G2N05MariaPaula Maria Paula Bustamante Rodriguez 273484 Universidad Nacional De Colombia Tarea 2 Carga eléctrica y ley de Coulomb.

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1 G2N05MariaPaula Maria Paula Bustamante Rodriguez 273484 Universidad Nacional De Colombia Tarea 2 Carga eléctrica y ley de Coulomb

2 1.Calcule el número de partículas que hay en un centímetro cúbico en la atmósfera respirable Tenemos que el aire esta compuesto por 78% de Nitrógeno, 21% de oxigeno, y el porcentaje mínimo que queda en gases que no son relevantes para el calculo con esto entonces: El peso molecular del aire es 2.8*10ˆ(-3) kg/mol La dencidad del aire a una temperatura de 25° es 1.18*10ˆ(-6) Entonces

3 2. Que es un coulomb? Unidad de medida derivada del Sistema Internacional de Unidades para la magnitud física cantidad de electricidad o carga eléctrica, su símbolo es C, debe su nombre al francés Charles-Augustin de Coulomb. Se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica. 1 A= 1C * seg

4 3.Cuántos electrones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg? Tenemos que: Sabemos que la masa de un e = 9.1x10^(-31) y procedemos a: Con esto sabeos que en 1 coulomb hay 6.25*10^(-18) e y tiene un peso de 5.68*10^(-12) kg

5 4.Cuántos protones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg? Tenemos que: Sabemos que la masa de un p = 1.7x10^(-27) y procedemos a: Con esto sabemos que en 1 coulomb hay 6.25*10^(-18)p y tiene un peso de 1.6*10^(-8) kg

6 5.Haga un estimado de las dimensiones de las partículas arriba mencionadas. Suponga que cada partícula esta confinada en un volumen de un Armstrong cúbico Con los ejercicios anteriores notamos que ya tenemos los numeros de electrones de cada carga y asi podemos notar que para el volumen de los protones: Y para los electrones el volumen es :

7 6. Cuál es el campo eléctrico que "siente" un electrón en un átomo de Hidrógeno? En un átomo de hidrogeno un electrón se distancia de un protón a 5.3*10^-11m, con la ley de Coulomb podemos determinar su campo electrico.

8 7..Usando la Ley de Coulomb calcule la Fuerza Eléctrica, en Newton, que el campo eléctrico de un protón le hace a un electrón en un átomo de Hidrógeno Con la ley de Coulomb sabemos que la fuerza eléctrica se define así: Por lo tanto la fuerza eléctrica para este caso es:

9 7.Calcule la Fuerza Gravitacional con la que es atraído un electrón por un protón. en un átomo de Hidrógeno. Compárela con la Fuerza Eléctrica. Con la ley de grabitacion de newton sabremos que la magnitud de la fuerza gravitacional con que es atraído un electrón de un protón en un átomo de hidrogeno Entonces:

10 9. Cuáles son las unidades del Campo Eléctrico? Para el sistema internacional la unidades de campo eléctrico son: N/C= Newton / Coulomb V/m= voltio / metro

11 10.Qué es un dispositivo denominado capacitor (también conocido como condensador o filtro), describa sus características Un capacitor es un componente electrónico, que se describe como dos placas de material conductor, separadas por un aislamiento, comúnmente llamado dieléctrico, es posible que los materiales dieléctricos –como el aire o el papel- retengan una carga debido a que los electrones libres no pueden fluir a lo largo de un aislador, sin embargo esta carga debe ser aplicada por alguna fuente. Son, después de las resistencias, los componentes mas usados en los circuitos electrónicos. Su principal característica es que tienen la capacidad de almacenar energía eléctrica en forma temporal. Los condensadores (capacitores) están conformados básicamente por dos placas metálicas conductoras separadas por un material aislante llamado dieléctrico, el cual puede ser de papel, cerámica, aire, mica, cuarzo y fibras sintéticas, entre otros.

12 11.Calcule el campo eléctrico en el interior de un capacitor 1. por la simetría de la distribución de carga se identifica la dirección del campo eléctrico: La dirección del campo es perpendicular a la placa cargada, hacia afuera si la carga es positiva y hacia la placa si la carga es negativa. 2. Elegir una superficie cerrada para calcular el flujo: se toma como superficie cerrada, un cilindro de base S, cuya generatriz es perpendicular a la placa cargada. El flujo tiene dos contribuciones  Flujo a través de las bases del cilindro: el campo y el vector superficie son paralelos.  Flujo a través de la superficie lateral del cilindro. El campo E es perpendicular al vector superficie dS, el flujo es cero. E·S 1 +E·S 2 =2EScos0º=2ES

13 11.Calcule el campo eléctrico en el interior de un capacitor El flujo total es por tanto; 2ES Determinar la carga que hay en el interior de la superficie cerrada: La carga (en la figura de color rojo) en el interior de la superficie cerrada vale q=s S, donde s es la carga por unidad de superficie Aplicar el teorema de Gauss y despejar el módulo del campo eléctrico:

14 12.Qué es un electrómetro?. Puede hacer uno de bolsillo con materiales caseros, con un costo de menos de $50.oo? Uno de los modelos de electrómetro consiste en un recipiente de vidrio en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada. Al establecer una diferencia de potencial entre el vidrio y la varilla con la lámina de oro (o de aluminio), ésta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas. No se necesitan demasiados recursos para fabricar un espectrómetro casero es posible hacerlo únicamente con elementos que se tengan en casa.