miércoles, 13 de febrero de 2013

Fuerza eléctrica. 2ª clase



A mediados del siglo XVIII la electricidad había alcanzado un desarrollo espectacular, que consiguió un gran interés social. Se exhibía en los circos, protagonizaba novelas (Frankenstein), estaba más cerca de la curiosidad social que de la verdadera ciencia. .



El francés Charles Coulomb comenzó a medir la fuerza entre cargas eléctricas.

En este sello podemos ver una imagen de Coulomb junto a su biblioteca y la delicada balanza que empleó para medir las fuerzas entre cargas eléctricas.

Las fuerzas gravitatorias se conocían con precisión desde la época de Newton y el reto de medir fuerzas eléctricas era mucho más complicado. Primero había que cargar los objetos, y después medir las fuerzas rápidamente para evitar la descarga en el aire de los objetos cargados.

Cuestión: Emitir  hipótesis acerca de los factores de que puede depender el valor de la fuerza entre dos pequeños cuerpos electrizados. Sugerir también algún montaje experimental para contratar las hipótesis emitidas.


Cuestión: ¿Que ocurrirá cuando variamos el medio donde se encuentran las cargas? Suponte dos bolitas iguales de poliestireno cargadas con igual carga y de signo contrario. Primero están en el aire y luego se colocan en unas ampollas de vidrio situadas dentro de agua destilada. Dibujar las fuerzas en cada caso y pensar si las fuerzas serán iguales en los dos casos. Piensa en la forma de las moléculas de agua y la distribución de carga que hay en ellas.





  












La fuerza entre dos cargas eléctricas depende del valor de las cargas, de la inversa a la distancia al cuadrado y de una constante que depende del medio en que desarrollamos la experiencia. K en el vacío vale  K= 9*10^9 N*m^2/C^2. Para el aire, aunque depende de la humedad,  puede considerarse igual, y para los demás medios es más pequeña (para los metales casi 0).

No debemos olvidar que las cargas eléctricas del mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen. Este signo no lo tendremos en cuenta ya que la fuerza es un vector y con la expresión anterior estamos calculando el módulo. Es decir, calculamos la fuerza y luego la dibujamos en un esquema con el sentido y dirección apropiada.

Cuestión: Semejanzas y diferencias entre la fuerza gravitatoria y la fuerza eléctrica.

Cuestión: Una carga puntual de 10-4C dista 30 cm de otra carga puntual de -10-5C en el vacío. ¿Qué fuerza ejerce cada carga sobre la otra?.

Cuestión: Una bolita de poliestireno de 0,05g está colgada de un hilo de 2m de longitud en el aire. Tiene una carga Q. Acercamos otra carga del mismo signo y valor
Q´=3µC=3.10-6C . ¿Qué ocurrirá?. Dibujar un esquema de la situación indicando las fuerzas que actúan sobre la bolita. Si el ángulo que se separa el hilo de la vertical es de 30º ¿Cual era la carga de la bolita?

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