INTRODUCCION
En el presente laboratorio se dará a conocer las diferentes cara caract cter erís ísti tica cas s que que pres presen enta ta la ley ley de Coul Coulom omb, b, en esta esta prác prácti tica ca obtuvimos los datos de la fuerza y la carga con un voltaje determinado en esta carga, el objetivo era ver con respecto al voltaje la carga y la fuerza aumentaban de manera proporcional y se cumplen, entre más grande es el voltaje mayor es la fuerza y la carga respectivamente, la fuerza se obtuvo en mili Newton y la carga se obtuvo en nano Coulomb, la func funció ión n prin princi cipa pall de este este labo labora rato tori rio o es all allar ar la cons consta tant nte e de proporcionalidad !
OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL:
"
#eri$car e%perimentalmente la ley de Coulomb! OBJETIVOS ESPECIFICOS:
" " "
Establecer la relación entre la fuerza el&ctrica y la carga! Establecer la relación entre la fuerza el&ctrica y la distancia entre las cargas! 'eterminar una constante el&ctrica!
MARCO TEORICO LEY DE COULOMB
(a ley de Coulomb puede e%presarse como) (a magnitud de cada una de las fuerzas el&ctricas con que interact*an dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa! (a constante de proporcionalidad depende de la constante diel&ctrica del medio en el que se encuentran las cargas!
(a ley de Coulomb, que establece cómo es la fuerza entre dos cargas el&ctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrostática como ciencia cuantitativa! +ue descubierta por riestley en -.//, y redescubierta por Cavendis pocos a0os despu&s, pero fue Coulomb en -.12 quien la sometió a ensayos e%perimentales directos!
Entendemos por c!" #u$%ul una carga el&ctrica localizada en un punto geom&trico del espacio! Evidentemente, una carga puntual no e%iste, es una idealización, pero constituye una buena apro%imación cuando estamos estudiando la interacción entre cuerpos cargados el&ctricamente cuyas dimensiones son muy peque0as en comparación con la distancia que e%isten entre ellos! (a (ey de Coulomb dice que 3la fuerza electrostática entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la dirección de la línea que las une! (a fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario3! Es importante acer notar en relación a la ley de Coulomb los siguientes puntos) & cuando ablamos de la fuerza entre cargas el&ctricas estamos siempre suponiendo que &stas se encuentran en reposo 4de aí la denominación de Electrostática56 N'%e(e )ue l *ue!+ el,c%!-c e( u$ c$%-dd .ec%o!-l/ #o(ee m"$-%ud/ d-!ecc-'$ y (e$%-do0 b& las fuerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de Newton 4ley de acción y reacción56 es decir, las fuerzas que dos cargas el&ctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en módulo y dirección, pero de sentido contrario) F)1 2 )3 4 5F)3 2 )1 6
En t&rminos matemáticos, esta ley se re$ere a la magnitud + de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales )1y )3 ejerce sobre la otra separadas por una distancia ! y se e%presa en forma de ecuación como)
6 es una constante conocida como co$(%$%e Coulomb y las barras denotan .lo! b(olu%o! F es el vector +uerza que sufren las cargas el&ctricas! uede ser de atracción o de repulsión, dependiendo del signo que aparezca 4en función de que las cargas sean positivas o negativas5!
" 7i las cargas son de signo opuesto 48 y 95, la fuerza 3+3 será negativa, lo que indica atracción! " 7i las cargas son del mismo signo 49 y 9 positiva, lo que indica repulsión!
ó 8 y 85, la fuerza 3+3 será
MATERIALES
" " " " " " " " " " " " " "
:ultímetro! ;mpli$cador de medición! Cable apantallado!
a ?2 @#! Cables de cone%ión! Cable de cone%ión de A> @v!
ANALISIS DE RESULTADOS A$l-(-(:
-! Calcule el valor de q? utilizando la ecuación 2
2
despejando laecuacion 1 nos queda →q =16 π ε 0 a F
#carga -? @# -/ @# ?> @# ?B @#
A 4 7 cm F
A 4 = cm #carga -? @# -/ @# ?> @# ?B @# A 4 < cm Vc!" -? @# -/ @# ?> @# ?B @#
819; >!/ >!. >!.2 -!?
) 819< B. 1? ->? --?
)3 /!/.-> "-B .!.1-> "-B 1!AB-> "-B -A!AB-> "-B
F 819; -!-2 -!A -!A2 -!B
) 819< .B 1B D. --.
