Informe De Laboratorio N1Ley De Coulomb

Integrantes:

Miguel Laguado- 1160866Camilo Rubio 1160878Nicols Cceres 1160870Fabio Gonzales 1160676

Presentado a:Ing. Hugo Maldonado

Norte de SantanderSan Jos De CcutaUniversidad Francisco de Paula Santander2013IntroduccinEl funcionamiento de los aparatos electrnicos modernos no sera el mismo si no fuera por todos aquellos que aportaron su conocimiento para llegar a conocer diversas maneras de conocer la carga, y en esta ocasin se hablara acerca de Coulomb y sobre su ley, ya que gracias a su balanza de torsin se determin las propiedades de la fuerza electrosttica. Debido a esa ley se pudo determinar que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas y que en consecuencia, la fuerza de interaccin entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.Por medio del siguiente informe se analizaran los datos tomados en el laboratorio por el grupo de trabajo, y se darn soluciones a las preguntas planteadas en la gua de trabajo, adems de dar recomendaciones a la hora de estar tomando los datos en el laboratorio.

Objetivos

-Objetivo General:

Verificar experimentalmente la ley de Coulomb.

-Objetivos Especficos*Establecer la relacin entre la fuerza elctrica y la carga.*Establecer la relacin entre la fuerza elctrica y la distancia entre las cargas.*Determinar una constante elctrica.

Fundamentacin Terica-Ley de CoulombLa ley de Coulomb, que establece cmo es la fuerza entre dos cargas elctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrosttica como ciencia cuantitativa.Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos aos despus, pero fue Coulomb en 1785 quien la someti a ensayos experimentales directos.Entendemos porcarga puntualuna carga elctrica localizada en un punto geomtrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealizacin, pero constituye una buena aproximacin cuando estamos estudiando la interaccin entre cuerpos cargados elctricamente cuyas dimensiones son muy pequeas en comparacin con la distancia que existen entre ellos.La Ley de Coulomb dice que "la fuerza electrosttica 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 direccin de la lnea que las une. La fuerza es de repulsin si las cargas son de igual signo, y de atraccin si son de signo contrario".Es importante hacer notar en relacin a la ley de Coulomb los siguientes puntos:a)Cuando hablamos de la fuerza entre cargas elctricas estamos siempre suponiendo que stas se encuentran en reposo (de ah la denominacin de Electrosttica);Ntese que la fuerza elctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, direccin y sentido.b)Las fuerzas electrostticas cumplen latercera ley de Newton (ley de accin y reaccin); es decir, las fuerzas quedos cargas elctricas puntualesejercen entre s soniguales en mdulo y direccin, pero desentido contrario:Fq1 q2= Fq2 q1;

Representacin grfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.

En trminos matemticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntualesq1yq2ejerce sobre la otra separadas por una distanciary seexpresa en forma de ecuacin como:

kes una constante conocida comoconstante Coulomby las barras denotanvalor absoluto.Fes el vector Fuerza que sufren las cargas elctricas. Puede ser de atraccin o de repulsin, dependiendo del signo que aparezca (en funcin de que las cargas sean positivas o negativas).- Si las cargas son de signo opuesto (+ y ), lafuerza"F" ser negativa, lo que indicaatraccin- Si las cargas son del mismo signo ( y + y +), lafuerza"F" ser positiva, lo que indicarepulsin.

Desarrollo de la prctica

El grupo de trabajo se deba repartir acciones para poder hacer correctamente la prctica de laboratorio.Este consista en cargar una esfera de cobre por medio de una esfera metlica previamente cargada con un voltaje estipulado por las guas de laboratorio, y que se encontraba cerca de una placa metlica. Luego ese voltaje era medido por otra esfera metlica que al chocar la esfera de cobre, daba la carga por medio del multmetro, y la fuerza era medida por el dinammetro que deba ser puesto en equilibrio al chocar por primera vez la esfera de cobre. Luego de cada medicin, se deba descargar tanto la placa metlica como la esfera de cobre para tomar correctamente los datos.Segn las guas de laboratorio, se deba probar la carga en distintas ocasiones, aumentando cada vez ms el voltaje adquirido por la esfera de cobre, y luego de medir 4 veces con los voltajes estipulados, se debe alejar la placa metlica a una distancia determinada.Siguiendo ese proceso se deban llenar 3 tablas de datos.

Anlisis de resultados y Respuestas a Preguntas1). Calcule el valor de q2 en las tablas 1,2 y 3, utilizando la ecuacin (1).

Ecuacin 1: Donde a es la distancia de la esfera de cobre a la placa metlica.

