LEY DE COULOMB Y CAMPO ELECTRICO

LEY DE COULOMB Y CAMPO ELECTRICO Objetivos 1. Determinar la fuerza el´ectrica entre cargas aplicando la Ley de Coulomb mediante el simulador Phet: Charges and Fields propuesto en la pr´actica. 2. Comprender mediante el simulador el comportamiento de las l´ıneas del campo magn´etico de las cargas puntuales cuando estas interact´uan entre si. Marco Teorico Antes de comenzar el estudio de Ley de Coulomb y campo El´ectrico como tal necesitamos hacer un estudio sobre el concepto de “carga”, la cual de el partimos para elaborar nuestra pr´actica, una forma sencilla de presentar este concepto es mediante un ejemplo de la vida cotidiana, imag´ınese cuando al caminar una persona frota sus zapatos sobre una alfombra de nailon, se carga el´ectricamente; tambi´en carga un peine si lo pasa por su cabello seco, lo que pasa es que hay un intercambio de cargas “positivas” y “negativas” durante el proceso, las cuales a las cargas positivas las llamaremos protones y las cargas negativas electrones y estas est´an presente en cualquier tipo de material. Dos cargas positivas se repelen entre s´ı, al igual que dos cargas negativas. Una carga positiva y una negativa se atraen. Se utiliza el s´ımbolo q para representar a la carga el´ectrica, y se toma conveniente el caso de una carga puntual donde la carga se concentra en un punto geom´etrico del espacio. Ley de Coulomb Se realiza el estudio de la ley sobre cargas puntuales, cuerpos cargados muy peque˜nos en comparaci´on con la distancia r que los separa, Charles Coulomb descubri´o que la fuerza el´ectrica es proporcional a 1/r2 , La fuerza el´ectrica entre dos cargas puntuales tambi´en depende de la cantidad de carga en cada cuerpo, la que se denotar´a con q o Q. La magnitud de la fuerza el´ectrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa Ent´erminos matem´aticos, la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales, q1 y q2, separadas una distancia r, ejerce sobre la otra se expresa como F =K|q1q2| r2 (1) 1

se utiliza la notaci´on de valor absoluto en q1q2 porque las cargas pueden ser positivas o negativas; en tanto que la magnitud de la fuerza F siempre es positiva. donde Ke es una constante de proporcionalidad cuyo valor num´erico depende del sistema de unidades que se emplee. Ke =8.987551787x109N.m2 C2 ∼= 9x109N.m2 C2 Campo El´ectrico La presencia de carga el´ectrica en una regi´on del espacio modifica las caracter´ısticas de dicho espacio dando lugar a un campo el´ectrico. Se describe como un campo vectorial en el cual una carga el´ectrica puntual de magnitud q, sufre los efectos de una fuerza el´ectrica F dada por: E =Ke q r2 (2) Fq =q.E (3) E = ∆V d (4) Despu´es de haber definido matem´aticamente el campo el´ectrico, podemos darle una representaci´on gr´afica. Una forma de conveniente de visualizar el campo es el trazo de l´ıneas conocidas como l´ıneas de campo el´ectrico, las cuales relacionan el campo el´ectrico con una regi´on del espacio de la siguiente manera: • Gr´aficamente el vector de campo E se representa como una l´ınea que tiene una punta de flecha indicando la direcci´on. • Las l´ıneas deben empezar en una carga positiva y terminar en una carga negativa. • El n´umero de l´ıneas que sale de una carga positiva o se acerca a una negativa debe ser proporcional a la magnitud de la carga. • Las l´ıneas de campo nunca se cruzan entre ellas. En el caso de una carga puntual positiva, las l´ıneas son radiales hacia afuera, en el caso de una carga puntual negativa, las l´ıneas son radiales hacia adentro. 2

Calculos y analisis de resultados 1. Calcule el porcentaje de error experimental entre los Potenciales de la Tabla 1. 2. Calcule el porcentaje de error experimental entre los campos Electricos de la Tabla 1. 3. Grafique la Fuerza en funci´on de la separaci´on

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