Campo Electrico Fisica 3

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

LABORATORIO FISICA III III Informe: campo eléctrico

Docente: CATALAN SANCHEZ, Elias Nolberto pág. 1

Fecha: 22/09/14


1. Introducción.

Las superficies equipotenciales son las formas geométricas que se forman a partir de una partícula cargada, y están conformadas por puntos de campo en los cuales el potencial de campo no varía. Una de las características de las líneas equipotenciales es que son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.

LABORATORIO FISICA III Informe: campo eléctrico


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Índice

Carátula………...…………………………………………..………...…….…..…………1 Introducción……………………………………………………………………………..2 Índice………………….……………………………………..…………….……………....3 Objetivos………………………………………………………………………………….4 Materiales………………………………………………………………………………..4 Fundamento Teórico…………………………………………………………….…..6 Procedimiento……………………………………….……..…...……..…….……….11

Montaje Experimental……………………………………………………..………15 Cálculos y Tablas………………………………………………………….….……...16 Cuestionario…………………………………………………………………….……...19 Observaciones y Conclusiones...………………………………………….……19 Recomendaciones…………………….…………………………………….…….….20

Bibliografía………………………………………………………………………..……21



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2. Objetivos. 

Graficar las líneas de campo eléctrico en el plano



Calcular la diferencia

3. Materiales:          

Una (1) fuente de poder regulable de 0 a 12 V Un (1) voltímetro digital Un (1) cubeta de vidrio Un (1) punta de prueba Dos (2) cables conductores rojos Dos (2) cables conductores negro Dos (2) electrodos de cobre (uno plano y uno curvo) Dos (2) papeles milimetrados Un (1) toma corriente Agua destilada

Voltímetro

Fuente de oder



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Cubeta de vidrio Punta de prueba

Cables conductores

Electrodo de cobre curvo

Electrodo de cobre plano



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Hoja milimetrada

Agua destilada



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4. Fundamento Teórico. Campo Eléctrico Las fuerzas ejercidas entre sí por las cargas eléctricas se deben a un campo eléctrico que Rodea a cada cuerpo sometido a carga, y cuya intensidad está dada por la intensidad de campo E. Si ahora se encuentra una carga q dentro de un campo eléctrico (producido por otra carga), Entonces actúa sobre la primera una fuerza F. Para la relación entre intensidad de campo y la fuerza es válida la fórmula:

La magnitud de la intensidad de la fuerza eléctrica, por lo tanto, está dada por la ecuación:

La fuerza sobre una carga eléctrica dentro de un campo eléctrico es mayor mientras mayor sea la intensidad del campo eléctrico, y mayor sea la misma carga. No obstante, el campo eléctrico no sólo se ve determinado por la magnitud de la fuerza que actúa sobre la carga, sino también por su sentido. Por tanto, los campos eléctricos se representan en forma de líneas de campo, que indican el sentido del campo. La forma de un campo eléctrico está aquí determinada por la forma geométrica de las cargas que generan el campo, al igual que por la posición que adopten entre ellas. Las líneas de campo indican, en cada punto del mismo, el sentido de la fuerza eléctrica. Al respecto, las siguientes imágenes muestran el campo eléctrico de una carga puntual positiva (izquierda) y el de una carga puntual negativa (derecha). Las líneas de campo se desplazan en este caso en forma de rayos que salen hacia el exterior a partir de la carga. El sentido de las líneas de campo (indicado por las flechas) señala, de acuerdo a la convención establecida, el sentido de la fuerza de una carga positiva (en cada caso pequeñas cargas puntuales en las imágenes); esto significa que las líneas de campo parten cada vez de una carga positiva (o del infinito) y terminan en una carga negativa (o en el infinito). La densidad de las líneas LABORATORIO FISICA III Informe: campo eléctrico


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de campo indica correspondientemente la intensidad del campo eléctrico; aquí, ésta decrece al alejarse de la carga puntual. Si se encuentran cargas positivas y negativas repartidas uniformemente sobre dos placas de metal colocadas frente a frente, en paralelo, como es el caso del condensador de placas planas paralelas, entre ambas superficies se generan líneas de campo eléctrico paralelas, como se muestra en la figura siguiente. Estas líneas de campo parten de la placa con carga positiva y terminan en la placa con carga negativa. Dado que la densidad de las líneas de campo, al interior del condensador, es igual en todas partes, la intensidad de campo eléctrico E de las placas es también igual en toda la superficie. Un campo eléctrico de esta naturaleza recibe el nombre de campo eléctrico homogéneo. Nota: También en el exterior del condensador circulan líneas de campo entre las placas, las mismas que, no obstante, se "curvan" y no se tomarán en cuenta en lo sucesivo. Por esta razón, se prescindió de su representación. Un cuerpo cargado eléctricamente causa alrededor de él un campo electrostático. Para determinar y medir dicho campo en un punto cualquiera es necesario introducir en las vecindades de dicho medio otro cuerpo cargado, que llamaremos carga prueba, y medir la fuerza que actúe sobre él. La carga prueba se considera lo suficientemente pequeña de manera que la distorsión que su presencia cause en el campo de interés sea despreciable. La fuerza que actúa la carga eléctrico es:

en reposo en el punto p en un campo

Para visualizar la intensidad y la dirección de un campo eléctrico se introduce el concepto de líneas de fuerza. Estas son líneas imaginarias que son trazadas tales que su dirección y su sentido en cualquier punto serán los del campo eléctrico en dicho punto. Estas líneas de fuerza



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deben dibujarse de tal manera que la densidad de ellas sea proporcional a la magnitud del campo.

