Laboratorio física III
Ingeniería Eléctrica/Electrónica
CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO
OBJETIVOS
Verificar la existencia de campo eléctrico en el interior de un condensador de placas paralelas Determinar la relación funcional entre la fuerza eléctrica y el campo eléctrico Encontrar el valor de la carga eléctrica q
FUNDAMENTO TEORICO El campo eléctrico E es una magnitud física vectorial que es generado por cargas eléctricas para detectar la presencia de un campo eléctrico, generalmente se utiliza una carga de prueba que experimenta la fuerza eléctrica: F=qE Calculo de la fuerza eléctrica Con la balanza de torsión se puede determinar la fuerza que una carga eléctrica experimenta, en el equilibrio el torque neto en la balanza de torsión es:
∑=0 La fuerza eléctrica produce un torque que es contrarrestado por el torque de restitución en el alambre:
=0
Donde F es la fuerza eléctrica, b es el brazo, k la constante de torsión y es el ángulo torcido. A partir del péndulo de torsión, la constante k es:
2 =() Y el momento de inercia de una varilla con eje que pasa el centro de masa es:
= 121 = Calculo del campo eléctrico El campo eléctrico esta relacionado con el potencial eléctrico por:
=∇ Y para el caso de un capacitor de placas paralelas, la ecuación se deduce a :
1
Laboratorio física III
Ingeniería Eléctrica/Electrónica
= Donde V es la diferencia de potencial (voltaje), y d es la distancia de separación entre las placas de la ecuación , la magnitud del campo eléctrico es:
=
MATERIALES
Balanza de torsión, varilla metálica Balanza digital, regla, cronómetros, calibrador de vernier Condensador de placas paralelas circular Paleta( carga puntual) Fuente de alta tensión Kilo-voltímetro analógico Pantalla con escala graduada Lámpara con lente condensador Transformador 220V a 6V Soporte de altura variable y soporte universal Dos resistores de 100M Vaso de precipitación de 500 ml
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Verificación del campo eléctrico En una de las placas colocar pedacitos de papel de carbón, seguidamente conectar la fuente de alta tensión al condensador Al incrementar el voltaje entre las placas del condensador, se observa la alimentación de los pedacitos del papel de carbón en la dirección de las líneas de campo eléctrico. Determinación de la carga eléctrica
Medir la longitud y la masa de la varilla metálica Medir el brazo de la paleta Medir el tiempo de oscilación para el cálculo del periodo (seguir las instrucciones del docente) Armar el esquema del montaje de la figura 1.1. Incrementar el voltaje y medir el desplazamiento S de la luz reflejada en la pantalla con escala graduada. Con las medidas de voltaje y desplazamiento, completar la tabla 1.1
REGISTRO DE DATOS Escribir los resultados de las siguientes mediciones: Longitud de la varilla:
= 24 = 0,24 2
Laboratorio física III
Ingeniería Eléctrica/Electrónica
Masa de la varilla:
= 57,01 = 0,057 Separación d entre las placas del capacitor:
= 3,5 = 0,035 Separación de la pantalla y el espejo:
= 70 = 0,7 Valor del periodo:
= 22,45 Momento de inercia:
= 121 0,057 0,7 = 2,327510− ∗ Constante de torsión:
2 ) =1,8210− 22,45
=2,327510 − (
− =1,8210 TABLA DE VALORES DEL VOLTAJE Y LOS DESPLAZAMIENTOS N 1 2 3 4 5 6 7 8 9
[]
[]
1kv
66,7= 0,667m
2kv 2,5kv 3kv 3,5kv 4kv 4,5kv
67= 0,67m 67,3= 0,673m 67,5= 0,675m 67,8= 0,678m 68= 0,68m 68,3= 0,683m
3
Laboratorio física III
Ingeniería Eléctrica/Electrónica
RESULTADOS
TABLA DE DATOS N 1 2 3 4 5 6
1.
2. 3. 4.
[/]
[]
Explicar el funcionamiento de la balanza de torsión La balanza de torsión es un instrumento que nos permite conocer si se produce campo eléctrico en medio de dos capacitores conociendo así a su vez que la balanza Que el campo eléctrico producido por una superficie conductora es Explicar las condiciones en las cuales se asume que la paleta es una carga puntual Demostrar la ecuación
/2
4
