ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO

Fase1

UTILIZACIÓN DE SIMULADORES PARA ESTABLECER EL COMPORTAMIENTO DE

LAS CARGAS ELÉCTRICAS Y COMPROBAR LA LEY DE COULOMB

Integrantes:

RAFAEL RODRIGUEZ RUBIO COD 94375846

OSCAR ARNULFO GUZMAN MENDEZ COD 93237989

LUIS MIGUEL RIVERA PERAFAN COD 80903498

Grupo: 2150502_15

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD”

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA.

Septiembre 2014

INTRODUCCION

Esta actividad esta encaminada en validar el comportamiento y las propiedades de cuerpos, su carga y

campo eléctrico, utilizados en el escenario práctico , donde se evaluara los distintos comportamientos

de ellos mediante la realización del equilibro de cargas.

El ejercicio consta de frotar un chaleco con dos esferas diferentes, luego una regla y ver como quedo la

distribución de cargas (quien cedió y quien adquirió). También se resolverán 4 ejercicios aplicando la

ley de Coulomb, determinando el campo eléctrico en un punto, encontrando cambio de energía

potencial y resolviendo circuitos eléctricos

Además de poder validar la importancia de la ley de Coulomb. De igual manera es de interés poder dar

cumplimiento a los objetivos con la realización del trabajo colaborativo que de una u otra forma es una

buena manera de poder intercambiar conocimientos y opiniones diferentes, pero encaminada hacia una

misma meta, que es el principal objetivo de esta actividad colaborativa.

OBJETIVOS GENERAL

comprender y comprobar desde la simulación, el comportamiento de las cargas eléctricas y la

fuerza que ejercen dichas cargas entre sí; Observar y comprender la ley de Coulomb,

determinar los campos eléctricos y asociación de resistencias.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar aportes correspondientes para el desarrollo de la actividad colaborativa encaminada al

cumplimiento de la hoja de ruta.

Desarrollo de los ejercicios planteados.

Comprender y comprobar el planteamiento de práctica simulada, mediante la ley de Coulomb.

Comprender y determinar el campo eléctrico

Aprender a resolver ejercicios de campos eléctricos (asociación de resistencias).

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

PROBLEMAS PROPUESTOS

El Grupo Colaborativo debe entregar la solución de los siguientes ejercicios:

1. Determinen la fuerza eléctrica que actúa sobre las cargas q1 = + 1 x 10-6 C y q2 = +

2,5 x 10-6 C, las cuales se encuentran en reposo y en el vacío a una distancia de 5 cm.

Dibujen un esquema del ejercicio.

1.1 ¿La fuerza eléctrica es de atracción o de repulsión? Justifiquen su respuesta.

Desarrollo

Para que podamos calcular la fuerza eléctrica de dos cargas en reposo debemos recurrir a la ley de

Coulomb.

Ley de Coulomb

= 9N

Ahora vemos que la respuesta es de signo positivo (igual signo) entonces la fuerza es de repulsión.

F F

r= 5 m

Q1 Q2

La fuerza de repulsión es de 9N

+ +

2. Determinen el valor del campo eléctrico en un punto A sabiendo que si se coloca un electrón

en dicho punto recibe una fuerza de F = 6,4 x 10-14 N. Recuerden que la carga del electrón es

e- = -1,6 x 10-19 C.

2.1 Dibujen un esquema del ejercicio.

Esquema

3. Un campo eléctrico uniforme de valor 200 N/C tiene la dirección x positiva. Se deja en

libertad una carga puntual Q = 3 x 10-6 C, inicialmente en reposo y ubicada en el origen de

coordenadas.

3.1 ¿Cuál es el cambio en energía potencial del sistema, si la carga se desplaza desde x = 0m

hasta x = 4m?

A e-

3.2 ¿Cuál es la diferencia de potencial ΔV(0-4) = V(4m) - V(0m) ?

4. Calculen la capacidad equivalente a los condensadores: C1 = 3 mF, C2 = 6 mF y C3 = 12 mF,

si: a) están conectados en serie y b) están conectados en paralelo. Recuerden que el prefijo

“ m ” es de “ mili ” y equivale a 10-3

4.1 En serie.

4.2 En paralelo

5. Desarrollo de las actividades del entorno práctico.

EXPERIMENTA

Inicialmente se puede observar como en todos objetos que están formados por átomos tienen el mismo

número de cargas positivas y de cargas negativas. Si no se ejerce una acción sobre ellos, se encuentran

en equilibrio eléctrico y la suma de sus cargas es igual a cero. Por lo general las cargas están

distribuidas de manera uniforme

1- Frota la esfera azul en el chaleco.

Cuando se frota la esfera con el chaleco se produce un desequilibrio eléctrico cuando se agregan o

se quitan electrones a un objeto al frotarlo. Éste queda cargado eléctricamente, es decir, queda con

una mayor carga negativa o positiva. Los neutrones y los protones no se desplazan en este proceso

ya que están unidos firmemente al núcleo.

