Laboratorio N_2-ley De Coulomb (1) (1).docx

LABORATORIO N° 2 LEY DE COULOMB

Christian jesus gomez blanco 1090699 Jose Ricardo muñoz perez 1090615

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA electromecánica ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO CIUDAD DE SAN JOSE DE CUCUTA 2014

LABORATORIO N° 2 LEY DE COULOMB

Christian jesus gomez blanco 1090699 Jose Ricardo muñoz perez 1090615

PROFESOR: Hugo maldonado

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS INGENIERIA electromecánica ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO CIUDAD DE SAN JOSE DE CUCUTA 2014

TABLA DE CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6.

RESUMEN OBJETIVOS DESARROLLO TEORICO DETALLES ESPERIMENTALES RESULTADOS EXPERIMENTALES PROCESAMIENTO DE DATOS CONCLUSIONES

RESUMEN

En este informe encontraremos los datos y el procesamiento de los mismos relativos al laboratorio de ley de coulomb, se espera poder desmostar que el conocimiento discernido mediante la práctica, quedo totalmente entendido para situaciones de prácticas futuras; en este proceso tuvimos la ayuda de los asistentes del laboratorio, que nos instruyeron paso a paso con los procesamientos que había que seguir para el correcto uso de los aparatos del ente universitario.

1.

OBJETIVOS

Objetivo General: Verificar experimentalmente la Ley de Coulomb. Objetivos Específicos:

 Poder dar un concepto útil sobre las relaciones entre las cargas y la fuerza eléctrica.  Conceptualizar de forma especifica las relaciones entre fuerza eléctrica y la distancia entre las cargas, (parte central del laboratorio “uso de instrumentos”).  Reconocer y utilizar de forma dinámica las constantes eléctricas.

2.

DESARROLLO TEORICO

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas. Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas. La ley de Coulomb es válida sólo en condiciones estacionarias, es decir, cuando no hay movimiento de las cargas o, como aproximación cuando el movimiento se realiza a velocidades bajas y en trayectorias rectilíneas uniformes. Es por ello que es llamada fuerza electrostática.

FORMULA ESCALAR:

FORMULA VECTORIAL:

3.

DETALLES EXPERIMENTALES

1. Se carga una de las esferas de acero eléctricamente, con un voltaje limitado transferido con un estabilizador graduado. 2. Acercamos la esfera cargada, a una esfera sin carga eléctrica, que esta suspendida frente a una placa polarizada a tierra. 3. Usamos un multímetro conectado a una esfera no cargada para medir la carga que fue transferida (almacenada) a la segunda esfera. 4. Anotamos los datos en las tablas correspondientes, este proceso lo repetimos a diferentes distancia (5cm, 7cm y 9cm) para corroborar el asilamiento producido por la esfera con respecto a la placa metálica.

4.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 1. F 0,10 mN 0,25 mN 0,29 mN 0,41 mN

a= 5 cm q 7,53 8,71 9,47 12,55

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 2. F 0.12 mN 0.20 mN 0,28 mN 0.30 mN

a= 7 cm q 7,27 8,42 9,75 11,42

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 3. F 0.11 mN 0.18 mN 0.20 mN 0.25 mN

a= 9 cm q 3,70 5,92 6,12 8.81

q2

q2

q2

5.

PROCESAMIENTO DE DATOS

1. Calcule el valor de q2 en las tablas 1,2 y 3, utilizando la ecuación (1). Rta:

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 1. F 0,10 mN 0,25 mN 0,29 mN 0,41 mN

a= 5 cm q 7,53 8,71 9,47 12,55

q2 1.11x10-10 2.78x10-10 3.22x10-10 4.56x10-10

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 2. F 0.12 mN 0.20 mN 0,28 mN 0.30 mN

a= 7 cm q 7,27 8,42 9,75 11,42

q2 2.61x10-10 4.36x10-10 6.10x10-10 6.54x10-10

Vcarga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

Tabla 3. F 0.11 mN 0.18 mN 0.20 mN 0.25 mN

a= 9 cm q 3,70 5,92 6,12 8.81

q2 3.96x10-10 6.48x10-10 7.20x10-10 9.01x10-10

2. En el sistema cartesiano dibuje las graficas de F en contra de q2 para cada una de las distancias. R/ Las graficas esta consignadas en papel milimetrado como un anexo en el informe entregado. 3. Como es la relación entre q2 y la fuerza?

