Ley Coulomb





Resultados

Relación entre el desplazamiento de la esfera en equilibrio (d) y la distancia entre las esferas (r)
Como la fuerza eléctrica no puede calcularse de manera directa, se establece una relación entre las distancias en que se encuentran las esferas cargadas y el desplazamiento de la esfera en equilibrio. Tras ocho mediciones a distintas distancias se obtiene la siguiente tablade datos:
d [m]±0.0005
r [m]±0.0005
Log(d) ±0.0005
Log(r) ±0.0005
0.004
0.084
-2.398
-1.076
0.005
0.080
-2.301
-1.097
0.006
0.079
-2.222
-1.102
0.008
0.065
-2.097
-1.187
0.009
0.056
-2.046
-1.252
0.010
0.057
-2.000
-1.244
0.012
0.051
-1.921
-1.292
0.013
0.046
-1.886
-1.337


De la tabla de datos se obtiene la gráfica correspondiente a la relación entre ladistancia entre las esferas y la distancia que se desplaza la bola en equilibrio.




Gráfico 1:
(Relación lineal entre la distancia entre las esferas y el desplazamiento de la esfera en equilibrio.)
De este gráfico, se puede desprender una relación matemática correspondiente a la ecuación experimental.

Se obtiene además una gráfica adicional para el comportamiento entre la distancia dedesplazamiento de la esfera en equilibrio en función de la distancia entre las esferas.




Gráfico2:


Relación entre fuerza y distancia entre las esferas cargadas
En esta sección se debe conocer los siguientes parámetros:
Masa de la esfera:

Largo del hilo:

Aceleración de gravedad de Vitacura:

Mediante la ecuación1 presentada en el marco teórico se despeja la fuerza eléctrica,tomando los ocho datos de las distancias entre las esferas cargadas se construye otra tabla de valores:

d [m]±0.0005
r [m]±0.0005
F [N]±0.0005
0.004
0.084
2.967E-05
0.005
0.080
3.709E-05
0.006
0.079
4.452E-05
0.008
0.065
5.936E-05
0.009
0.056
6.677E-05
0.010
0.057
7.419E-05
0.012
0.051
8.904E-05
0.013
0.046
9.645E-05

De la tabla 2 se obtiene el gráfico querelaciona la fuerza eléctrica (F) con la distancia que separa las esferas cargadas (r).

Gráfico 3:
(Grafica que muestra la relación entre la fuerza eléctrica y la distancia.)
De este gráfico se puede desprender una relación matemática correspondiente a la ecuación experimental.

De la ecuación presente en el anexo se desprende el orden de las cargas de las esferas, dichos valores corresponden a:Ahora, utilizando nuevamente una ecuación2 presentada en el desarrollo experimental se obtiene la constante de Coulomb respectiva al experimento:

Este informe maneja sus valores con tres cifras significativas determinada por ± ½ la división más pequeña del instrumento que menos cifras aportaba, en el caso de esta experiencia fue la huincha de medición la cual solo llegaba al milímetro (1 [mm]= 0,001 [m]); aparte se le recuerda al lector que es en este informe se utiliza el sistema internacional de medidas (S.I.)


Discusión y Análisis

Relación entre d y r
La ley de Coulomb deja en manifiesto que la fuerza eléctrica entre dos cuerpos cargados es directamente proporcional al producto de sus magnitudes e inverso al cuadrado de la distancia que los separa. En otras palabras:Donde y representan las magnitudes de las cargas de los cuerpos 1 y 2 respectivamente. La distancia entre estos cuerpos es r y K equivale a la constante de Coulomb definida de la siguiente manera:

Donde es la permisividad en el vacío.
En esta primera experiencia, se demostrará la veracidad de la ley de Coulomb mediante la experimentación en laboratorio.
Para ello, se dispuso de una cajadentro de la cual se hallaban tres esferas de plumavit de radio , donde una de ellas sólo servía para cargar las otras dos (ver anexos).
Mediante una fuente de alta tensión que entrega alrededor de 5000 [V] se cargan por medio de carga por conducción, las dos esferas. La magnitud de la carga y su correspondiente cálculo, se detallará más adelante.
Usando papel milimetrado, se marcó el punto de...