LEY DE COULOMB

LEY DE COULOMB

(BALANZA DE COULOMB)

JESSICA MARCELA CARDONA REINOSO

162205110LILIANA TORRES SANCHEZ

162205171ELIZABETH VILLAMIL VILLAMIL

162205179UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

FISICA III IV SEMESTRE

FUSAGASUGA

2006LEY DE COULOMB

(BALANZA DE COULOMB)

PRESENTADO POR:JESSICA MARCELA CARDONA REINOSO

162205110

LILIANA TORRES SANCHEZ

162205171ELIZABETH VILLAMIL VILLAMIL

162205179

PRESENTADO A:Jos Joaqun RochaUNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

FISICA III IV SEMESTRE

FUSAGASUGA2006OBJETIVOS

Comprender la ley de coulomb de forma terica y prctica.

Utilizando la balanza de coulomb demostrar el comportamiento de las cargas.

Observar cada una de las variables que se presentan en este laboratorio en relacin con la ley de coulomb.

Observar la relacin:

fuerza vs. Distancia.

fuerza vs. Carga.

PROBLEMA

Comprender la ley de coulomb para lograr reconocer las propiedades que tienen las cargas; cual es el cambio que se genera cuando se alteran y a que distancia se produce una reaccin procurando que no intervenga ningn contacto fsico como el ambiente.

MARCO TERICO

LEY DE COULOMB:

Segn la cual la fuerza es proporcional al producto de las cargas dividido entre la distancia que las separa al cuadrado. La constante de proporcionalidad K depende del medio que rodea a las cargas.

Coulomb es bsicamente, el padre de la electricidad. Esta ya haba sido descrita antes, pero fsicamente no se conoca bien porque no se haba cuantificado, es decir, medido. As fue hasta que Coulomb invent una balanza de torsin (que lleva su nombre) con la que se pudo medir por primera vez cunto se atraen o se repelen dos unidades de carga elctrica.

Esas unidades son como pequesimas bolitas que estn cargadas positiva o negativamente. Utilizando la balanza, se las suspende de unos hilos y as, al atraerse o repelerse, se mueven alrededor del eje de la balanza. Este movimiento se puede medir para saber con qu fuerza se atraen o se repelen dos cargas elctricas. Como resultado de estos experimentos, el fsico francs enunci lo que conocemos como Ley de Coulomb, que rige la interaccin entre las cargas elctricas. Posteriormente estableci la validez de la misma ley para el caso de las fuerzas magnticas.

Coulomb muri en 1806. Sus investigaciones sobre la electricidad y el magnetismo permitieron que esta rea de la fsica se convirtiera en ciencia exacta. En su honor, la unidad de medida de carga elctrica se llama culombio.

La fuerza ejercida por una carga sobre otra fue estudiada por Charles Coulomb (1736-1806) mediante una balanza de torsin de su propia invencin. Los resultados de los experimentos de Coulomb y otros cientficos sobre las fuerzas ejercidas por una carga puntual sobre otra, se resumen en la ley de Coulomb:

La fuerza ejercida por una carga puntual sobre otra est dirigida a lo largo de la lnea que las une. La fuerza vara inversamente con el cuadrado de la distancia que separa las cargas y es proporcional al producto de las cargas. Es repulsiva si tienen signos opuestos.

BALANZA DE TORSIN DE COULOMB:

Coulomb emple una balanza de torsin para estudiar las fuerzas electrostticas. Para ello carg una esfera fija con una carga q1 y otra esfera, situada en el extremo de una varilla colgada, con una carga q2. La fuerza ejercida por q1 sobre q2 tuerce la varilla y la fibra de la que cuelga. Girando el cabezal de suspensin en sentido contrario se mantienen las esferas a la distancia original. La fuerza se mide por el ngulo que hay que girar el cabezal. Coulomb hall que la fuerza ejercida por una carga sobre otra es directamente proporcional al producto de ambas cargas (q1q2). Tambin observ que la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r entre las esferas cargadas. Esta relacin se conoce como ley de Coulomb.

El primero que utiliz la balanza de torsin fue Charles Coulomb en 1784. Con ella investig la naturaleza de las fuerzas electrostticas. En una primera serie de experimentos encontr que la fuerza medida con el aparato es proporcional al ngulo de torcedura y que la constante de proporcionalidad depende de las caractersticas del alambre usado. En el segundo grupo de experimentos, Coulomb coloc en uno de los brazos del soporte un objeto con carga igual a +q1, mientras que a una cierta distancia de l fij otro objeto con carga igual a +q2.

En este caso, entre q1 y q2 se establece una fuerza repulsiva F12 debido a que ambos cuerpos contienen carga del mismo signo. Esta fuerza hace girar el brazo horizontal de la balanza un ngulo ( . Si torcemos el alambre de suspensin podemos regresar la balanza a su posicin original. Como se dijo antes, es posible calcular la magnitud de la fuerza entre las cargas a partir del ngulo de torcedura. Por otra parte, si variamos la distancia de separacin entre las cargas se puede obtener la dependencia entre la fuerza F12 y la distancia de separacin r12. Una grfica de F12 contra la distancia de separacin indica que, para una amplia gama de distancias, la fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de r12 y aumenta a medida que se acercan las cargas.

As, la balanza de torsin ha tenido un papel decisivo en la determinacin de la fuerza electrosttica entre cuerpos cargados la ley de Coulomb y en la investigacin experimental de la ley de la gravitacin universal de Newton, ambas leyes pilares de la fsica clsica. Adems ha sido de gran importancia en la implantacin de las teoras modernas de la gravitacin, las cuales pregonan la igualdad de las masas gravitacional e inercial como uno de sus postulados bsicos.

