Ley De Columb

LEY DE COULOMB

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO- ESCUELA DE INGENIERIA GEOLOGICA- UPTC FACULTAD SECCIONAL SOGAMOSO.

RESUMEN

Obtenidos todos los materiales para realizar correctamente el laboratorio procedemos a realizar el montaje experimental que consistía en que una vez dispuesto el soporte universal y la varilla ranurada Tomamos las dos esferas previamente pesadas y anudadas con el hilo y las ubicamos en la varilla ranurada cada cm, dejando una fija y otra con posibilidad de moverse, medimos la longitud del hilo, y la distancia entre los dos nudos en la varilla. Posteriormente Con el paño de lana cargamos por fricción la barra de plástico para luego cargar por contacto las dos bolas de icopor, hasta obtener una separación considerable entre las esferas, la cual será medida con ayuda del espejo mediante el método de paralaje, después procedimos a repetir este procedimiento pero variando la distancia de separación horizontal entre las esferas.

INTRODUCCION

El informe de laboratorio que presentamos a continuación tiene como principal objetivo demostrar que la fuerza electrostática es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa dos partículas para lo cual hicimos uso de un sistema de dos esferas de icopor que estarían suspendidas y las cuales experimentarían una fuerza electrostática que las separaría cierta distancia y que a medida que la distancia aumente la fuerza electrostática se verá disminuida. También comprobaremos que la fuerza electrostática debe ser proporcional a la magnitud de las cargas por lo que a mayor fuerza electrostática el sistema experimentara mayor carga.

1. OBJETIVOS

• Comprobar que la fuerza electrostática es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa dos partículas.

• Observar que la fuerza electrostática es directamente proporcional a la magnitud de las cargas.

2. MATERIALES UTILIZADOS

• Un soporte universal.

• Una varilla ranurada cada cm

• Dos esferas de icopor

• Hilo

• Un flexómetro

• Un espejo

• Una barra plástica

• Un paño de lana

3. MARCO TEORICO

LEY DE COULOMB

La ley de Coulomb puede expresarse como:

La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a regresarla a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

Ilustración 1: Variación de la Fuerza de Coulomb en función de la distancia.

En la barra de la balanza, Coulomb colocó una pequeña esfera cargada y a continuación, a diferentes distancias, posicionó otra esfera también cargada. Luego midió la fuerza entre ellas observando el ángulo que giraba la barra.

Dichas mediciones permitieron determinar qué:

La fuerza de interacción entre dos cargas y duplica su magnitud si alguna de las cargas dobla su valor, la triplica si alguna de las cargas aumenta su valor en un factor de tres, y así sucesivamente. Concluyó entonces que el valor de la fuerza era proporcional al producto de las cargas: y

En consecuencia:

Si la distancia entre las cargas es , al duplicarla, la fuerza de interacción disminuye en un factor de 4 (2²); al triplicarla, disminuye en un factor de 9 (3²) y al cuadriplicar , la fuerza entre cargas disminuye en un factor de 16 (4²). En consecuencia, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

Asociando ambas relaciones:

Finalmente, se introduce una constante de proporcionalidad para transformar la relación anterior en una igualdad:

En términos matemáticos, la magnitud de la fuerza que cada una de las dos cargas puntuales y ejerce sobre la otra separadas por una distancia se expresa como:

Dadas dos cargas puntuales y separadas una distancia en el vacío, se atraen o repelen entre sí con una fuerza cuya magnitud está dada por:

La Ley de Coulomb se expresa mejor con magnitudes vectoriales:

Donde es un vector unitario que va en la dirección de la recta que une las cargas, siendo su sentido desde la carga que produce la fuerza hacia la carga que la experimenta.

4. METODO EXPERIMENTAL

Ilustración 2: Montaje experimental

Para la realización de esta práctica comenzamos por ubicar el soporte universal y la varilla ranurada posteriormente suspendimos de un hilo las dos esferas de icopor previamente pesadas de tal manera que estuviesen separadas una distancia horizontal d1 de igual manera medimos la longitud del hilo y posteriormente cargamos por fricción la barra de plástico haciendo uso del paño de lana para luego cargar por contacto las dos bolas de icopor, hasta obtener una separación entre las esferas, la cual será medida con ayuda del espejo mediante el método de paralaje, después repetimos este

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