál de los cuerpos la carga agregada quedará
más concentrada?
11. En el experimento se utilizó 500 cc de agua destilada, calcule:
a) El número de columbios de carga positiva.
LED
+
–
Cubeta de vidrio
f.e.m.
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b) Carga negativa en un litro de agua destilada.
IX. BIBLIOGRAFÍA
1. Sears, Francis W., Zemansky, Mark W., Young, Hugh D. y Freedman, Roger A.
FÍSICA UNIVERSITARIA con FÍSICA MODERNA, Volumen 2. Undécima
Edición. Pearson educación, México, 2005.
2. Marcelo Alonso – Edward J. Finn. FÍSICA: Campos y Ondas, Volumen II,
Addison – Wesley Iberoamericana, S.A. México, 1987.
3. Serway Raymond A.: FÍSICA. Vol. II; 4ta. Edición. Ed. Mc Graw – Hill.
Interamericana, S.A. México, 1995.
4. Victor S., Graciela G. y Carlos G.: Electricidad y Magnetismo, Pearson Educación,
México, 2001.