T AREA 2 C ARGA E LÉCTRICA Y L EY DE C OULOMB Maribel Rocío Romero De La Hoz Grupo 4 N.31 Código: 244417.

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1 T AREA 2 C ARGA E LÉCTRICA Y L EY DE C OULOMB Maribel Rocío Romero De La Hoz Grupo 4 N.31 Código: 244417

2 C ALCULE EL N ÚMERO DE P ARTÍCULAS QUE H AY EN UN C ENTÍMETRO C ÚBICO DE N UESTRA A TMOSFERA R ESPIRABLE La atmósfera terrestre está formada por una combinación de gases, sin embargo, los mayores componentes y los que se mantienen de manera constante son el oxígeno y el nitrógeno, un 75% de Nitrógeno y un 25% de Oxígeno. A condiciones normales, T=25°C y P=1atm, las moles totales en la atmósfera son: Ahora, sabiendo que en un mol hay 6,023*10^23 partículas (Número de avogadro), se calcula cuantas partículas están contenidas en un centímetro cúbico de aire: Por tanto, en un centímetro cúbico de atmósfera respirable hay un total de 2,5*10^10 partículas

3 ¿Q UÉ ES UN C OULOMB ? En el Sistema Internacional, el Coulomb es la unidad de carga eléctrica. Cuantitativamente se define como la cantidad de carga eléctrica transportada en un segundo por una corriente de 1 amperio de intensidad Su nombre fue asignado en honor al físico e ingeniero francés Charles Agustin de Coulomb

4 ¿C UÁNTOS ELECTRONES TIENE UNA PARTÍCULA CUYA CARGA ELÉCTRICA ES UN C OULOMB Y CUÁL ES SU MASA EN KG ? Cada electrón tiene una carga de 1,6*10^-19 C, por tanto, una partícula de 1C contendrá: De esta manera, puede calcularse la masa de la partícula: Entonces, la partícula contiene 6,25*10^18 e, y por tanto, una masa de 5,7*10^-21 kg.

5 ¿C UÁNTOS PROTONES TIENE UNA PARTÍCULA CUYA CARGA ELÉCTRICA ES UN C OULOMB Y CUÁL ES SU MASA EN KG ? Cada protón tiene una carga de 1,6*10^-19 C, por tanto, una partícula de 1C contendrá: De esta manera, puede calcularse la masa de la partícula: Entonces, la partícula contiene 6,25*10^18 p, y por tanto, una masa de 1,04*10^-8 kg.

6 H AGA UN ESTIMADO DE LAS DIMENSIONES DE LAS PARTÍCULAS ARRIBA MENCIONADAS. S UPONGA QUE CADA PARTÍCULA ESTA CONFINADA EN UN VOLÚMEN DE UN A MSTRONG CÚBICO V en que está confinada la partícula: Volumen de la partícula de electrones: Volúmen de la partícula de protones: Ya que el volumen de referencia es el mismo y el numero de partículas también, se considera que ambas partículas tienen el mismo volúmen, pero diferente masa y por tanto, distinta densidad.

7 ¿C UÁL ES EL CAMPO ELÉCTRICO QUE " SIENTE " UN ELECTRÓN EN UN ÁTOMO DE H IDRÓGENO ? El radio átomico del hidrógeno es de 0,5*10^-10 A La carga de un electrón es 1,6*10^-19C El campo eléctrico de una carga puntual puede calcularse a partir de la siguiente ecuación: El campo eléctrico que siente un electrón en un átomo de hidrógeno es de 5,76*10^11 N/C

8 U SANDO LA L EY DE C OULOMB CALCULE LA F UERZA E LÉCTRICA, EN N EWTONS, QUE EL CAMPO ELÉCTRICO DE UN PROTÓN LE HACE A UN ELECTRÓN EN UN ÁTOMO DE H IDRÓGENO Habiendo calculado ya el campo eléctrico que siente un electrón en un átomo de hidrógeno, es posible calcular la fuerza eléctrica a partir de la siguiente ecuación: La fuerza eléctrica que le hace un protón a un electrón en el átomo de hidrógenon es de 9,2*10^-8 N

9 C ALCULE LA F UERZA G RAVITACIONAL CON LA QUE ES ATRAIDO UN ELECTRÓN POR UN PROTÓN EN UN ÁTOMO DE H IDRÓGENO. C OMPÁRELA CON LA F UERZA E LÉCTRICA. Utilizando la ley de gravitación de Newton y la masa del protón, se determina la fuerza gravitacional: Donde G=6,7*1^-11 N.m^2/kg^2 Reemplazando los datos en la ecuación se obtiene: Fg=3,6*10^-47 N

10 C OMPARACIÓN DE LA FUERZA GRAVITACIONAL Y LA FUERZA ELÉCTRICA OBTENIDAS Como se observó a partir de los resultados, la fuerza gravitacional entre las partículas atómicas cargadas es despreciable comparada con la fuerza eléctrica.

11 ¿C UÁLES SON LAS UNIDADES DEL C AMPO E LÉCTRICO ? La unidad del campo eléctrico en el sistema internacional es N/C cuando el campo eléctrico es producido por una carga puntual, de lo contrario es V/m.

12 ¿Q UÉ ES UN CAPACITOR ?. DESCRIBA SUS CARACTERÍSTICAS Un capacitor es un dispositivo que almacena carga eléctrica. Está conformado por dos conductores próximos el uno al otro, separados por un aislante, de modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios. Pueden conducir corriente eléctrica durante sólo un instante, aunque funcionan bien como conductores en un circuito de corriente alterna.

13 C ALCULE EL CAMPO ELÉCTRICO EN EL INTERIOR DE UN CAPACITOR Si se tiene un condensados de placas planas paralelas, entonces tendríamos un capo eléctrico de la siguiente forma Si se toma la distancia de separación entre placas mucho más pequeña que el área de las mismas, se desprecia el efecto de borde y se considera que el campo eléctrico en el interior del condensador es constante y viene dado por:

14 La ecuación anterior solo es aplicable para el cálculo del campo eléctrico en el centro del condensador. A medida que se acerca a las placas, el efecto de borde se hace mas grande y no puede despreciarse. En general, el campo eléctrico en un condensador puede calcularse como:

15 Q UÉ ES UN ELECTRÓMETRO ?. P UEDE HACER UNO DE BOLSILLO CON MATERIALES CASEROS, CON UN COSTO DE MENOS DE $50. OO ? Un electrómetro es un electroscopio dotado de una escala. Un electroscopio es un instrumento utilizado para verificar que un cuerpo está electrizado y para verificar el signo de sus cargas. Puede construirse sin tener que utilizar dinero debido a que los materiales necesarios son caseros y reciclables, se encuentran en cualquier hogar. Esto es, un recipiente de vidrio, una lámina de aluminio, un aislante y una varilla.