laboratorio electromagnetismo

21
LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO EXPERIMENTO 5 (LEY DE COULOMB) PRECENTADO POR: 180472 SERGIO ARMANDO JACOME MANZANO 170497 JAIVER CAMILO PEREZ SEPULVEDA 180462 CARLOS JOSE ABRIL SANTIAGO 170566 BLANCA PEÑARANDA 170934 IVAN CAISEDO

Upload: kherlon

Post on 30-Jun-2015

522 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

EXPERIMENTO 5 (LEY DE COULOMB)

PRECENTADO POR:

180472 SERGIO ARMANDO JACOME MANZANO170497 JAIVER CAMILO PEREZ SEPULVEDA180462 CARLOS JOSE ABRIL SANTIAGO 170566 BLANCA PEÑARANDA170934 IVAN CAISEDO

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIASINGENIERIA DE SISTEMAS

OCAÑA2011

Page 2: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

EXPERIMENTO 5 (LEY DE COULOMB)

PRESENTADO POR:

180472 SERGIO ARMANDO JACOME MANZANO170497 JAIVER CAMILO PEREZ SEPULVEDA180462 CARLOS JOSE ABRIL SANTIAGO 170566 BLANCA PEÑARANDA170934 IVAN CAISEDO

PRESENTADO A:MONTAÑA CHAPARRO MARCO ANTONIO

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIASINGENIERIA DE SISTEMAS

OCAÑA2011

2

Page 3: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

TABLA DE CONTENIDO

PAG.

1. Introducción ......................................................... 4

2. Objetivos

3. Objetivo General ......................................... ……...5

4. Objetivos Específicos ............................................ 5

5. Hipótesis ……………………………………..6

6. Fundamentación Teórica …............................................... 7-8

7. Lista de Materiales …............................................... 9

8. Diseño Experimental ………..…..................................10

9. Procedimiento …...................….......................... 11

10.Análisis ................................................. ………………12

11. Conclusiones ..………................................................13

12.Recomendaciones ………………………………………14

13.Bibliografía ............................................................... 15

3

Page 4: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

INTRODUCCION

La carga eléctrica es una propiedad de la materia que provoca que los cuerpos se atraigan o se repelen entre sí en función a la aparición de campos electromagnéticos generados por las mismas cargas.

Se dice entonces que es una propiedad intrínseca de la materia que se presenta como positiva y negativa, de manera que dos cargas positivas o negativas se van a repeler y dos cargas una positiva y una negativa se van a atraer.

La carga eléctrica está cuantizada, es decir que hay una carga tan pequeña que todas las demás cargas son múltiplos exactos de esta, por lo que llamada también "carga elemental".

La unidad utilizada para medir la carga eléctrica es el Coulomb cuyo símbolo es una C y se le dio ese nombre en honor al Charles de Coulomb, el científico que enunció la ley que gobierna todo este tipo de fenómenos; la “Ley de Coulomb”, representada por la siguiente expresión matemática: Donde Y cuya representación gráfica sería

En cuanto al experimento, se mide la fuerza de las cargas puntuales mediante el balance de repulsión electrostática contra la fuerza de gravedad, suspendiendo una pequeña bola cargada con un fino cordel, la fuerza puede ser determinada por el peso y el giro que se le dé a la esfera.

Una de las causas que comúnmente dificulta la observación de los fenómenos electrostáticos es la humedad en el ambiente. Esto se debe a que las moléculas de agua que están suspendidas en el ambiente atraen los iones de los cuerpos que se cargan electrostáticamente debido al roce entre materiales, y si estas moléculas de agua se ionizan permitirán el traslado de las cargas eléctricas al ambiente y el cuerpo no se descargara adecuadamente.

Algunas medidas que deben tomarse para observar estos fenómenos electrostáticos es el usar guantes, reducir la humedad, y usar cosas limpias para hacer las demostraciones en el laboratorio.

4

Page 5: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Progresar en el desarrollo de los diferentes temas de electricidad y magnetismo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer los instrumentos de medida en la electricidad y el magnetismo.

Estudiar los fenómenos producidos por cargas eléctricas en reposo partiendo de la ley de Coulomb y del concepto de campo eléctrico.

Descubrir algunas de las propiedades básicas de las partículas que transportan cargas eléctricas.

Entender como la Ley de Coulomb describe las fuerzas entre cargas.

5

Page 6: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

HIPOTESIS

Existen dos tipos de carga eléctrica que llamaremos, por conveniencia carga positiva y carga negativa.

6

Page 7: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

FUNDAMENTACION TEORICA

Las formulaciones matemáticas para poder describir el comportamiento de la fuerza eléctrica fueron desarrolladas en el año 1785 por Charles-Augustin de Coulomb, famoso también por sus investigaciones sobre el magnetismo, el roce, las fuerzas insertas en estructuras de ingeniería, y otros temas. Ahora bien, nos es posible estimar, por ejemplo, en lo que respecta a distancia, que la fuerza de Coulomb es igual a la de gravedad como la describió Newton: al duplicar la distancia, su magnitud disminuye a la cuarta parte (ley inversa del cuadrado de la distancia).

Muy semejante verdad. Pero pese a ello, hay una diferencia fundamental entre ambas fuerzas. Mientras la gravedad depende de la masa del objeto (se duplica cuando se duplica la masa), la fuerza eléctrica sólo depende de su carga (también se duplica con la carga, pero permanece invariable si se dobla en tamaño la masa).

