Informe de laboratorio cargas

¿Por qué siendo iguales , no se atraen ?

Buritica Juan Pablo, Cortes Karen, Cruz Andrés, Gómez Karina, Vivas Andrés

Universidad

Juan.buritica01@correo.usa.edu.co, Karen.cortes02@correo.usa.edu.co,Andres.cruz01@correo.usa.edu.co, Karina.gomez02@correo.usa.edu.co,Andres.vivas01@correo.usa.edu.co

RESUMEN: Se presenta el informe de la practica experimental que busca observar la existencia y presencia de dos clases distintas de cargas eléctricas y  algunas de sus propiedades  con ayuda de métodos experimentales básicos como:  La fricción e inducción. Todo esto con el fin de analizar como interactúan las cargas en los objetos.

1. INTRODUCCIÓN

Se conoce como carga eléctrica a una propiedad que poseen todos los objetos en la naturaleza que se manifiesta a través de interacciones de fuerza de atracción y repulsión dependiendo de su naturaleza, puede ser tanto positiva como negativa. Ahora bien, cuando se habla de cómo un objeto adquiere algún tipo de carga nos remitimos al filósofo, físico y medico ingles William Gilbert quien comprobó el fenómeno conocido como fuerza eléctrica que se da al existir una transferencia de cargas que el observó al frotar 2 objetos con diferentes propiedades .En esta práctica de laboratorio con ayuda de los conceptos anteriores y con una versión casera del invento de William Gilbert conocido como electroscopio se determinar la presencia de cargas eléctrica a través de diferente métodos como carga por  contacto, inducción y rozamiento. Se observara y analizara la reacción de un globo, una barra de vidrio y una barra de plástico al frotarse con un paño de lana, un trozo de seda y una cabeza, respectivamente y acercarlos al electroscopio. Con el fin de ampliar el conocimiento sobre cómo interactúan las cargas eléctricas en los distintos objetos de la  naturaleza.

1. MARCO TEORICO

En esta práctica de laboratorio se decide realizar y utilizar un instrumento llamado electroscopio el cual es realmente sencillo y muy efectivo, este instrumento hay diferentes versiones, para esta práctica se utilizó la versión de “Papel de oro”, el instrumento esta hecho de materiales conductores lo que quiere decir en mayor o menor medida, es que capaz de conducir electricidad. Este tipo de materiales permiten el desplazamiento libre y fluido de electrones de un punto a otro.

Se coloca con delicadeza las dos laminas para que se evidencie la interacción en la carga cuando se le acerca un cuerpo cargado. la carga eléctrica viaja a través del alambre y separa las hojas. Esta extensión de hojas indica la presencia de una carga eléctrica. Se tiene cuenta que cuando un cuerpo cargado toca la cola de aluminio del electroscopio, puede ocurrir cualquiera de los siguientes casos:

• Si la carga es positiva, los electrones en el electroscopio son atraídos por la carga y salen de las hojas hacia arriba. Hace que las hojas adquieran una carga positiva temporal y, como cargas similares se repelen, las hojas de pan de oro se separan.
• Si la carga es negativa, entonces los electrones en el electroscopio se repelen y se mueven hacia las hojas. Hace que las hojas ganen la carga negativa temporal, y como cargas similares se repelen, las hojas se separan una vez más.

A partir de esta sección, se explican los fenómenos ocurridos en electroscopio relacionados con la ley de Coulomb, esta ley señala que la fuerza F (en newtons, N) con que dos cargas eléctricas q1 y q2, se atraen o se repelen es proporcional al producto de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r (en metros, m) que las separa. En el caso del electroscopio y dependiendo de la carga del cuerpo que se le acerque estas cargas se van a acumular tanto por toda la lámina haciendo que se separen.

Se profundiza la Ley de Coulomb y su fórmula para calcular la fuerza electroestática de valores experimentales que está directamente relacionada con los fenómenos ya descritos. Como se observa en la ecuación 1.

[pic 1]

Ecuación 1. Representación grafica de la ecuación de la Ley De Coulomb

Donde:

F= Fuerza electroestática

K= Constante de Coulomb

q= Carga eléctrica

r= Distancia entre las cargas

En la fórmula, ´K´ es una constante conocida como constante de Coulomb o constante eléctrica del medio en el que se encuentren las cargas. Como se explica en la ecuación 2.

[pic 2]

Ecuación 2: Representación grafica de la constante k.

Sus unidades están basadas en el sistema internacional Newtons x metros al cuadrado partido por coulomb al cuadrado.

Para explicar de una manera más detallada este fenómeno a continuación se van a utilizar una serie de datos teóricos entre dos cargas. Se determinará la magnitud de la fuerza de atracción electroestática entre estas dos cargas. Fenómeno ilustrado teóricamente en la figura 1. Muchas cargas  incurren en el fenómeno teórico explicado a continuación ya que estas cargas (Gran cantidad) se acumulan en las láminas del electroscopio deforma no uniforme.

[pic 3]

Figura 1. Cargas eléctricas

Cabe aclarar que tenemos una carga negativa y una positiva en este escenario, cada una tiene una carga eléctrica diferente. Para la carga negativa que llamaremos “q1” la carga eléctrica será negativa de - 6µC con una magnitud de  Para la carga positiva que llamaremos “q2” la carga eléctrica será positiva de 12µC con una magnitud de Adicional a esto la distancia de separación “r” es de 8cm. Estos datos serán mas que suficientes para calcular la fuerza electroestática de la ley de Coulomb.[pic 4][pic 5]

Las unidades de medida para este escenario están dadas en las unidades de medida microculombio µC.  (C) es la cantidad de carga eléctrica que atraviesa cada segundo (s) la sección de un conductor por el que circula una corriente eléctrica de un amperio (A). Plasmada en la ecuación 3.

[pic 6]

Ecuación 3: Representación gráfica de las unidades de medida microculombia

Ya que un Coulomb es una unidad de carga demasiado grande se utilizará en este ejercicio la medida de microcoulomb. Su submúltiplo es el explicado en la ecuación 4.

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