“Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático”
FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS Informe de laboratorio #3 “CAMPO ELÉTRICO”
[CAMPO
Laboratorio de Física
ELÉCTRICO]
CAMPO ELÉCTRICO I.
OBJETIVOS
Dibujamos las líneas equipotenciales generadas por electrodos. Evaluamos la diferencia de potencial entre dos puntos. Calculamos la intensidad del campo eléctrico. Estudiamos las características principales del campo eléctrico.
II.
INSTRUMENTOS Y MATERIALES
FUENTE DE CORRIENTE DIRECTA
Es un dispositivo que convierte las tensiones alternas de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los circuitos. REÓSTATO
VOLTÍMETRO
PAPEL MILIMETRADO
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Es un papel impreso con finas líneas entrecruzadas, separadas según una distancia determinada (normalmente 1 mm en la escala regular).
SAL
INTERRUPTOR
PRACTICA Nº2
2
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
Los electrolitos de la sal son aquellas sustancias que al disolverse en agua permiten el paso de la corriente eléctrica.
Consiste en la regulación de la intensidad de corriente a través de la carga, de forma que se controla la cantidad de energía que fluye hacia la misma. Voltímetr o CUBO DE VIDRIO Electro do
PLACA DE COBRE
Un interruptor es parte de un circuito eléctrico, el que permite interrumpir el paso de la corriente, o también desviarlo a Reóstato otro conductor.
PUNTA DE PRUEBA
CUBET A CON AGUA SALAD A
V
Electro do circular
Cube Material que nos ayudara para el paso de la electricidad por medio de la salmuera.
Constituyen los electrodos, que deben ser sumergidos en el electrolito sin que lleguen a entrar en contacto.
Es un dispositivo que permite realizar una conexión física entre una fuente de señal o punto de prueba.
III.PROCEDIMIENTO 1. Colocamos los dispositivos tal como se muestra en la figura 1, teniendo como base el circuito de la figura 2 Figura 1
figura 2
PRACTICA Nº2
3
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
2. Ajuste el curso del reóstato hasta obtener una salida de 6 voltios (entre el extremo fijo y el extremo variable.
3. No conecte la fuente hasta que el profesor conexiones estén dispuestas convenientemente.
revisen que las
4. Graficar un sistema de coordenadas cartesiana utilizando la misma escalas, en dos hojas de papel milimetrado.
PRACTICA Nº2
4
[CAMPO
Laboratorio de Física
ELÉCTRICO]
5. Colocar en una de las hojas cubeta.
de papel milimetrado, debajo de la
6. Echar agua en la cubeta hasta que esta alcance aproximadamente 1cm de altura 7. Echar 2 cucharaditas de sal en el agua y remover hasta que esté completamente disuelta.
PRACTICA Nº2
5
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
8. Con la ayuda del puntero (electrodo de punta) encontrar una línea equipotencial. y trasladar dichos puntos al segundo papel milimetrado. Utilice para este procedimiento las coordenadas establecidas.
9. Una dichos puntos para encontrar una línea equipotencial. 10.Obtener alrededor de 10 líneas equipotenciales, en el espacio entre el electrodo plano y el circular 11.Dibuje la posición de los electrodos en el papel milimetrado
Ubicaci ón del electro do circular PRACTICA Nº2
Ubicaci ón del electro do plano
6
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
Ubicación del primer punto de referencia del 12.Teniendo como referencia las líneas equipotenciales hasta hallar por lo menos 10 líneas de fuerza.
PRACTICA Nº2
7
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
III. CUESTIONARIO: 1. Determine la magnitud del campo eléctrico entre las líneas equipotenciales? Es el campo eléctrico uniforme.
Líneas del campo eléctrico · El campo eléctrico se representa gráficamente mediante las llamadas líneas de campo o líneas de fuerza, las cuales tienen la misma dirección que el vector campo de cada punto.
Propiedades:
Son abiertas, salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. El nº de líneas que salgan de una carga positiva o entren en una carga negativa debe de ser proporcional a dicha carga. Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario, en el punto de corte existirían 2 vectores campos distintos. Si un campo es uniforme, las líneas de campo son rectas paralelas.
Cálculo del valor del campo eléctrico en un punto determinado Para calcular el valor del campo eléctrico en un punto como el A, situado entre dos equipotenciales de valores V1 y V2 voltios , se procede de la siguiente forma: A2 -A1 Trazar la línea más corta entre las dos EP y que pase por A. Tenemos así dos puntos de corte, A1 y A2. Determinar la distancia entre ambos puntos a partir de sus coordenadas rectangulares o con una regla. El valor (módulo o intensidad) del campo eléctrico en el punto A se calcula según la expresión: E = | V1 -V2 | / d (1)
PRACTICA Nº2
8
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
Este valor es aproximado porque se trata del valor medio que hay entre las dos EP. El sentido del campo es el que va del potencial mayor al menor.
