CAMPO ELÉCTRICO ENTRE DOS PLACAS A. OBJETIVO
Estudiar la configuración del campo eléctrico producido en el espacio comprendido entre dos electrodos.
Verificar las superficies equipotenciales. e quipotenciales.
Determinar la intensidad del campo eléctrico.
B. FUNDAMENTO TEÓRICO La conducción electrónica es debida a la e xistencia de iones en la solución de sulfato de cobre. El movimiento de los iones bajo la acción de un campo eléc trico exterior crea una corr iente eléctrica en el electrolito. El potencial eléctrico está en función de la distancia con respecto al campo que produce al campo
E. el lugar geométrico de los puntos de igual potencial se denomina superficie equipotencial. La intensidad del campo electrostático es la misma para todos los puntos que se hallan entre las placas de cobre y de dirección dire cción perpendicular a ellos. Estas placas paralelas de potencial V1 y V2, separadas a una distancia “d ” está en relación directa a la intensidad de campo eléctrico mediante la relación.
Donde: V1 se considera como potencial de referencia.
En el caso de un campo electrostático variable la intensidad del campo eléctrico es igual al gradiente del potencial V tomando con signo negativo.
( () ( ) ;
;
El signo negativo se debe a aquel potencial e léctrico aumenta en sentido contrario a las líneas del campo. El campo eléctrico estudiado es electrodinámico, pero sus propiedades son equivalentes a los de un campo electrostático.
C. EQUIPO DE MATERIALES
1 Fuente DC.
1 Potenciómetro (máx. 1(A)).
1 Voltímetro (0-1.5 (V)).
1 Amperímetro (0-0.a(A)).
1 cubeta electrónica.
2 Electrodos de cobre.
1 Punta exploradora.
Claves de conexión.
Solución de sulfato e cobre (baja concentración).
Galvanómetro.
D. DIAGRAMA DE INSTALACIÓN 3 A 2 6 4 V
5
Escribir el nombre del dispositivo correspondiente a cada número: 1.
Fuente DC
2.
Galvanómetro.
3.
Amperímetro.
4.
Voltímetro.
5.
Electrodos de cobre.
6.
Punta exploradora.
7.
Solución de sulfato de cobre
E. PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES a) Intensidad del campo eléctrico. 1.
En el papel milimetrado dibuje los coordenados (X, Y).
2.
Coloque la cubeta electrolítica sobre el papel de tal manera que el centro de la cubeta coincida con el origen de los ej es coordenados, luego vierta la solución de sulfato de cobre.
3.
Instale el circuito como en la Fig. 1.
4.
Regule la fuente de la posición 1, coloque la fuente de alimentación.
5.
Ajuste el circuito con el cursor del potenciómetro hasta que la corriente sea
6.
Tomando como referencia la placa negativa, mueva la punta exploradora a lo largo del eje X y registre los datos correspondientes en la tabla 1.
( )
b. Configuración del campo eléctrico. 7.
Elija 5 puntos de referencia equidistantes sobre el eje X y desígnelos por A, B, C, D y E.
8.
Usando el Galvanómetro (voltímetro) detecte ocho puntos de igual potencial para c ada punto de referencia, registre los datos en la tabla 2 (Fig. 2 A).
9.
Cambie la posición de los electrodos como en la 2B y con voltímetro detect e la configuración de las líneas equipotenciales respectivas como en el paso 8, registre los datos en la tabla 3.
A
B Fig. 2
TABLA 1 d(cm) V (v)
1 0.13
2 0.23
SUPERFICIES EQUIPOTENCIAL
TENSION (V)
A B C D E
1.02 0.8 0.58 0.38 0.16
SUPERFICIES EQUIPOTENCIAL
TENSION (V)
A B C D E
0.15 0.35 0.46 0.54 0.49
3 0.31
4 0.40
5 0.47
6 0.55
7 0.62
8 0.73
9 0.81
TABLA 2 COORDENADAS (x,y) (4,0) (2,0) (0,0) (-2,0) (-4,0)
TABLA 3 COORDENADAS (x,y) (4,0) (2,0) (0,0) (-2,0) (-4,0)
10 0.90
11 1.02
12 1.14
13 1.21
F. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES. 1.
