Práctica N° 03 Carga eléctrica elemental PDF

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FACULTAD DE PROCESOSEscuela Profesional de Ingeniería Química Ccalla Gutierrez Yhamely Milagros Mamani Dávila Ricardo Alexis Durand Muñoz Josue YoelRoxana Filomena Torres GuillenLaboratorio – Física 2AArequipa - Perú2021APELLIDOS Y NOMBRES: CUI:ESCUELA PROFESIONAL: FECHA:HORARIO:PROFESOR (A): NOT...

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Laboratorio

FACULTAD DE PROCESOS Escuela Profesional de Ingeniería Química

 Ccalla Gutierrez Yhamely Milagros  Mamani Dávila Ricardo Alexis  Durand Muñoz Josue Yoel

Roxana Filomena Torres Guillen Laboratorio – Física 2 A

Arequipa - Perú

2021

Laboratorio

Electricidad y Magnetismo

APELLIDOS Y NOMBRES:

CUI:

ESCUELA PROFESIONAL:

FECHA:

HORARIO: PROFESOR (A):

NOTA:

PRÁCTICA Nº 3: CARGA ELÉCTRICA ELEMENTAL

A. COMPETENCIA Determina el valor de la carga eléctrica elemental utilizando el simulador de la ley de Coulomb valorando su importancia en el campo de la electricidad. B.

INFORMACIÓN TEÓRICA B.1 Carga eléctrica La carga eléctrica es una propiedad intrínseca de la materia a la que se le atribuye las interacciones electromagnéticas. B.2 Ley de Coulomb La magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. En términos matemáticos la ley de Coulomb quedaría expresada con la siguiente ecuación:

𝐹=𝑘

𝑞1 𝑞2 𝑟2

(1)

Donde:  𝑘: es una constante de proporcionalidad 8,987551787 𝑥109 N ∙ m2 /C 2  𝑞: es el valor de la carga que interactúa  𝑟: es la distancia de separación entre las cargas En esta práctica virtual se usará como valor de las cargas el valor de la carga elemental de un electrón. (−1,602176565 𝑥 10−19 C)

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Electricidad y Magnetismo

C. MATERIALES Y ESQUEMA 01 programa de simulación de laboratorio de electricidad (Phet.Colorado). https://phet.colorado.edu/sims/html/coulombs-law/latest/coulombs-law_es.html

D. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Acceda al link proporcionado en el apartado C y seleccione “Escala Atómica”. 2. Seleccione en los valores de carga eléctrica ambos en -1e. 3. Distancie ambas cargas en 10 pm para cada medición como se muestra en el esquema y anótelos en la siguiente tabla. Tabla N°1: Fuerza eléctrica entre dos cargas eléctricas 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎

𝑟 𝑥 10−12 (m)

𝐹( N )

1 ( m−2 ) 𝑟2

1

10

23.1 𝑥 10−7

10 𝑥 1021

2

20

5.77 𝑥 10−7

2.5 𝑥 1021

3

30

2.56 𝑥 10−7

1.11 𝑥 1021

4

40

1.44 𝑥 10−7

0.625 𝑥 1021

5

50

0.923 𝑥 10−7

0.4 𝑥 1021

3

Laboratorio

ANÁLISIS DE DATOS 1. Con los datos de la tabla 1 grafique 𝐹 en función de 𝑟 e interprete. Gráfica F X 10−7 25

1: f uerza eléctrica (F) en función de distancia que se para a l as cargas (r ) 23.1

20 FUERZA ELÉCTRICA (NEWTON)

E.

Electricidad y Magnetismo

15

10 5.77 5

2.56

1.44

0.923 𝑟 𝑥 10−12

0 0

10

20

30

40

50

60

DISTANCIA ENTRE LAS CARGAS (METROS)

INTERPRETACIÓN: La magnitud de la fuerza eléctrica disminuye conforme mayor sea la distancia entre las cargas 2. Con los datos de la tabla 1 grafique 𝐹 en función de recta, pendiente e intercepto.

4

1 𝑟2

, determine la ecuación de la

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Electricidad y Magnetismo

3. Usando los parámetros obtenidos de la ecuación de la recta. Determine el valor de la carga eléctrica elemental.

F.

COMPARACION 1.

Compare el valor de la carga eléctrica elemental obtenida en la gráfica 2 con el valor teórico.

G. CONCLUSIONES

 Se pudo determinar la magnitud de la fuerza eléctrica experimentalmente y teóricamente a diferentes distancias que se encuentran separadas las cargas  Se llegó a la conclusión que la carga eléctrica es la unión de átomos, protones, electrones cambiando su energía de positiva a negativa o viceversa y determina su electromagnetismo. Las cargas positivas y negativas se repelen por su deferencia y se atraen.

H. CUESTIONARIO FINAL

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1. Explique qué sucedería si se hace la simulación con las siguientes interacciones. (Protón – electrón, Protón - Protón). INTERACCIÓN: Protón – Electrón En esta simulación, la fuerza eléctrica que ejerce el protón sobre el electrón o viceversa es de atracción debido a la interacción de una carga positiva (protón) y una carga negativa (electrón). Se logra observar que la fuerza eléctrica de atracción disminuye conforme más separado están las cargas INTERACCIÓN: Protón – Protón En esta simulación, la fuerza eléctrica que ejerce el protón sobre otro protón es de repulsión debido a la interacción de una carga positiva (protón) con otra carga positiva (protón) Se logra observar que la fuerza eléctrica de repulsión disminuye conforme más separado están la s cargas

2. ¿Cuántos protones se necesita para obtener una carga total de +1 C. ¿y cuántos electrones se necesita para obtener una carga de −1 C?. Se necesitan 6.241 509 074 460 763 × 1018 protones para obtener una cargar total de +1C pasa lo mismo en los protones, tienen la misma carga que los electrones, pero positiva así que solo se necesitarán la misma cantidad de 6.241 509 074 460 763 × 1018 electrones para obtener una carga de -1C.

3. ¿Por qué se obtiene dos valores para la carga eléctrica elemental a partir de la regresión lineal? En el primer valor se obtiene la carga eléctrica elemental a partir de la interpretación de un plano en el que F está en función de r y en el segundo resultado que también se obtiene por regresión lineal se obtiene porque usamos los mismos datos de la tabla, solo que esta vez ponemos a F en función de

I.

J.

1 𝑟2

,.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL Autor

Título

Edición

Serway & Jewett

Física para ciencias e Ingenier ía con física moderna Vol. 2

Séptima

Año

BIBLIOGRAFIA DE REFERENCIA

1. Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016.

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Electricidad y Magnetismo

2. Physics Education Technology (PhET) Interactive Simulations, University of Colorado Boulder. https://phet.colorado.edu/

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