El chaleco quedo cargado positivamente y la esfera azul negativa, por lo tanto al tener ahora cargas

opuestas estos dos objetos se atraen. También se puede interpretar que en este caso se presenta el

fenómeno de conservación de la carga, según cuando un cuerpo es electrizado por otro, la cantidad

de electricidad que recibe uno de los cuerpos es igual a la que cede el otro, lo que se diría que en

conjunto no hay producción neta de carga, de este modo que la suma es cero, porque cuando

termina el proceso uno de los cuerpos presenta exceso de carga positiva y el otro exceso de carga

negativa.

2- Frota la esfera amarilla en el chaleco y acércala a la esfera azul.

Cuando se frota la esfera con el chaleco se produce un desequilibrio eléctrico cuando se agregan o se

quitan electrones a un objeto al frotarlo. Éste queda cargado eléctricamente, es decir, queda con una

mayor carga negativa o positiva.

El chaleco quedo cargado positivamente y la esfera amarilla negativa, por lo tanto al tener ahora cargas

opuestas estos dos objetos se atraen. (Pero al ser de igual carga con la esfera azul al acercarlas estas se

repelen. Hay que tener en cuenta que dependerá de que tanto se hayan frotado porque si la

transferencia fue corta no se atraerán lo suficiente como para quedar unidos.

También es importante resaltar que las cargas eléctricas no se crean al frotar un cuerpo sino que se

trasladan., lo que se deduciría es que las cargas del mismo signo se repelen como sucede en este caso

con las dos esferas (amarillas y azul) se repelen por poseer esta condición (electrones), y las de cargas

de signo contrario se atraen, como sucede la esfera azul con el chaleco que se atraen, debido a que

cumplen este fenómeno. El chaleco de lana al ser eletroafin quedo sobrecargado positivamente al ceder

electrones,

Fig. 1 Fig. 2

3- Frota la regla contra el chaleco y llévala al papel.

Cuando se acercan dos objetos cargados eléctricamente se produce una fuerza de atracción, en este caso

los papelitos que son más livianos saltaran a la regla, debido a que la regla ha adquirido electrones,

quedando desequilibrada, se ha quedado electrizada adquiriendo carga por frotamiento sobre el

chaleco, esta regla adquiere una propiedad de atracción que desde luego los papelillos se desplazan

sobre ella. En conclusión la regla (plástico) es más electro afín que el chaleco (lana). La regla adquiere

carga negativa por exceso de electrones y la lana adquiere carga positiva por deficiencia de electrones.

4- Acerca la regla a las esferas.

Cuando se acercan estos dos objetos cargados eléctricamente no existe atracción o repulsión, porque

están neutrales, pero se produce una fuerza de repulsión entre ellos porque tienen la misma carga.

También si solo se a frotado una sola esfera y la regla, la otra esfera no se ve afectada por acercar bien

sea la regla o la otra esfera cargada negativamente, debido a que esta esfera no presenta carga por estar

en reposo (igual cantidad de tipo de carga) lo que no se ve afectada por ningún elemento cargado con

ninguna carga.

5- Enciende y apaga la opción de ignorar el chaleco y observa la diferencia.

Al ignorar el chaleco se despegan las esferas y se repelen entre ella y la regla porque todas están

cargadas negativamente o presentan la misma carga, lo que hacen que no se acepten.

CONCLUSIONES

El átomo es la unidad más pequeña que puede tener la materia y está compuesta principalmente

por tres partículas subatómicas: los protones, los neutrones y los electrones.

El estado natural de los objetos es ser neutrales en cuanto a carga eléctrica. En otras palabras,

tienen la misma cantidad de electrones que de protones de modo que su carga global es cero.

Los cuerpos se encuentran en equilibrio al tener la misma cantidad de protones y electrones.

Pero se encuentran en desequilibrio al ceder y ganar electrones (por medio de frotamiento), los

cuerpos entonces quedan cargados eléctricamente positiva o negativamente.

No obstante algunos materiales atraen más que otros, es decir son más electro afines que otros.

Por lo tanto al ser frotados dos materiales, el material más electro afín adquirirá una carga

negativa porque atrae electrones hacia si, por lo contraria el material menos electro afín

adquirirá una carga positiva porque pierde electrones.

Al acercar cuerpos cargados eléctricamente, las cargas del mismo signo se repelerán y las

cargas de diferente signo se atraerán.

BIBLIOGRAFIA

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http://www.emsadigital.com.ar/educacion/histelectricidad.htm

Internet, C. i. (2009). Unidades y Medidas . Obtenido de

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/unidades/unidades/unidades_1.html

UNAM. (10 de Septiembre de 2014). Cargas Electricas . Obtenido de

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UNNE. (2012). Fisica III. Obtenido de Carga y Campo electrico:

http://ing.unne.edu.ar/pub/fisica3/170308/teo/teo1.pdf