Incremente la tensión a 12V, para el circuito; espere 1 minuto, ¿Qué observa usted en la placas?
Podemos observar el aumento del campo eléctrico en la placa positiva, y en la placa negativa observamos el caso contrario disminución del campo eléctrico. 2.
Tome un punto a 5mm. de la placa positiva. Halle los puntos equipotenciales detrás de las placas.
Potencia: 3.15V Puntos de equipotenciales:
3.
(-2,5)
(-4,6)
Cambie la solución del sulfato de cobre por agua de caño.
En el agua existe una conducción eléctrica no tan notoria, es decir que el agua no es un buen conductor eléctrico.
INFORME DEL LABORATORIO G. ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES a. Intensidad del campo eléctrico. 1. Grafique el potencial eléctrico en función de la distancia curva observa. d(m) V (v)
0.01 0.13
0.02 0.23
0.03 0.31
0.04 0.40
0.05 0.47
0.06 0.55
0.07 0.62
0.08 0.73
0.09 0.81
() 0.10 0.90
, diga que
0.11 1.02
0.12 1.14
0.13 1.21
Serie 1 1.4 1.2 1 ) 0.8 V ( V
Serie 1
0.6
Linear (Serie 1)
0.4 0.2 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 0.12 0.13
d (m)
2. Escriba la ecuación empírica; utilice el método de los mínimos cuadrados para encontrar los parámetros de la ecuación.
∑ ∑) ∑∑ (∑ ∑ ∑ ∑∑∑ (∑) 0.13
0.01
0.0013
0.0001
0.23
0.02
0.0046
0.0004
0.31
0.03
0.0093
0.0009
0.4
0.04
0.016
0.0016
0.47
0.05
0.0235
0.0025
0.55
0.06
0.033
0.0036
0.62
0.07
0.0434
0.0049
0.73
0.08
0.0584
0.0064
0.81
0.09
0.0729
0.0081
0.9
0.1
0.09
0.01
1.02
0.11
0.1122
0.0121
1.14
0.12
0.1368
0.0144
1.21
0.13
0.1573
0.0169
8.52
0.91
0.7587
0.0819
( ) (() )() ) ( ) ( ()()
total
3. A partir de la ecuación empírica determinar (intensidad del campo eléctrico). Sabemos que:
Si el gradiente del potencial eléctrico es el campo eléctrico, además la pendiente “ la primera derivada del potencial eléctrico, e ntonces:
” es
4. Halle la incertidumbre de la pendiente.
⁄
0.13
0.01
13
169
0.23
0.02
11.5
132.25
0.31
0.03
10.33
106.7089
0.4
0.04
10
100
0.47
0.05
9.4
88.36
0.55
0.06
9.17
84.0889
0.62
0.07
8.86
78.4996
0.73
0.08
9.13
83.3569
0.81
0.09
9
81
0.9
0.1
9
81
1.02
0.11
9.27
85.9329
1.14
0.12
9.5
90.25
1.21
0.13
9.31
86.6761
127.47
1267.1233
∑ √ ∑ (∑ ) () √ ̅
5. ¿Cuál es la incertidumbre para la intensidad del campo eléctrico? 6. Escriba el valor de la intensidad del campo eléctrico.
TOTAL
b. Configuración del campo eléctrico. 7. Trace las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza en el papel milimetrado. Muestre el diagrama de configuración del campo eléctrico para los casos vistos en el paso 8 y 9 de las tablas 2 y 3.
8. Como es la configuración del campo eléctr ico de las gráficas anteriores. 9. ¿Cuál es la dirección del campo eléctr ico entre los electrodos de cobre?, justifique su respuesta. La dirección del campo es de positivo (+) a negativo (-). Esto se debe
10. ¿En qué dirección disminuye el potencial eléctrico?, justifique su r espuesta. 11. Explique sus observaciones experimentales. H. CONCLUSIONES I.
COMENTARIOS Y SUGERENCIAS