CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB TAREA No 2 CARGA ELÉCTRICA Y LEY DE COULOMB Partículas por centímetro cúbico Qué es un coulomb? Carga y masa del electrón Carga y masa del protón Tamaño de un electrón y un protón Cuál es el campo eléctrico en un átomo de hidrógeno? Fuerza eléctrica en un átomo de hidrógeno Fuerza gravitatoria en un átomo de hidrógeno Unidades del Campo Eléctrico Qué es un capacitor? Campo eléctrico en un capacitor Qué es un electrómetro? G1N33Dayan Dayan Socha Ramirez

Hay 2.56x1019 partículas en un cm3 de aire 1. Calcule el número de partículas que hay en un centímetro cúbico en nuestra atmósfera respirable Este valor se puede conocer gracias a la Ecuación General de los Gases: PV=nRT P: presión absoluta V: volumen n: moles de gas R: constante universal de los gases T: temperatura absoluta En este caso: P = 1atm V = 10-3 l n = ? R = 0.08205 atm l / mol K T = 287 K Haciendo los respectivos cálculos, obtenemos 4.247x10-5 moles. Con ayuda del número de Avogadro tendremos que: Hay 2.56x1019 partículas en un cm3 de aire

2. Qué es un coulomb? Un coulomb es la unidad en el Sistema Internacional para medir la cantidad de electricidad o carga eléctrica. Es una unidad derivada, se define como la cantidad de carga transportada en un segundo por una corriente de un amperio 1 C = 1 A s

3. Cuántos electrones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un coulomb y cuál es su masa en kilogramos? La carga eléctrica de un electrón es aproximadamente 1.6x10-19 C Harían falta alrededor de 6.25x1018 electrones para obtener una carga de un coulomb. La masa de un electrón es aproximadamente 9.1x10-31 kg, un coulomb de electrones tendría una masa de 56.9x10-13 kg

4. Cuántos protones tiene una partícula cuya carga eléctrica es un coulomb y cuál es su masa en kilogramos? La carga eléctrica de un protón es aproximadamente 1.6x10-19 C, la misma que la del electrón. Por lo tanto, sería necesario el mismo número (6.25x1018 ) de electrones para obtener una carga de un coulomb. La masa de un protón es significativamente mayor que la del electrón, aproximadamente 1.7x10-27 kg, un coulomb de protones tendría una masa de 10.63x10-9 kg

5. Haga un estimado de las dimensiones de las partículas arriba mencionadas. Suponga que cada partícula está confinada en un volumen de un angstrom cúbico. Si colocáramos las 6.25x1018 partículas en un espacio de 1Å3 Cada una ocuparía un volumen de 1.6x10-19Å, el diámetro sería de 5.43x10-7Å, que equivaldría a 5.43x10-17m

6. Cuál es el campo eléctrico que "siente" un electrón en un átomo de Hidrógeno? El campo eléctrico se calcula con: E = 26.87 N/C, dirigido hacia el núcleo del átomo

7. 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 Por ley de Coulomb: F = 4.3x10-18 N

8. Calcule la Fuerza Gravitacional con la que es atraido un electrón por un protón en un átomo de Hidrógeno Por la ley de Gravitación Universal: F = 1.96x10-57 N La fuerza de atracción eléctrica es 2.2x1039 veces mayor que la gravitacional

9. Cuáles son las unidades del Campo Eléctrico? Un campo eléctrico es un campo en el cual una carga eléctrica puntual q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F dada por la siguiente ecuación: F = q E El campo eléctrico tiene unidades de N/C

10. Qué es un dispositivo denominado capacitor? Describa sus características Este dispositivo es capaz de almacenar energía en forma de Campo Eléctrico. Consiste en un par de láminas paralelas conductoras separadas por un material dieléctrico. Al aplicar una diferencia de potencial entre los terminales del condensador, una de las placas adquiere carga negativa y la otra positiva. Estructura de un condensador electrolítico

La capacitancia se mide en faradios: F = C / V La proporción entre carga almacenada y voltaje es lo que se conoce como Capacitancia y es una característica del condensador. C = Q / V La capacitancia se mide en faradios: F = C / V Sin embargo, este es un valor casi hipotético, requeriría un condensador de gran volumen para lograr cuna capacitancia de 1 F, los condensadores del mercado tienen valores de pF nF y µF Algunos tipos de condensadores

11. Calcule el campo eléctrico en el interior de un capacitor Si el área de las placas del condensador es significativamente mayor que la distancia entre ellas, se puede despreciar el efecto del borde y el campo eléctrico, al interior del condensador viene dado por: Donde: σ: densidad superficial de la carga en las placas .σ = Q/A ε0 : permitividad al vacío. ε0 = 8.85x10-12C2/Nm2

Puede hacer uno de bolsillo con materiales caseros? 12. Qué es un electrómetro? Puede hacer uno de bolsillo con materiales caseros? Un electrómetro es un instrumento que permite determinar la carga eléctrica o diferencia de potencial en un material. Podemos fabricar un electrómetro con los siguientes materiales: Lata de gaseosa Alambre dulce Papel aluminio Corcho

Se abre un agujero por el eje del corcho, que permita introducir el alambre por él. La lata de gaseosa se parte por la mitad. Sobre un trozo de papel se trazan las guías de medida y se coloca al fondo de la lata. Se hace un agujero en uno de los costados, para introducir el corcho. El trozo de alambre de unos 10 cm de longitud se doble en forma de L. Y se coloca a través del corcho dejando el lado más largo por fuera de la lata. En el extremo superior del alambre se fija una bola echa de papel aluminio arrugado. Por último, una tira de papel aluminio de 1 x 5 cm se dobla alrededor del otro extremo del alambre, permitiendo que gire alrededor de él.