P45 Ley de Coulomb

PRÁCTICA #1: CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB
1. ¿Qué tipo de carga hay y cómo las podemos generar?
Los tipos de cargas que existen son positivas, neutras y negativas. Si dos cargas son del
mismo signo experimentan un fuerza de repulsión entre ellas. Por otro lado, si son del
mismo signo, se atraerán.
Para generar cargas podemos realizar el siguiente experimento:
Dos varillas con cargas del mismo signo se repelen. Para observarlo pueden frotarse
dos varillas del mismo material (por ejemplo, vidrio) empleando el mismo método (por
ejemplo, un paño de seda). Al ser del mismo material y haber sido frotadas de la
misma forma, las varillas adquieren cargas del mismo signo. Si se cuelga una varilla de
un hilo de forma que pueda girar y se le acerca la otra, la primera gira alejándose de la
segunda, lo que demuestra que las cargas se repelen. Si las dos varillas tuvieran cargas
de signo opuesto, la primera se acercaría a la segunda, puesto que las cargas de distinto
signo se atraen.
2. ¿Cuáles son las formas de cargar un cuerpo?
Para lograr que un cuerpo quede cargado eléctricamente requerimos que haya en él un
exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o - ) , lo cual podemos lograr haciendo uso
de diferentes procesos:
Frotamiento: consiste en frotar un elemento que esté cargado eléctricamente con uno
sin carga. Habrá una transferencia electrónica del cargado al no cargado.
Inducción: consiste en acercar un cuerpo cargado a uno no cargado, en este momento
las cargas pasarán del primero al segundo sin necesidad de que se toquen, sino
simplemente a través del aire.
Contacto: si hacemos que dos cuerpos se toquen en su superficie, la carga eléctrica
pasará del que esté cargado al que no lo esté.
3. Con un dibujo, explica cómo son las líneas de campo eléctrico para una carga
positiva y para una carga negativa.
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En este diagrama se pueden observar las líneas de fuerza de un campo eléctrico
creado por dos cargas de signo opuesto. Una carga de prueba positiva sería atraída
por la carga negativa y repelida por la positiva. Por eso, se puede decir que las líneas
de campo eléctrico salen de las cargas positivas (ya que éstas repelen las carga de
prueba positiva) y llegan a las cargas negativas (porque éstas atraen a la carga de
prueba positiva).
4. ¿Qué es la máquina de Whimshurt, cómo funciona, cómo se carga?
Es una máquina permite transformar energía mecánica en eléctrica. A su vez dicha
energía eléctrica puede transformarse en energía lumínica y sonora o también si se
prefiere en energía mecánica nuevamente. Otra posibilidad que brinda es transformar
aquella energía eléctrica en energía química.
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Cuando se acciona la manivela de la máquina se transmite el efecto de dicho accionar
por dos correas cruzadas, a dos discos de acrílico con un diámetro habitual de entre
30 y 50 cm. Debido a que las correas están cruzadas un disco girará en el sentido de
giro de las agujas del reloj y el otro en sentido contrario.
En estos discos se encuentran pegados, a intervalos regulares, trozos de igual
superficie de papel de aluminio. Cuando los discos giran, estos trozos de papel son
friccionados por unas escobillas de cobre. Como resultado de ello los discos pasan a
ser el Soporte de una Energía eléctrica importante: se dicen que dichos discos "están
cargados". Cuando los discos se saturan de Carga eléctrica el remanente pasa a unos
botellones denominados de Leyden que actúan como condensadores de carga
eléctrica.
Siendo superada la capacidad de estos condensadores, los electrones que portan una
gran energía pasan a dos esferas metálicas de distinto volumen, de forma tal que la de
mayor volumen pasa a tener mayor densidad energética que la otra.
Al superar la resistencia del aire, los electrones "saltan" de la esfera de mayor volumen
a la de menor volumen. Se produce una chispa o rayo (energía lumínica) y un ruido
(energía sonora).
Si separamos bien las esferas y conectamos la esfera de mayor volumen a un molinillo
metálico, por medio de un cable: las aspas del molinillo girarán velozmente. Significa
que la energía eléctrica se transformó en mecánica.
La esferita de un péndulo eléctrico colocado en las inmediaciones, se moverá al compás
de los chispazos. Parte de los electrones energizados escaparon de la máquina, su
energía no pudo ser canalizada y la entropía del universo aumentó.
5. Enuncia la ley de Coulomb.
Suponemos tener dos cargas puntuales q y q´, las cuales se encuentran a una distancia r
de separación en el vacío. La fuerza que experimenta una carga debido a la otra está
dada por la ley de Coulomb, donde la fuerza de atracción o repulsión, entre cargas de
signos opuestos o iguales, respectivamente, es directamente proporcional al producto de
la intensidad de sus cargas e inversamente proporcionales al cuadrado de distancia
entre ellas .
FE = k * (q·q´/r2) (en el vacío)
Donde k es un valor constante y vale 8.988 * 109 N·m2/C2
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