1.- OBJETIVOS.-Determinar la variación del campo eléctrico en función de la diferencia del potencial eléctrico considerando una distancia constante.
2.-FUNDAMENTO TEÓRICO.a) Líneas de campo eléctrico:
Un campo eléctrico estático puede ser representado geométricamente con líneas tales que en cada punto el campo vectorial sea tangente sea tangente a dichas líneas, a estas líneas se las conoce como "líneas de campo". Matemáticamente las líneas de campo son las curvas integrales del campo vectorial. vectorial. Las líneas de campo se utilizan para crear una representación gráfica del campo, y pueden ser tantas como sea necesario visualizar. Las líneas de campo son líneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geométrica en un punto coincide con la dirección del campo en ese punto. Esto es una consecuencia directa de la ley de Gauss, es decir encontramos que la mayor variación direccional en el campo se dirige perpendicularmente a la carga. Al unir los puntos en los que el campo eléctrico es de igual magnitud, se obtiene lo que se conoce como superficies equipotenciales, son equipotenciales, son aquellas donde el potencial tiene el mismo valor numérico. En el caso estático al ser el campo eléctrico un campo irrotacional las líneas de campo nunca serán cerradas (cosa que sí puede suceder en el caso dinámico, donde el rotacional el rotacional del campo eléctrico es igual a la variación temporal del campo magnético cambiada de signo, por tanto una línea de campo eléctrico cerrado requiere un campo magnético variable, cosa imposible en el caso estático). En el caso dinámico pueden definirse igualmente las líneas sólo que el patrón de líneas variará de un instante a otro del tiempo, es decir, las líneas de campo al igual que las cargas serán móviles. - Las líneas de campo eléctrico son útiles para describir el campo eléctrico en región del espacio.
cualquier
- El vector de campo eléctrico E siempre es tangente a las líneas de campo todo punto.
eléctrico en
- El número de líneas de E es proporcional al flujo eléctrico o la densidad espacial:
De
N º de lineas
de E
E
s
DONDE V 0 < V I
V V V E 1
0
ds
V Eds cos V Eds Considerando un E uniforme
Eds
Edx
d
V E dx 0
V Ed E
V
d
a) Campo: A Michael Faraday la idea de que las cargas o los imanes actuasen a distancia a través del espacio vacío no le convencía, de modo que para explicar las fuerzas que actúan entre las cargas o los polos de los imanes tuvo que inventar “algo” que llenase el espacio y que conectase de algún modo una carga con otra o un polo del imán con el otro; Faraday pensaba en
una especie de tubos de goma o algo así, quizá animado al ver cómo las limaduras de hierro se ordenan al colocar cerca un imán. Así nació el concepto de campo de fuerzas, en general. b) Campo eléctrico: Campo eléctrico producido por un conjunto de cargas puntuales. Se muestra en rosa la suma vectorial de los campos de las cargas individuales; . El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica.1 Se describe como un campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor sufre los efectos de una fuerza eléctrica
dada por la siguiente ecuación:
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético F μν.2 Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la variación del campo magnético. Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción electromagnética en el año 1832. La unidad del campo eléctrico en el SI es Newton por Culombio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades básicas, kg·m·s−3·A−1 y la ecuación dimensional es MLT -3I-1. Representación del campo. Un campo se representa dibujando las llamadas líneas de campo. Para el campo creado por una carga puntual, las líneas de campo son radiales.
Para el caso de un campo creado por dos cargas puntuales iguales del mismo signo:
Para el caso de un campo creado por dos cargas puntuales iguales de distinto signo
Las líneas de campo no se pueden cortar, porque si lo hicieran en un punto habría dos valores distintos de intensidad de campo E. Un campo eléctrico muy útil es el que se crea entre dos placas metálicas y paralelas ( CONDENSADOR ) conectadas a un generador de corriente continua; de ese modo las placas adquieren carga igual pero de signo contrario y en la zona que existe entre ellas se crea un campo uniforme.
3.- HIPÓTESIS EXPERIMENTAL.La variación del campo eléctrico uniforme entre 2 placas planas y paralelas varia en forma proporcional a la diferencia de potencial eléctrico o en forma de una línea recta que pasa por el origen de coordenadas manteniendo ctte la distancia entre las placas
4.- INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE EXPERIMENTACIÓN.-
4.1.-EJECUCION DEL EXPERIMENTO:
-Una vez que los instrumentos de medición eléctrica ya están respectivamente colocados en su lugar. -Las placas son colocadas en el carril que sirve para variar las distancias entre placa y placa. - Los sistemas que llevan corriente deben estar conectado a su respectivo instrumento de medición eléctrica como ser el voltimetro, amperimetro, -Se procede a conectar los equipos a una fuente de energía que servirá como alimentación de los quipos. -Con esto se procede a escoger una escala adecuada y a regular la misma (es decir que tienda a cero o se hacer que lo más posible). -Una vez hecho todo esto procedemos a llenar la tabla, la cual es a distancia constante, para lo cual hacemos que el voltaje varíe y así observar los distintos cambios en el campo eléctrico de las placas.
.
5. DE DATOS
REGISTRO
EXPERIMENTALES.INSTRUMENTOS Voltímetro Electrómetro Regla MAGNITUD Distancia d No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
MEDIDA 5 ±0.1
V± V[V]
UNIDAD cm Em± E[KV/M] 0.33 0.38 0.68 1.10 1.42 2.23 2.89 3.68 4.20 4.32 4.33 4.34
16 19 34 55 72 113 147 188 220 268 283 295
6. RESULTADOS EXPERIMENTALES.Este grafico se elimina si e que tomamos V vs E(KV/m ) porque es V vs E(V/m) 6000
E(V/m)
5000 4000 3000 2000 1000 0 0
No
50
100
V± V[V]
150
200
250
Em± E[V/M]
300
V
350
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
16 19 34 55 72 113 147 188 220 268 283 295
330 380 680 1100 1142 2230 2890 3680 4200 4320 4330 4340
7.-BIBLIOGRAFIA.Electrostática y magnetismo – Humberto Leyva Naveros. Circuito Eléctrico - Schaum – Joseph A. Edminister. Electricidad y magnetismo – Raymond A.
8.-CONCLUSIONES.Para dos placas planas y manteniendo constante la distancia de las placas el campo eléctrico aumentara con incremento de voltaje, lo cual indica que el campo eléctrico depende del voltaje que se proporciona Gracias a este laboratorio tuvimos la oportunidad de ampliar nuestros conocimientos. La experiencia de este laboratorio fue comprobar cómo cambia el cambia el campo cuando la distancia es constante y cuando la distancia es variable. Cuando la distancia es constante la única de fo rma de variar el campo es variando el voltaje.