Dos puntos A y B en un campo electrostático tienen una diferencia de potencial ΔV, si se realiza trabajo para mover una carga de un punto a otro, este trabajo es independiente de la trayectoria o recorrido escogido entre estos dos puntos.

Sea un campo eléctrico debido a la carga Q. Otra carga en cualquier punto A del campo se soportará una fuerza. Por esto será necesario realizar un trabajo para mover la carga del punto A otro punto B a diferente distancia de la carga Q. La diferencia de potencial entre los puntos de A y B en un campo eléctrico se define como:



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deben dibujarse de tal manera que la densidad de ellas sea proporcional a la magnitud del campo.

Dos puntos A y B en un campo electrostático tienen una diferencia de potencial ΔV, si se realiza trabajo para mover una carga de un punto a otro,

este trabajo es independiente de la trayectoria o recorrido escogido entre estos dos puntos.



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Sea un campo eléctrico debido a la carga Q. Otra carga en cualquier punto A del campo se soportará una fuerza. Por esto será necesario realizar un trabajo para mover la carga del punto A otro punto B a diferente distancia de la carga Q. La diferencia de potencial entre los puntos de A y B en un campo eléctrico se define como:



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5. Procedimiento. 1. Trazar coordenadas x ,y en los dos hojas milimetrado , mostrando el origen en la parte central de la hoja

2.

3.

4.

5.

6.

Dibuje las siluetas de los electrodos en los extremos de la hojas (en ambas hojas deben de coincidir la posición de los dibujos). Luego encima de la hoja sitúe la cubeta de vidrio, haciendo coincidir el origen de las coordenadas de la hoja con el centro de la cubeta

Situé los electrodos dentro de la cubeta en las ubicaciones indicadas en el papel Vierta agua dentro de la cubeta hasta una altura de 1cm aprox. Y conecte los electrodos ala fuente de 12v. El multímetro visualizar la diferencia de potencia entre un punto donde se encuentre la punta de prueba y el electrodo al cual está conectado el otro terminal de la misma. Situé la punta de prueba dentro de la cubeta en un punto cerca a uno de los electrodos y visualice la diferencia de potencial  que muestra el multímetro, realice la misma ubicación en la hoja auxiliar. Deslice la punta de prueba hasta encontrar 6 puntos adicionales del mismo diferencial de potencia  , indicar indicar dichos puntos con  en la hoja auxiliar.



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7.

Busque otra diferencial de potencia 2 cm alegado de  y repita los pasos 5,6 para puntos con diferencia de potencia     

6. 7.



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6 MONTAJE EXPERIMENTAL FUENTE DE 12 V

VOLTIMETRO

AGUA DESTILADA ELECTRODOS



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8. Cálculo y Tabla de Datos:



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Análisis del resultado 



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Dos placas (electrodos) son simétricas con respecto al origen y ubicadas en el eje Y sometidas a un diferencial de potencial, producen un campo eléctrico constante dirigido desde la placa positiva hasta la negativa. Las superficies equipotenciales representan la zona del espacio, en este caso del plano donde el voltaje es constante y las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a esta. En la experiencia pudimos notar que al medir potenciales eléctricos, fuera los límites de las placas se alteran las superficies equipotenciales, debido e lo mas probablemente a que al salir de la región determinada por las placas se distorsionan.



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Conclusiones: 

Se demostró el concepto de líneas equipotenciales. Siendo estas la representación gráfica de las superficies equipotenciales, las cuales son superficies tridimensionales con un mismo valor de potencial eléctrico



Independiente del arreglo de los electrones, alrededor de la zona del electrodo negativo se estableces zonas equipotenciales de bajo voltaje, a medida que nos acercamos al electrodo positivo los voltajes empiezan a aumentar hasta casi ser el voltaje de la fuente.



Las líneas equipotenciales tienden a ser de la forma de los electrodos, para los electrodos que tienes forma de barra, las líneas tienden a ser paralelas, para electrodos en forma de círculos tienden a ser concéntricas con un radio mayor



En todo punto de una superficie equipotencial, el vector de campo es perpendicular a la misma.



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Recomendaciones:   

Mantener un nivel de agua destilada para una mejor conductividad Graficar las coordenadas en ambas hojas idénticas para una mejor visualización de los puntos equipotenciales. Tomar valores de diferencial de campo enteros (números precisos)

Bibliografía.      

Francis W. Sears, Mark W. Zemansky Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria, volumen 2. Pagina(890) Undécima edición. Pearson Educación México, 2005. Paul A. Tipler, Gene Mosca. Físka para la Ciencíay la Tecnología, volumen 1. Reverté, Barcelona, 2005.



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