EXPERIMENTO No. 2LEY DE COULOMB1. FUNDAMENTO TERICO LA CARGA
ELCTRICALa carga elctrica es una propiedad que portan los
constituyentes de los tomos (concretamente los electrones y
protones) y la ley fundamental de la interaccin de dos cargas en
reposo es la Ley de Coulomb. Esta ley de fuerza es tan fundamental
como la de Gravitacin Universal y tiene la misma forma. Sin
embargo, la fuerza que describe la Ley de Coulomb, puede ser de
atraccin o repulsin, a diferencia de la Fuerza Gravitacional que
solo es de atraccin.Si uno camina sobre una alfombra en tiempo
seco, es probable que se produzca una chispa al tocar la perilla
metlica de una puerta, o en das de tormenta elctrica presenciamos
fuertes descargas elctricas. Estos fenmenos son evidencia de que un
cuerpo adquiere carga en determinadas condiciones y que una
manifestacin de la presencia de esa carga son justamente las
chispas, (En el caso de las nubes cargadas los truenos, los
relmpagos, el rayo, etc.).La neutralidad elctrica de la mayora de
los objetos oculta el contenido de cantidades enormes de carga
elctrica positiva o negativa, ya que se cancelan entre s sus
efectos externos, cuando ste equilibrio se perturba la naturaleza
nos revela los efectos de una carga positiva o negativa no
compensada, esa carga no compensada se llama carga en exceso, y en
general representa una pequesima fraccin de la carga total
contenida en un cuerpo.FUERZAS ELCTRICASFuerzas Elctricas.- Estas
fuerzas que se estudiarn en esta prctica son fundamentales y estn
gobernadas por una ley similar a la Ley de Gravitacin Universal.Si
dos cuerpos cualesquiera estn cargados elctricamente con cargas
puntiformes, existe una fuerza elctrica entre ellos, y si las
magnitudes de las cargas son q1 y q2 respectivamente, la fuerza
vara en razn inversa al cuadrado de la distancia entre las cargas,
segn predice la Ley de Coulomb:
Para cargas de signo diferentes esta ley es similar a la ley de
gravitacin, pero para cargas de signos iguales la fuerza es
repulsiva, el sentido se invierte.La fuerza est dirigida a lo largo
de la lnea entre las dos cargas. La constante en la frmula depende
por supuesto de las unidades que se utilicen para la fuerza, la
carga y la distancia. Corrientemente la carga se mide en Coulomb,
la distancia en metros y la fuerza en Newtons. Entonces toma el
valor numrico de:
De donde la permitividad o del espacio vaco valdr:o =
8.85418781762 10-12 C2/N m2
2. OBJETIVOS.2.1. OBJETIVO GENERAL Verificar experimentalmente
la Ley de Coulomb.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS Calibrar la balanza de
torsin. Determinar experimentalmente la fuerza elctrica. Determinar
la permitividad del medio a travs de dos mtodos.Promedios.Ajuste
lineal. Comparar ambos resultados con el valor de tablas.
3. Diagrama de instalacin.
4. Equipo y material utilizado.
Una balanza de torsin Un flexmetro Dos esferas aisladas Dos
cables de conexin Dos recipientes Una esptula Un extensor de
corriente Un generador de Van der Graaf Una lmpara Dos bases Una
varilla de torsin Un sensor de carga Un sensor de fuerza Un equipo
de sensor de datos
5. Descripcin de la prctica.
Medir la longitud de la barra y la masa atraves de un sensor de
fuerza. Encontrar el momento de inercia La varilla en la balansa de
torsin Encontrar la constante de recuperacin Montar las esferas y
verificar que esten bien alineadas Medir el brazo de torsin
Establecer la separacin entre las esferas Cargar el generador de
Van der Graaf Asignar carga a esferas y medir datos
6. Tabulacin de datos.
6.1. Determinacin del momento de inercia.
NMasa(Kg)Longitud(m)Inercia(Kg m2)
1.-0,05450,242,616*10-4
6.2. Determinacin de la constante de recuperacin
NPeriodo(seg)K= Cte de recuperacin(N*m)
13,817,114*10-4
23,827,077*10-4
33,847,004*10-4
43,617,925*10-4
53,767,305*10-4
Prom3,7727,271*10-4
6.3. Evaluacin de la permitividad
X (m)L (m)q1(C )q2(C )r(m)K(N*m)(rad)F(N)(C^2/Nm^2)d(m)
0,85
4,052,75*10-92,75*10-90.032
7,271*10-40,1056,639*10-42,833*10-14
0,115
0,143,42*10-93,42*10-90.0310,01731,094*10-41,775*10-13
0,153,88*10-93,88*10-90.0330,01851,170*10-41,559*10-13
Promedio 2,968*10-41,206*10-13
7. Clculos.
I= 2,616 E-4 (Kg m2)
De la misma forma se procedi para calcular los dems valores de K
tabulados en la tabla 6.3
De la misma forma se procedi para calcular los dems valores de
tabulados en la tabla 6.3
De la misma forma se procedi para calcular los dems valores de
tabulados en la tabla 6.3
(C2/Nm2)De la misma forma se procedi para calcular los dems
valores de tabulados en la tabla 6.3
8. Cuestionario.
1.- En el desarrollo de la prctica, cules cree que han sido las
causas, desde el punto de vista experimental, para que los
resultados no sean ms precisos?Rep.