R/ Estas relacionadas por que son valores inversamente proporcionales.

4. Determine la pendiente de cada una de estas graficas, y con este valor calcule el valor de ԑ en cada caso. R/ Aplico la formula:

1

𝐅 = 16𝜋𝜀

0

𝐦 = 𝐅 𝑞2

=

𝑞2 𝑎2

𝐅 𝑞2 1

16𝜋𝜀0 𝑎2 1

𝐦 = 16𝜋𝜀

0𝑎

Despejo 𝜀

2

1

: 𝜀 = 16𝜋(𝑚)𝑎2

Pendiente n°1 y valor de ԑ

𝐅 = m. q2 250= m (2.78x10-10) m=

250 2.78x10

m = 89.9x10-10

−10

APLICO LA FORMULA: 𝜀=

1 16𝜋(89.9x10−10 )(0.05)2

𝜺 =8.85X108

𝐂𝟐 𝐍.𝐦𝟐

Pendiente n°2 y valor de ԑ

𝐅 = m. q2 280= m (6.10x10-10) m=

280 6.10x10

−10

m = 45.90x10−10

APLICO LA FORMULA: 𝜀=

1 16𝜋(45.90x10−10 )(0.07)2

𝜺 =8.84X108

𝐂𝟐 𝐍.𝐦𝟐

Pendiente n°3 y valor de ԑ

𝐅 = m. q2 180= m (6.48x10-10) m=

180 6.48x10

−10

m = 27.77x10−10

APLICO LA FORMULA: 𝜀=

1 16𝜋(27.77x10−10 )(0.09)2

𝜺 =8.84X108

𝐂𝟐 𝐍.𝐦𝟐

5. Encuentre el valor promedio de ԑ en su incertidumbre. RTA: 𝜺=

8.84x108 + 8.84x108 + 8.85x108 𝟑 𝜺=

𝟐𝟔𝟓𝟑𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎 𝟑

∆𝜀 = 8.84 x108 PROMEDIO DE 𝜀

∆𝜀1 =|8.84x108 -8.84 x108 | ∆𝜀1 = 0 ∆𝜀2 =|8.84x108 -8.84 x108 | ∆𝜀2 = 0 ∆𝜀3 =|8.85x108 -8.84 x108 | ∆𝜀3 = 0.01 ∆𝜀0 =

0.01 3

= 3.33x10-3

INCERTIDUMBRE

ε𝜀0 =

−3

3.33x10

8.84 x108

ε𝜀0 = 3.37X10-12 6. Porque podemos obtener tan solo una carga inducida limitada, cunado el número de electrones móviles en la placa extremadamente grande? R/ Porque si aplicamos más de una carga no obtendremos el efecto de péndulo que si se obtiene cuando tan solo se aplica una carga. Si aplicamos otra carga, se puede anular el asilamiento entre la esfera y la placa cargada de electrones.

6.

CONCLUSIONES

 La fuerza es proporcional con respecto a la carga aplicada a un objeto al cuadrado F=m.q2.  En la ley de coulomb, si un cuerpo carga a otro, uno de ellos queda cargado positivamente y el otro negativamente, por eso se puede observar la atracción de un objeto con respecto a otro, dando el efecto de un péndulo.  Al transferir una carga a un objeto siempre se pierde una pequeña cantidad de esta corriente.  Los electrones aunque acompañan a las cargas eléctricas son independientes de las mismas.