Trazado de las líneas de campo eléctrico. Las líneas de campo eléctrico son líneas perpendiculares a las líneas EP y también a la superficie de los electrodos (ya que estos son conductores). Sólo se podrán trazar correctamente cuando tengamos suficientes líneas EP próximas, pero podemos realizar un procedimiento aproximado para el caso en el que se disponga de pocas. a) Partir de un punto periférico de uno de los electrodos y trazar una línea perpendicular a este punto, hasta encontrar la EP más próxima. b) Marcar un punto en la mitad del segmento trazado. c) Desde este último punto, trazar la perpendicular a la EP más próxima. d) A partir de este punto, repetir todo el proceso paso a paso hasta encontrar al otro electrodo. e) La línea de campo eléctrico pasará por todos los puntos. Para determinar la magnitud del campo eléctrico entre las líneas equipotenciales, se utilizará una fórmula que esté en función de la diferencia de potencial entre dos puntos y la distancia que los separa. Esta fórmula es: E = (VB – VA) / d Para los diferentes puntos se tiene:E1 = (4.8-4.2)/ 0.015 =40 E2 = (4.2 – 3.6)/ 0.015 = 40 E3 = (3.6 – 3.1)/ 0.015 = 33.3 E4= (3.1 2.6)/0.015=33.3 E5= (2.6 – 2.2)/ 0.015 = 26.7 E6= (2.2 – 1.9)/ 0.015=20 E7 = (1.9 – 1.4)/ 0.015 = 33.3 E8 = (1.4 – 1)/ 0.015 = 26.7 E9 = (1 – 0.1)/ 0.015 = 60 2. Qué son las líneas equipotenciales. Líneas Equipotenciales: Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencial eléctrico o voltaje. Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie equipotencial, no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico . PRACTICA Nº2
9
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
En las placas conductoras como las de los condensadores, las líneas del campo eléctrico son perpendiculares a las placas y las líneas equipotenciales son paralelas a las placas.
Líneas Equipotenciales: Campo Constante
3. Dibuje las líneas equipotenciales para el sistema de electrodos que utilizó?
4. Por qué las líneas de fuerza no se cruzan? Nunca se cruzan, pues si lo hicieran, no podría determinarse la dirección que tendría la fuerza sobre una carga en el punto de intersección. Como la fuerza en cualquier punto solo puede tener una sola dirección, es evidente que las líneas de campo jamás se cortan. Tampoco es posible que dos líneas equipotenciales diferentes se crucen ya que éstas siempre son perpendiculares a las líneas de fuerza, en consecuencia, son paralelas entre sí. Por otro lado normalmente un electrodo produce líneas de fuerza dirigidas desde una carga positiva a una negativa, todo ello representa el campo eléctrico, su dirección, su densidad y comúnmente no se altera su estado normal ya que hay otras cargas que pueden originar un total desequilibrio en este sistema. PRACTICA Nº2
10
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
5. Que diferencia y semejanzas existen ente el campo eléctrico y el campo gravitatorio Diferencian y semejanzas existen entre el campo eléctrico y el campo gravitatorio.
Fg=G
Fe=
q2 r2
1 m2 2 2 4 πԑ r r
Semejanzas Relacionados inversamente con la distancia Ambas están poseen constantes para sus cálculos.
Diferencias El campo gravitatorio depende la masa mientras el campo eléctrico depende de la carga. Las fuerzas pueden cambiar enormemente según sea una partícula subatómica o un cuerpo grande.
Relacionando las ecuaciones del campo eléctrico y gravitatorio para una partícula α con una m=6.64x10-27kg q=+2e =3.2x10-19C tenemos:
Fe 1 q2 = Fg 4 πԑ m 2 3.2 x 10−19 C ¿2 ¿ 6.67 x 10−27 kg ¿2 ¿ ¿ 9 9.0 x 10 N . m2 /C 2 ¿ ¿ 6.67 x 10−11 N . m2 /kg2 ¿ 3.1 x 1035
PRACTICA Nº2
11
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
Este número tan asombrosamente grande indica que, en tal situación la fuerza gravitacional es despreciable en comparación con la fuerza eléctrica. Esto siempre se cumple para interacciones de partículas atómicas y subatómicas. No obstante, para objetos del tamaño de un ser humano o de un planeta, las cargas positiva y negativa son casi iguales en magnitud, y la fuerza eléctrica neta por lo general es mucho menor que la gravitacional. 6. Que aplicaciones tiene el campo eléctrico en tu especialidad? Aplicaciones que tiene el campo eléctrico en tu especialidad. Una de las aplicaciones es el electrocardiograma, este dispositivo mide las diferencias de potenciales que se produce en el musculo del corazón, causado por las despolarizaciones de las membranas y así tener un registro.
IV.
OBSERVACIONES
.Mientras se realizaron algunas mediciones, no se pudo evitar desplazar algunos electrodos, generando que se volviese a repetir las mediciones desde las condiciones iníciales .Los puntos dibujados sobre el papel milimetrado no son del todo precisos con respecto a la punta de prueba sobre el conductor, esto se debe a la perspectiva del observador con respecto al otro papel milimetrado debajo de la fuente de vidrio y el líquido conductor. .Ambos papeles milimetrados presentan unos ejes que facilitan la ubicación de los puntos del campo eléctrico medidos.
V.
CONCLUCIONES
Conforme a las mediciones se determinó ciertas regiones donde los puntos coinciden en el potencial medido, PRACTICA Nº2
12
[CAMPO
ELÉCTRICO]
Laboratorio de Física
Al unir estos puntos sobre el papel milimetrado mediante una línea se determina las regiones equipotenciales.
PRACTICA Nº2
13