)3 ?!2>-> "-A ?!1A-> "-A ?!DB-> "-A A!>2-> "-A
F
819; >!/ >!.2 >!1 >!D
) 819< // .A 11 D>
)3 ?!-/-> "-A ?!.>-> "-A ?!11-> "-A A!?B-> "-A
?! E$ el m-(mo (-(%em c!%e(-$o dibuje la gra$ca de f contra q ?para cada una de las distancias! A! Cómo es la relación entre f y q?F
B! 'etermine el valor de la pendiente de cada una de las gra$cas y con este valor calcule E para cada caso! pendiente =
y 2− y 1 x2− x1
P! l %bl 1: −3
pendiente=
1.2 ¿ 10
−3
−0.6 ¿ 10
−9
112 ¿ 10
−9
− 47 ¿ 10
=9230.77
−3
−3
ecuacion =1.2 ¿ 10 − f =9230.77 q−1.03 ¿ 10 −3
f =−9230.77 q + 2.23 ¿ 10 2
q E0= −3 2 16 π (−9230.77 q + 2.23 ¿ 10 ) a
P! l %bl 3: pendiente=
−3 −3 1.4 10 1.15 10 −9 −9 117 10 74 10
¿ ¿
− −
¿ ¿
=5813.95
−3
−3
ecuacion =1.4 ¿ 10 −f =5813.95 q− 0.68 ¿ 10 −3
f =−5813.95+ 2.08 ¿ 10
E0=
q
2
(−5813.95 +2.08 ¿ 10− ) a 3
16 π
2
P! l %bl ;: −3
pendiente=
0.9 ¿ 10
−3
−0.6 ¿ 10
−9
90 ¿ 10
−9
=12500
−66 ¿ 10
−3
−9
−3
ecuacion =0.9 ¿ 10 − f = 90 ¿ 10 q −1.125 ¿ 10 −9
−3
f =−90 ¿ 10 q + 2.025 ¿ 10 2
q E0= −9 −3 2 16 π (−90 ¿ 10 q + 2.025 ¿ 10 ) a
2! Encuentre el valor promedio de E0 con su incertidumbre!
2
q E0= 2 16 πf a
P! l %bl 1: 12 k v → E0=
=
16 kv → E 0
20 k v → E0 =
0
=¿
−14
6.67∗10
−12
−3
−2
0.6∗10 ∗ 25 ¿ 10
∗
∗16 π
−14 7.78 10 −3 −2 0.7 10 25 10 16 π
∗
¿
∗ ¿
∗
8.34∗10
incertidumbre→ 0.0025
=8.84 ¿ 10− incertidumbre → −0.0075 12
−14 −12
−3
0.75∗10
∗16 π
∗25 ¿ 10
∗ ∗ ¿
=8.85 ¿ 10
−2
−14 13.34 10 −3 −2 1.2 10 25 10 16 π
= 8.85∗10
∗
incertidumbre → 0.0025
=8.85 ¿ 10− incertidumbre → 0.0025 12
24 kv → E ¿
−12
E0 promedio =
8.85∗10
−12
+ 8.84 ¿ 10
−12
+ 8.85∗10
−12
+ 8.85∗10
4
∗10−
E0 promedio =¿
8.8475
12
P! l %bl 3: 12 kv→
E0=
16 k v → E 0=
1.15
−13 2.50 10 −3 −2 10 49 10 16 π
∗ ∗ ∗
∗
∗
= 8.82∗10− incertidumbre → − 0.015 12
−13
2.83∗10 −3
1.3∗10
−12
−2
∗49∗10 ∗16 π
=8.84∗10
incertidumbre → 0.005
20 kv → E0
=
24 k v → E 0=
1.35
−13 2.94 10 −3 −2 10 49 10 16 π
∗
∗
∗ ∗
=8.84∗10− incertidumbre → 0.005
∗
12
−13
3.05∗10
−12
−3
=8.84∗10
−2
∗16 π
1.4∗10 ∗49∗10
E0 promedio =¿
incertidumbre → 0.005
−12
8.835∗10
P! l %bl ;: 12 kv→
E0=
16 k v → E 0=
20 kv → E0
=
24 k v → E 0=
−13 2.16 10 −3 −2 0.6 10 81 10 16
¿ ∗ ¿
¿
=8.84 ¿ 10− incertidumbre → 0 12
∗ ∗π
−13
2.70 ¿ 10 −3
0.75 ¿ 10
−12
= 8.84 ¿ 10
−2
∗16∗π
∗81 ¿ 10
−13 2.88 10 −3 −2 0.8 10 81 10 16
¿
¿
∗ ¿
3.24 ¿ 10
incertidumbre → 0
= 8.84 ¿ 10− incertidumbre → 0 12
∗ ∗π
−13
−3
−12
=8.84 ¿ 10
−2
0.9 ¿ 10 ∗81 ¿ 10 ∗16∗π
E0 promedio =¿
8.84
incertidumbre → 0
¿ 10−
12
/! orque podemos obtener tan solo una carga inducida limitada, cuando el numero de electrones móviles en las placas es e%tremadamente grande!
orque al obtener una cantidad limitada de electrones en una placa la carga total depende de los electrones de esta manera se da una carga inducida limitada!
CONCLUSIONES
En el anterior laboratorio se dio a conocer las diferentes características que presenta la ley de Coulomb, se allo la carga al cuadrado 4q ?5, tambi&n se calculo la constante de proporcionalidad la cual debe dar "-? ? ? un valor apro%imado a 1,12 -> C GNm , que es el valor de dica constante en el sistema internacional de medidas, con esta práctica pudimos entender de una manera mas global como funciona esta ley y la importancia de esta ley para nuestra vida como ingenieros oy en día!
BIBLIOGRAFIA>CIBERGRAFIA " "
ttp)GGes!wiHipedia!orgGwiHiG(eyIdeICoulomb! ttp)GGwww!profesorenlinea!clG$sicaGElectricidad(eyCoulomb!tml!
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=;J:KN' ;! 7E=L;J, :cM=;L"O(( Onteramericana Editores, 7! ;! 'e C! #! +O7OC; OO, Cuarta Edición, -DD., aginas /BD 9 //D J .>D " .?? +ísica para ciencias e ingenierías tomo OO de oanian! Muías del laboratorio de física electromagn&tica!
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