Informe No. 1 [PDF]

Zitiervorschau

GigaScience, 2021, 1–3 doi: xx.xxxx/xxxx Manuscript in Preparation INFORME No. 1

INFORME NO. 1

Ley de Coulomb y Campo Eléctrico Camila Santana Mejia, 19-14471 1

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO HENRIQUEZ UREÑA

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Abstract El objetivo de este informe fue realizar pruebas haciendo uso de la ley de Coulomb, obtener datos a través de los simuladores y gráficos que sirvieran de base para el análisis del comportamiento del campo y de la fuerza eléctrica, así como la manera en que son afectadas estas magnitudes respecto a los factores incluidos en el estudio. Key words: Ley de Coulomb, carga, fuerza eléctrica, campo eléctrico.

Introdución En línea general, la ley de Coulomb permite calcular cómo es la fuerza eléctrica existente entre dos cargas puntuales estacionarias. En el presente trabajo, se pretende caracterizar el comportamiento de esta fuerza con respecto distintos factores, como el grado de separación y la magnitud de las cargas. Las cargas estacionarias o puntuales son magnitudes fundamentales en física, responsables de la interacción electromagnética. Pueden ser positivas y negativas, se caracterizan por repelerse, si se trata de cargas de igual signo y/o atraerse, en caso de que se trate de signos contrarios. [1] Se dice que el campo eléctrico es una región del espacio que rodea a un objeto cargado, la carga fuente; es posible detectar la presencia de un campo eléctrico colocando una carga de prueba en el campo y anotando la fuerza eléctrica ejercida sobre ella. [2] Un dipolo es un sistema formado por dos cargas de igual magnitud y signo opuesto, separadas por cierto grado de distanciamiento. También, puede tratarse de un un sistema neutro, donde el centro de cargas positivas no coincide con el de negativas. [3]

• Carga de prueba

Métodos y Procedimientos para Ley de Coulomb 1. La primera parte del experimento se basó, en el uso de un simulador, variando los valores de factores específicos. 2. Para la Tabla 1, se fija la distancia en 50 cm y la carga fija en 90 µC, variando los valores de la carga móvil paulatinamente. 3. En la Tabla 2, de igual manera se fija la distancia en 50 cm y, la carga móvil en 90 µC, variando solo la carga fija. 4. En la Tabla 3, se fijan ambas cargas, en 90 µC por igual; variando la magnitud de la distancia gradualmente. 5. Para la Tabla 4, se fijan las carga en 90 µC y la fuerza, en las magnitudes de la tabla 3; se obtiene entonces el el inverso de la distancia al cuadrado.

Métodos y Procedimientos para Campo eléctrico 1. Ingresar a Geogebra. 2. Crear un dipolo propio, distinto al propuesto.

Materiales y Métodos • Carga fija

3. Determinar la posicón del campo, haciendo uso de las herramientas de posicionamiento.

Compiled on: June 11, 2021. Draft manuscript prepared by the author.

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GigaScience, 2021, Vol. 01, No. 1

4. Fijar el punto A en el lygar deseado. 5. Observar los resiltados obtenidos mediante el simulador y compararlos con los obtenidos de manera manual.

Resultados Figure 3. Fuerza vs. distancia

q (µC)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

F (N)

32

64

96

128

160

192

224

256

288

Table 1

1/d^2

6.25

2.78

1.56

1

0.69

0.51

0.39

0.31

0.3

F

455

205

114

73

51

37

29

23

18

Table 4

Figure 1. Fuerza vs. carga móvil

Figure 4. Fuerza vs. inverso de la distancia al cuadrado

q (µC)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

F (N)

32

64

96

128

160

192

224

256

288

Table 2

Figure 5. Variables resultantes del arreglo de cargas

Figure 2. Fuerza vs. carga fija

Figure 6. Vector campo eléctrico

d (m)

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

F (N)

455

205

114

73

51

37

29

23

18

Table 3

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La intensidad del campo eléctrico en cualquier punto situado a una cierta distancia r de una carga puntual de de Q coulombs es directamente proporcional a la magnitud de la carga, e inversamente proporcional a la distancia al cuadrado a que se encuentra la carga.

Referencias [1] Monge, M. Á., Savoini, B., Universidad Carlos III de Madrid. (n.d.). Ley de Coulomb y Campo Eléctrico I. Ley de Coulomb, 23. Figure 7. Desarrollo de la distribución de campo eléctrico

[2] Serway, R. A., Jewett, J. W. (2014). Física para ciencias e ingeniería (10th ed., Vol. 2). Centage. 978-607-526-672-5

Ecuaciones

[3] Dipolo eléctrico (GIE). (2017). http://laplace.us.es/wiki/index.php/Dipoloel q Fe E=k 2 = q r

(1)

q q Fe = k 1 2 2 r

(2)

Discusión En la tabla No. 1 la relación entre la magnitud de la carga móvil y la fuerza eléctrica es directamente proporcional, es verificable gracias al gráfico que, a medida que aumenta la carga móvil, la fuerza eléctrica lo hace de igual manera. La tabla No. 2 sigue la misma tendencia que la tabla No. 1, manteniendo de igual manera una relación directamente proporcional, como se muestra en el gráfico, la magnitud de la fuerza eléctrica aumenta simultáneamente a medida que varían los valores de la carga fija. En cuanto a la tabla No.3 allí es posible visualizar la relación de la fuerza eléctrica en función de la distancia de separación entre las cargas. Las variables en este caso poseen una relación inversamente proporcional debido a que, a medida que se disminuye la distancia de separación aumenta la fuerza eléctrica, y viceversa. En la tabla No. 4 la relación del inverso de la distancia al cuadrado y la fuerza eléctrica, son directamente proporcionales, este hecho es verificable en el gráfico, ya que es una línea recta. En cuanto al dipolo, los resultados extraídos del simulador fueron verificados con los cálculos manuales, con lo cual quedó en evidencia el comportamiento del campo eléctrico, al asignar distintos valores a las cargas.

Conclusiones Fue puesto en evidencia, de manera cuantitativa, cómo reacciona la fuerza eléctrica frente a la variación de distintos factores como, el grado de separación de las cargas eléctricas estacionarias, variaciones en la magnitud de las cargas, tanto móvil y fija, tal como se especificaba al inicio.

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