CAMPO ELCTRICO: La fuerza elctrica ejercida por una carga sobre otra es un ejemplo de accin a distancia, semejante a la fuerza gravitatoria ejercida por una masa sobre otra. Para evitar el problema de la accin a distancia se introduce el concepto de campo elctrico E. Una carga crea un campo elctrico E en todo el espacio y este campo ejercen una fuerza sobre la otra carga. La fuerza es as ejercida por el campo en la posicin de la segunda carga, ms que por la propia primera carga que se encuentra a cierta distancia.

El campo elctrico E en un punto se define como la fuerza resultante sobre una carga de ensayo positiva q0, dividida por q0. Una carga de ensayo es una carga lo suficientemente pequea para que su efecto sobre una distribucin de carga sea despreciable.

La unidad SI del campo elctrico es el Newton/Culombio (N/C).

El campo elctrico se puede calcular a partir de la ley de Coulomb, siendo en un punto P:

En donde r es la distancia de la carga al punto P (punto del campo) y ur un vector unitario que apunta desde la carga hasta P. El campo elctrico es un vector que obedece al principio de superposicin (el campo elctrico producido por un sistema de cargas es la suma de los campos elctricos debidos a cada carga del sistema por separado).

Para una distribucin discreta de cargas el campo elctrico es: DIPOLOS ELCTRICOS

Un sistema de dos cargas iguales y opuesta q separada por una pequea distancia L se denomina dipolo elctrico. Su caracterstica fundamental es el momento dipolar elctrico p, o vector que apunta de la carga negativa a la positiva y cuya magnitud es el producto de la carga q por la separacin L. Si L es el vector desplazamiento de la carga positiva contado desde la carga negativa, el momento dipolar es: p = qL

En funcin del momento dipolar, el campo elctrico sobre el eje del dipolo en un punto a gran distancia x tiene la magnitud:

Es decir, el campo elctrico en un punto alejado del dipolo es proporcional al momento dipolar y disminuye con el cubo de la distancia.

Cuando se coloca un dipolo dentro de un campo elctrico uniforme, no existe sobre ella ninguna fuerza neta, pero aparece un par que le hace girar, de modo que el dipolo se alinea con el campo.

MATERIALES

TEORIA:

Libros de Consulta (Bibliografa).PRACTICA:

Balanza de coulomb y sus accesorios.

Fuente reguladora (6Kv).

Caja.

Plstico.

PROCEDIMIENTO

1. Se realizo el montaje de la balanza de coulomb y procedimos a tomar las mediciones correspondientes para hallar los valores tericos teniendo en cuenta que para cada medicin debemos descargar las esferas. 2. Se obtuvieron los siguientes clculos:

Tomando:

C = 4 E0*a

a = 0.18m = radio de la esfera baada en grafito

E0= 8.85*10-12Entonces:

C = 4*(8.85*10-12)*(0.18m)

C = 2.002772856*10-12Hallamos el valor de cada carga con la correspondiente ecuacin de la carga:

q = 2CV

q1 = 2*(2.002772856*10-12)*1000v

q1 = 4.0054*10-9 C

q2 = 2*(2.002772856*10-12)*2000v

q2 = 8.0108*10-9 C

q3 = 2*(2.002772856*10-12)*3000v

q3 = 12.0162*10-9 C

q4 = 2*(2.002772856*10-12)*4000v

q4 = 16.0216*10-9 C

q5 = 2*(2.002772856*10-12)*5000v

q5 = 20.027*10-9 C

Hallamos la fuerza elctrica:

F=Kc

F1 = =44.76*10-12 NF2 = =171.68*10-12 NF3 = =353.31*10-12 NF4 = =654.75*10-12 NF5 = = 1.0077*10-9 NTABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

DISTANCIA DE ATRACCION (CM)VOLTAJE

(KV)CARGA

(COULOMB)FUERZA

(NEWTON)

56.814.0054*10-944.76*10-12

5828.0108*10-9171.68*10-12

59312.0162*10-9353.31*10-12

59.4416.0216*10-9654.75*10-12

59.8520.027*10-91.0077*10-12

GRAFICAS

CONCLUSIONES* En el desarrollo del laboratorio utilizamos conocimientos de las anteriores prcticas y comprendimos temas indispensables para la elaboracin de los siguientes laboratorios; con el fin de obtener mayor facilidad y perspicacia en su elaboracin.* Logramos establecer que entre mayor sea el voltaje de carga, el campo de atraccin es directamente proporcional.* Entre menor sea la cantidad de aire y ruido circundante sobre la balanza mayor ser la exactitud que tengamos en nuestras mediciones.* Logramos establecer un campo de atraccin entre las dos esferas al ser cargadas con un voltaje determinado, es claro agregar que se trabajo en el orden de kilovoltios.

BIBLIOGRAFIA

J.P Mc KELVEY y GROITCH. Fsica para ciencias e ingeniera. Vol. 2. Electricidad y magnetismo. ED HARLA.

BERKELY. Electricidad y magnetismo. Vol. 2. Ed. Revert.

SERWAY. Fsica. Vol.2. Mc-Graw-Hill.

TIPLER. Fsica.Ed. Revert

EMBED Equation.3

_1156262612.unknown

_1156262774.unknown

_1156262826.unknown

_1217012374.unknown

_1156262809.unknown

_1156262707.unknown

_1156258810.unknown

_1156262398.unknown

_1156258454.unknown