Al realizar la prctica se observ lo siguiente: El mal manejo de
los materiales. La falta de precisin y exactitud en la prctica. La
falta de atencin y coordinacin de los compaeros.Estos factores
influyeron bastante en los resultados obtenidos.
2.- Si la tierra tiene carga, Cul es esta y como podra
medirla?Rep.
La tierra tiene carga negativa. Se puede medir esa carga con un
sensor de carga.
3.- Cundo se considera que la carga es esttica?Rep.
Cuando hay una acumulacin de un exceso de carga elctrica en una
zona con poca conductividad elctrica, un aislante, de manera que la
acumulacin de la carga persisten.
4.- Puede una carga esttica ponerse en movimiento? Cmo se llama
este fenmeno?Rep.
Una carga esttica si puede ponerse en movimiento. A este fenmeno
se lo llama electrodinmica5.- Cmo cargara una esfera de 2cm de
dimetro sin tocarla? Explique el procedimiento mediante un
esquema.Rep.
6.- Indique las diferencias de estudiar la interaccin elctrica
de dos cargas puntuales en los siguientes medios: dentro de un
cuarto al vaco, dentro de un recipiente lleno de agua y en la luna.
Justifique sus respuestas con datos y conceptos tericos, analticos
y experimentales.Rep.
En el medio acuoso (medio dipolar) las interacciones
electrostticas son mucho menos intensas que en un medio apolar (el
vaco) esto debido a que, la constante dielctrica o permisividad E
depende del medio, y es un parmetro que indica el grado de
apantallamiento que sufre el campo elctrico en el medio en el cual
se encuentran las cargas, en el vaco vale 1 en hidrocarburos
aproximadamente 2, mientras que en el agua, y debido a su elevado
momento dipolar la carga se apantalla rpidamente; la constante
dielctrica tiene en este caso un valor de 78,5. En la luna segn
teora esta constante tiene un valor 27, por lo tanto, llegamos a la
conclusin de que la constante dielctrica en el vaco y es uno y en
diferentes medio como ser la luna y el agua va aumentando.
9. Conclusiones.
Estudiando la ley de Coulomb experimentalmente no pudimos
comprobar que la fuerza elctrica entre dos esferas cargadas que
interactan es directamente proporcional al producto de las mismas,
e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia existente
entre los centros de las esferas, debido a que la condiciones en
las que se realiz el experimento fueron muy malas, estas fueron por
ejemplo, la temperatura del da en el que se realiz la prueba, las
vibraciones que repercutan en el laboratorio situado en una planta
superior al nivel del suelo, y tambin las ocasionadas por el
elevado nmero de alumnos que se encontraban dentro de laboratorio,
y que imprevistamente causaban vibraciones en la mesa donde se
montaba el experimento.
Por otra parte, cabe resaltar que el montaje del equipo y su
calibracin se realiz cuidadosa y satisfactoriamente, lo cual indica
que el error se debi a condiciones externas.
A causa de los pocos datos que se tomaron, la confiabilidad de
los resultados obtenidos es totalmente nula, ya que para un ajuste
lineal se necesita por norma ms de 10 ensayos en un laboratorio de
clase y ms de 20 para uno de estudios estrictamente cientficos, y
en nuestro caso solo tuvimos 3. Por la misma razn tampoco se puedo
comparar los resultados del ajuste lineal y promedio con el valor
de tablas.
Tambin se logr determinar la permisividad en el vaco para
distancias diferentes entre las esferas; tambin se cumpli con el
objetivo de verificar la iteracin elctrica.
10. Bibliografa.
YOUNG, HUGH D. y ROGER A. FREEDMAN. Fsica universitaria, con
fsica moderna volumen 2. Decimosegunda edicin PEARSON EDUCACIN,
Mxico, 2009 http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Coulomb
UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN
FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
FACULTAD DE TECNOLOGA
LABORATORIO DE FSICA 200
LEY DE COULOMB
GRUPO N3PRCTICA N 2INTEGRANTES:1.- Conde Morales Pamela2.- Dulon
Porcel Jhoselin
3.- Edwin
4.- Velasquez Sanchez Ximena
Docente: Ing. Felix RodriguezFECHA DE REALIZACIN:13/04/2015FECHA
DE PRESENTACIN20/04/2015
SUCRE - BOLIVIA