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CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Taller # 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA FUENDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTROMAGNETISMO BOGOTA 2012 G2N08 LUIS R. Díaz
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El culombio o coulomb (símbolo C) es la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor del físico 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. En principio, el culombio sería definido en términos de cantidad de veces la carga elemental. El culombio puede ser negativo o positivo. El culombio negativo equivale a 6,241 509 629 152 650×10 18 veces la carga de un electrón. El culombio positivo se obtiene de tener un defecto de electrones alrededor a 6,241 509 629 152 650×10 18, o una acumulación equivalente de cargas positivas. También puede expresarse en términos de capacidad y voltaje, según la relación: obtenida directamente de la definición de Faradio.Faradio
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Cuántos electrones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg? Cuántos protones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un Coulomb y cuál es su masa en kg?
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Haga un estimado de las dimensiones de las partículas arriba mencionadas. Suponga que cada partícula está confinada en un volumen de un Amstrong cúbico. Para un electrón: Radio(m): 2,82 × 10 −15 Arco(m): 1,8 × 10 −14 Volumen(m^3): 9,34 × 10 −44 Área de superficie(m^2): 9,9 × 10 −29 Para un protón: Radio(m):8,8 × 10 −16 Arco(m):5,5 × 10 −15 Volumen(m^3):2,9× 10 -45 Área de superficie (m^2): 9,73 × 10 −30
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Cuál es el campo eléctrico que "siente" un electrón en un átomo de Hidrógeno. Usando la Ley de Coulomb calcule la Fuerza Eléctrica, en Newtons, que el campo eléctrico de un protón le hace a un electrón en un átomo de Hidrógeno. Calcule la Fuerza Gravitacional con la que es atraído un electrón por un protón. en un átomo de Hidrógeno. Compárela con la Fuerza Eléctrica Por ley de gravitación universal de Newton:
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la fuerza gravitacional entre partículas atómicas con carga es despreciable cuando se compara con la fuerza eléctrica. Unidades de campo eléctrico (E) Newton sobre Coulombs ó voltio sobre metro
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CAPACITOR Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios. Un capacitor está formado por dos placas metálicas paralelas, separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente y la otra positivamente sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q. Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna.
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CAMPO ELECTRICO EN EL INTEIOR DE UN CAPACITOR ELECTROMETRO Se denomina electrómetro a un electroscopio dotado de una escala. Los electrómetros, al igual que los electroscopios, han caído en desuso debido al desarrollo de instrumentos electrónicos de precisión. Uno de los modelos de electrómetro consiste en una caja metálica en la cual se introduce, debidamente aislada por un tapón aislante, una varilla que soporta una lámina de oro muy fina o una aguja de aluminio, apoyada en este caso de tal manera que pueda girar libremente sobre una escala graduada. Al establecer una diferencia de potencial entre la caja y la varilla con la lámina de oro (o la aguja de aluminio), esta es atraída por la pared del recipiente. La intensidad de la desviación puede servir para medir la diferencia de potencial entre ambas.
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