Laboratorio Coulomb

Los experimentos realizados por Charles Coulomb con la balanza de torsión le confirmaron que la fuerza eléctrica entre dos partículas cargadas está relacionada inversamente con el cuadrado de la distancia de separación entre las partículas.
En este laboratorio trabajamos con esferas cargadas eléctricamente justo para comprender un poco más de la ley que Charles Coulomb propuso a su debidotiempo.

OBJETIVOS
Calcular entre esferas cargadas la fuerza como función de la distancia.
Hallar para estas esferas la fuerza como función de la carga.
Encontrar la relación entre fuerza y distancia para esferas cargadas.
Encontrar posibles factores que afectan la medición de datos y generan un error con respecto a los valores teóricos
Analizar y comprender los diferentes fenómenos derepulsión y atracción eléctrica entre cuerpos cargados.

MARCO TEORICO
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 y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas sonde igual signo, y de atracción si son de signo contrario.

PROCEDIMIENTO

1. Medición de la fuerza como función de la distancia:
La esfera K2 se colocada 3.1mm fuera de la K1.
Cargamos las esferas con una varilla plástica frotada o transfiriendo la carga de la fuente de alimentación de alto voltaje teniendo en cuenta que Para un radio de 4mm la desviación del indicador de luz debe ser 20cmaproximadamente.
Medimos el desplazamiento X como función de varias distancias r entre las esferas con carga.
Tabulamos la distancia L entre la escala y el espejo.

2. Medición de la fuerza como función de la cantidad de carga: T
Tocamos K2 con otra esfera K3 (de igual tamaño) descargada para dividir la carga en dos.
La distancia r fue puesta a 10cm aproximadamente, no debe ser muypequeña y la desviación del indicador de luz no debe ser muy grande.
La varilla de K3 no debe tener carga (de ser necesario descargue la esfera), ambas esferas deben ser cargadas por igual y la desviación del indicador debe ser hallada.
Con la esfera K3 la carga de la esfera K2 fue ser dividida tocándolas entre sí, medimos la carga de las esferas usando el amplificador del electrómetro.


1.Calcule la magnitud de la fuerza utilizando la ecuación (7) de la balanza para cada una de las separaciones.
Para realizar los cálculos se emplea la siguiente ecuación:
= (7)
Donde F: Fuerza; b Longitud del centro de rotación; x: Desviación del indicador de luz en la escala; L: Distancia entre el espejo y la escala.

Despejamos la fuerza de la ecuación (7) y calculamos:
F =
En la formaanterior se realizaron todos los cálculos presentados en las siguientes tablas:

Intervalos de distancia ∆r = 0,005 [m]
Voltaje 1:
r[m]
X[m]
Fuerza [N] *x10^-4
1/r² [m]
0,035
0,485
0,14
816,32
0,04
0,455
0,117
625
0,045
0,415
9,52
493,82
0,05
0,355
7,33
400
0,055
0,33
6,2
330,57
0,06
0,295
5,08
277,77
0,065
0,255
4,05
236,68
0,07
0,22
3.24
204,08
0,075
0,1952,68
177,77
0,08
0,165
2,13
156,25







2. Con los datos de la tabla 1 grafique F vs r. ajuste la gráfica a una ecuación de la forma Log F = A Log r + B; interprete físicamente A y B



.
A representa la dependencia que tiene la fuerza con la distancia, en este caso es inversamente proporcional.
El punto B indica la máxima fuerza que hay entre las dos cargas cuando ladistancia que las separa es mínima
La pendiente está dada por: KQ2.







3. Usando los datos de la tabla 1 haga una gráfica que muestre la dependencia de la Fuerza F de 1/r². Interprétela.

Ya que la fuerza es proporcional al inverso de la distancia entre las cargas al cuadrado, se observa y cumple que la pendiente de la gráfica anterior es positiva ya que al aumentar la fuerza, aumenta...