Podemos describir también el fenómeno, señalando que mientras dos cuerpos de distinta masa caen igual hacia un tercero que los atrae por gravedad, dos objetos de diferente carga caen en forma diferente si son atraídos eléctricamente hacia un tercero. La fuerza eléctrica no es reductible a una propiedad geométrica del espaciotiempo, como lo es la gravedad.

Ahora bien, cuando hablamos de interacción de la fuerza eléctrica a distancia, la Ley de Coulomb nos permite deducir que si hay una carga eléctrica aquí y otra, por ejemplo, en la Luna, ellas se influyen mutuamente a través del vacío del espacio intermedio, tal como las masas lo hacen según la teoría de Newton de la gravedad. Aquí, hemos entrado a una cuestión de la física que, para muchos, siempre va a ser un motivo de discusión y dudas. Para obtener el electromagnetismo y la gravedad matemáticamente se necesitan cinco dimensiones espaciotiempo en vez de cuatro.

Para ello, es necesario aceptar la idea propuesta por el matemático Theodor Kaluza, quién demostró que con el artificio de una dimensión adicional a las cuatro conocidas de espaciotiempo, es factible obtener el electromagnetismo y la gravedad a partir de una misma teoría. El problema de la idea es saber qué es esa quinta dimensión agregada, que no percibimos.

7

Page 8: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

MAQUINA DE COULOMB

8

Page 9: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

LISTA DE MATERIALES

Una maquina de coulomb. Dos esferas para carga electrostática. Un bloque guía y aislante. Barra de acetato y vinilita. Papel.

9

Page 10: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

DISEÑO EXPERIMENTAL

PROCEDIMIENTO

10

Page 11: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

Cargamos una esfera de unicel colocada en un bloque guía, por medio de frotamiento. Generalmente, cargamos dicha esfera frotándola con el papel ya que tratar de hacerlo con algún otro material resultaba difícil debido a que esta era de unicel.

Posteriormente, aproximamos la esfera cargada a la esfera de unicel que se encontraba suspendida por un hilo dentro de la cámara. Inmediatamente notamos que la esfera que se encontraba en el bloque guía atrajo a la esfera suspendida.

Una vez que hicimos esto, esperamos unos minutos para que la carga se transfiriera de una esfera a otra, de tal manera que en lugar de mostrar una fuerza atractiva se repelían entre ellas.

Posteriormente, medimos la distancia entre las esferas con ayuda de una regla colocada en el fondo de la cámara, donde se encontraba suspendida la esfera originalmente neutra, y un espejo (cuya utilidad radicaba en ayudarnos evitar errores de paralaje).

Finalmente, esperamos a que la esfera colocada en la cámara perdiera la carga eléctrica y regresara a su estado neutro, para realizar nuevamente el experimento y obtener una mayor variedad de valores.

TABLA DE DATO

11

Page 12: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

No. de intento Distancia. D (cm)

Fuerza de repulsión. FR

(N)

r (cm) Carga Total. Qtot (C)

1 4 1.9x10^-3 1.4 643.61 x10^-92 2 9.81 x10^-3 2 2088.15 x10^-93 8 39.29 x10^-3 2 4178.44 x10^-94 1.5 73.575 x10^-3 2.5 7151.72 x10^-95 7 34.33 x10^-3 1.4 2735.80 x10^-96 9 44.14 x10^-3 1.6 4094.02 x10^-97 1.2 58.86 x10^-3 1.9 4869.65 x10^-98 7 34.33 x10^-3 2.3 4494.53 x10^-99 8 39.24 x10^-3 2 4178.44 x10^-910 9 44.14 x10^-3 1.8 3988.49 x10^-9

CALCULO DE ERROR

12

Page 13: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

Error%= (Vempirico – Vteorico/ Vempirico ) x 100

13

Page 14: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

ANALISIS DE RESULTADOS

La tabla anterior nos muestra la relación entre la Fuerza de Repulsión y la distancia entre las esferas y al frotar la barra y al cargar la barra e introducirla a la máquina de coulomb nos pudimos dar cuenta que la esfera que estaba en el centro y colgando de un hilo fino se repelaba contra la otra y observamos cómo se traspasaban la cargas.

14

Page 15: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

CONCLUSIONES

Esta práctica nos ayudó a visualizar las cargas de equilibrio electrostático. Nos dimos cuenta inmediatamente de que, al lidiar con una fuerza mucho mayor a la de la gravedad, esta fue despreciada e hizo posible que una esfera quedara suspendida en el aire durante un tiempo, mientras tenía una carga igual a la de la esfera que frotamos.

Pudimos observar cómo cambió lentamente la carga de las esferas de tal forma que en unos minutos las esferas parecían no tener carga alguna y también pudimos ver que existe una relación exponencial entre la distancia r y la fuerza de repulsión.

15

Page 16: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

RECOMENDACIONES

Se debe estar atento a las observaciones del profesor en el laboratorio de física.

Frotar bien las barras.

Hacer el experimento en un día no húmedo.

16

Page 17: LABORATORIO ELECTROMAGNETISMO

BIBLIOGRAFIA Y CIBERGRAFIA

- Microsoft Encarta 2009- http://portales.educared.net/ google.com/uvirtual.unal.edu.co- física para ingenierías.

17