Informe de Laboratorio Ley de Coulomb [PDF]

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[Informe laboratorio de Física]

Ley de Coulomb Juleydis Nieto Morales Programa de Ingeniería Industrial IV semestre

CORPORACION UNIVERSITARIA AMERICANA Laboratorio de Física carga eléctrica y fuerza eléctrica; Modalidad virtual 21 de mayo de 2020 Resumen La siguiente práctica nos ayudara a comprender la ley de coulomb la cual determina: que la fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas es directamente proporcional al producto de ellas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y comprobaremos mediante un ejercicio simulando dicha ley. Palabras claves: Ley de Coulomb, cargas, Fuerza, distancia, fuerza de atracción, fuerza de repulsión.

1. Introducción



En el siguiente análisis, veremos los resultados obtenidos mediante una simulación de índole cualitativa, mostrando fenómenos de repulsión y atracción entre cuerpos cargados, la cual nos llevara a una toma de datos en determinadas circunstancias a fin de comprobar el comportamiento de las cargas. Este método experimental lo realizamos para un mayor entendimiento y análisis sobre la proposición de ley.



2. Conceptos teórica La ley de Coulomb plantea que la fuerza eléctrica que ejerce una partícula cargada sobre otra es directamente proporcional al producto de las cargas de cada partícula e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. La dirección de la fuerza está dada por la recta que une las partículas y su sentido depende del signo del producto de las cargas. A esta relación se la denomina Ley de Coulomb. F=K⋅Q⋅qr2



Q y q son lo valores de las dos cargas puntuales. En el S.I. se miden en Culombios (C). r es el valor de la distancia que las separa. En el S.I. se mide en metros (m). K es una constante de proporcionalidad llamada constante de la ley de Coulomb. No se trata de una constante universal y depende del medio en el que se encuentren las cargas. En concreto para el vacío k es aproximadamente 9·109 N·m2/C2 utilizando unidades en el S.I.

El valor de la fuerza eléctrica en esta expresión puede venir acompañada de un signo. Este signo será:  

positivo. cuando la fuerza sea de repulsión (las cargas se repelen). ( + · + = + o - · - = + ) negativo. cuando la fuerza sea de atracción (las cargas se atraen). ( + · - = - o - · + = - )

Objetivo general: Estudiar la interacción y algunos factores que intervienen entre las cargas eléctricas. 3. Métodos experimentales

Dónde: 

F es la fuerza eléctrica de atracción o repulsión. En el S.I. se mide en Newton (N).

Tenemos dos cargas, una carga fija y una carga de prueba, debemos mover la carga de prueba y observar como varia el modulo y la dirección de la fuerza que la

Página 1

[Informe laboratorio de Física] carga fija ejerce sobre la de prueba Modificando los valores de cada una de las cargas y la distancia entre ellas según las actividades planteadas. Utilizamos para el desarrollo de la practica un simulador virtual en el que es posible fijar la distancia entre las cargas, y variar los valores de las cargas tanto fija como la de prueba (Fig.1)

Como notamos, si tenemos unas condiciones en la que la distancia es fija y el valor de una carga aumenta, entonces como resultado la fuerza de atracción será mayor a medida que aumente la carga. Actividad 2. Fija la distancia en 50 cm y la carga móvil en 90 μC, ve modificando los valores de la carga fija y completa la tabla: q (μC) 10 20 30 F (N)

40

50

60

70

80

90

32 65 97 129 162 194 226 259 291

Tabla 2. Representa en una gráfica los valores de la fuerza frente a la carga de prueba. Grafica 2.

Figura 1. Simulador Virtual. 4. Análisis de resultados Actividad 1. Fija la distancia en 50 cm y la carga fija en 90 μC, ve modificando los valores de la carga móvil y completa la tabla: ¿Qué conclusión obtienes? q (μC) 10

20 30 40

F (N)

65 97 129 162 194 226 259 291

32

50

60

70

80

90

Tabla1.

Al igual que en el caso anterior, si las condiciones de distancia son fijas, y se aumenta la carga, sin importar cuál de las dos, mientras la otra se mantenga fija, la fuerza de atracción irá en aumento.

Representa en una gráfica los valores de la fuerza frente a la carga de prueba.

Actividad 3.

Grafica 1.

Fija la carga fija en 90 μC, la carga móvil en 90 μC, ve modificando la distancia y completa la tabla:

d (m)

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8 2,0

F (N)

455 202 114

73

50

37

28

22

18

Tabla 3. Representa en una gráfica los valores de la fuerza frente a la distancia.

¿Qué conclusión obtienes? Página 2

[Informe laboratorio de Física] Grafica 3.

fuerza de atracción entre las cargas, que a mayor distancia. Conclusión Los resultados experimentales obtenidos para la fuerza eléctrica entre dos cargas se pueden considerar satisfactorios, ya que se pudo evidenciar la ley de coulomb y comprobar que Cuanto más cercanas se encuentran las cargas el módulo de la fuerza eléctrica de atracción o repulsión es mayor, y que la distancia juega un papel fundamental entre la atracción de las mismas, es decir a menor distancia mayor fuerza, a mayor distancia menor fuerza de atracción.

¿Qué conclusión obtienes? 5. Referencias Tenemos dos cargas con el mismo valor, y solo modificamos la distancia entre ellas, esto como observamos, nos muestra que entre menor sea la distancia entre las cargas iguales, su fuerza será mayor, mientras que entre mayor sea la distancia entre las cargas menor va hacer su fuerza de atracción.

[1] Salvador hurtado Fernández. Laboratorio virtual ley de coulomb: 12 de marzo de 2012 http://labovirtual.blogspot.com/search/label/Ley% 20de%20Coulomb

Representa en una gráfica los valores de la fuerza frente al cuadrado del inverso de la distancia entre las cargas

[2] IES Aguilar y cano. Physica conceptos fundamentales de física en 2° de bachillerato, campo eléctrico.

Tabulamos los resultados del inverso cuadrado de la distancia dada anteriormente d 6.25 2.78 1.56 (m)

1

0.69 0.51 0.39 0.31

0.25

F 1.86 (N)

73

153

1166

9.4

30

280

479

758

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/41008970/helvia/sitio/upload/numero_3campo _electrico.pdf [3]Fisicalab. https://www.fisicalab.com/apartado/ley-decoulomb

Tabla 4.Inverso cuadrado de la distancia de la actividad 3 Grafica 4.

A fin de obtener la gráfica, ordenamos los valores de la tabla de forma ascendente según el resultado del cuadro inverso de las distancias establecidas. ¿Qué conclusión obtienes? De igual manera a menor distancia habrá mucha más Página 3