Tabla 1 a= 4cmV cargaFqQ2

12 Kv1mN10,09 7,12 x 10-16

16 Kv2mN10,591,42 x 10-15

20 Kv4mN12,462,85 x 10-15

24 Kv6mN12,464,27 x 10-15

Q2= (0,001N)*(16**Eo*(0,04m)2)= 7,12 x 10-16Q2= (0,002N)*(16**Eo*(0,04m)2)= 1,42 x 10-15Q2= (0,004N)*(16**Eo*(0,04m)2)= 2,85 x 10-15Q2= (0,006N)*(16**Eo*(0,04m)2)= 4,27 x 10-15

Tabla 2 a= 6cmV cargaFqQ2

12 Kv2mN9,60 3,20 x 10-15

16 Kv4mN10,596,41 x 10-15

20 Kv4,1mN10,746,57 x 10-15

24 Kv4,7mN12,467,53 x 10-15

Q2=(0,002N)*(16**Eo*(0,06m)2)= 3,20x 10-15Q2=(0,004N)*(16**Eo*(0,06m)2)= 6,41 x 10-15Q2=(0,0041N)*(16**Eo*(0,06m)2)= 6,57 x 10-15Q2=(0,0047N)*(16**Eo*(0,06m)2)= 7,53 x 10-15

Tabla 3 a= 8cmV cargaFqQ2

12 Kv1mN7,962,85 x 10-15

16 Kv2mN10,465,70 x 10-15

20 Kv5mN12,461,42 x 10-14

24 Kv6mN12,461,71 x 10-14

Q2=(0,001N)*(16**Eo*(0,08m)2)= 2,85 x 10-15Q2=(0,002N)*(16**Eo*(0,08m)2)= 5,70 x 10-15Q2=(0,005N)*(16**Eo*(0,08m)2)= 1,42 x 10-14Q2=(0,006N)*(16**Eo*(0,08m)2)= 1,71 x 10-14

2). En el mismo sistema cartesiano dibuje las grficas de F contra q2 para cada una de las distancias.Grfica 1F(mN) contra q2(c2)

Grfica 2F(mN) contra q2(c2)

Grfica 3F(mN) contra q2(c2)

3) Cmo es la relacin entre Fuerza y Q2?Rta: La fuerza es directamente proporcional a q2, ya que al aumentar la fuerza, tambin lo har la carga al cuadrado segn la ecuacin 1, y eso se puede ver en los 3 grficos, sin ninguna excepcin

4). Determine la pendiente de cada una de estas grficas, y con este valor calcule el valor de E en cada casoPendiente

Grfica 1m =6-1/ (4,27 x 10-15)-(7,12 x 10-16)m =1,40 x 1015

Grfica 2

m = 4,7-2/ (7,53 x 10-15)-(3,20 x 10-15)m =6,23 x 1014Grfica 3m = 6-1/ (1,71x 10-14)-(2,85 x 10-15)m = 3,50 x 1014

-Como la ecuacin 1 es , se toma la pendiente como la relacin

F/q2, y por lo tanto con los valores hallados de la pendiente, se hallara el valor aproximado de lo que vendra a valer el E.

Eo=1/16**(a2)*m

As que:-Para la tabla 1:

E=1/16**(0,042)*(1,40x1015)E=8,88 x 10-15-Para la tabla 2:E=1/16**(0,062)*(6,23x1014)E=8,87 x 10-15-Para la tabla 3:E=1/16**(0,082)*(3,50x1014)E=8,88x10-155) Encuentre el valor promedio de E, con su incertidumbre.a)

b)

x1= l (8,88*10-15) (8,87*10-15) lx1= 1*10-17x2= l (8,87*10-15) (8,87*10-15) lx2= 0x3= l (8,88*10-15) (8,87*10-15) lx3= 1*10-17c) x=xi / n

Rta6) Porque podemos obtener tan solo una carga inducida limitada, cuando el nmero de electrones mviles en la placa es extremadamente grande?Rta:Porque al tener una cantidad extremadamente grande de electrones mviles, tambin los debe tener de protones, ya que actualmente la placa est en un estado neutro al carecer de carga, as que al inducir una cantidad de electrones, lo que sucede es que los electrones comienzan a moverse y acaban en la otra esfera, por lo que la placa vuelve a entrar en un estado neutro.

Recomendaciones

1) Tener extrema precaucin con la esfera de cobre al tenerla cargada, ya que el voltaje mnimo en el que se encontrara en el ejercicio ser de 12Kv.2) Evitar chocar con los implementos de trabajo ya que algunos al sufrir daos pueden quedar intiles, y su costo puede ser elevado.3) Al momento de usar el dinammetro, estar atentos en el primer choque de la esfera de cobre ya que muchas veces se ignora este paso y la fuerza es mal calculada, por lo que se debe repetir el procedimiento varias veces.4) Estar atentos a descargar siempre la placa de metal y la esfera de cobre luego de cada medicin.

Conclusiones La fuerza y la carga (q2) son directamente proporcionales, debido a que el incremento de una influye totalmente en el incremento de la otra. La incertidumbre del valor E, que fue hallado por medio de la pendiente de cada una de las grficas dio un valor muy semejante al propio valor de psilon Sub cero (Eo) Solo se es inducida una carga a pesar de la cantidad de electrones en la placa metlica debido a que solo se encarga de traspasar esa carga hacia la esfera, ms no de producirla. Coulomb en su ley bsicamente aclaro que la fuerza de atraccin o repulsin entre dos cargas puntuales es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Bibliografa* http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ElectricidadLeyCoulomb.html* http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/fuerza/fuerza.htm

*Guas de trabajo Electricidad y Magnetismo UFPS