Prueba de Elestrostática, fundamentalmente de Ley de Coulomb
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO CCH- VALLEJO JUÁREZ RIVERO D. ANAHÍ GRUPO 434 “LEY DE COULOMB”
ÍNDICE Información relevante
Parámetros Fórmulas Ejemplo- problema
INFORMACIÓN RELEVANTE La primera investigación teórica acerca de las fuerzas eléctricas entre cuerpos cargados fue realizada por Charles Augustin de Coulomb en 1784. Él llevó a cabo sus investigaciones con una balanza de torsión, el cual es un dispositivo que mide fuerzas eléctricas, magnéticas o gravitatorias muy pequeñas a partir del ángulo que forma un brazo al girar, antes de que la resistencia ejercida por la fuerza de torsión detenga su movimiento . La torsión esta descrita por un sistema de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario Coulomb encontró que si la distancia entre dos objetos cargados se reduce a la mitad, la fuerza de atracción o repulsión entre ellos se cuadruplicará.
Las conclusiones a las que llegó Charles Coulomb, están dadas precisamente en la llamada “LEY DE COULOMB”, y ésta se enuncia de la siguiente manera: “La fuerza de atracción o de repulsión rep ulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las las dos dos cargas, carg as, e inversamente proporcional al cuadrado de d e la distancia de que las separa”
En unidades del SI, la unidad de carga se expresa en “coulombs” (C). En este caso, la cantidad de carga no se define por medio de la Ley de Coulomb sino que se relaciona con el flujo de carga a través de un conductor. La velocidad de flujo se mide en “amperes” Un coulomb es la carga transferida en un segundo a través de cualquier sección transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un ampere.
PARÁMETROS r = separación entre 2 objetos cargados (distancia en línea recta entre sus respectivos centros)
q = cantidad de carga, se puede considerar como el número de electrones o de protones que hay en exceso, en un cuerpo determinado k = constante de proporcionalidad F = fuerza sobre una partícula cargada 1uC (microcoulomb) =10 C -6
NOTA: 1 C = 6.25 * 10 electrones e -1.6 * 10 C Una unidad más conveniente para la electrostática ( Parte de la física que estudia los sistemas de cuerpos electrizados en equilibrio)es el microcoulomb (uC) Un gran número de experimentos han mostrado que cuando la fuerza está en Nw, la distancia en m y la carga en C, la constante de proporcionalidad es, en forma aproximada: k = 9*10 Nw *m /C 18
-=
-19
9
2
2
FÓRMULAS F = qq´/r
2
F = k* qq´/r
2
EJEMPLO- PROBLEMA UNA CARGA DE -3 uC está situada a 100 mm de una carga de +3 uC. Calcule la fuerza entre las dos cargas. Datos: q = 3 uC q´= 3 uC 100mm= .1m Fórmulas: 1m- 1000mm x -100mm 100mm= .1m
1uC= 10-6 C convertimos las unidades apropiadas Y queda: 3 uC = 3* 10-6 C Luego usamos los valores absolutos, o sea que tanto q como q´son iguales a 3*10-6 C. aplicando la ley de Coulomb obtenemos: 2 2 F = k* qq´/ r2 = (9*109N*m /C )(3*10-6C)(3*10-6C)/ (.1m)2
RESULTADO: F = 8.1 N--------- Esta es una fuerza de atracción debido a que las cargas tienen signos opuestos