Informe de laboratorio N.º 2 FÍSICA 3 BIF03
PROFESOR:
BEDÓN MONZÓN HECTOR MANUEL
INTEGRANTES:
VERA ROJAS VICTOR ALESANNDRO LLUMPO NECIOSUP SEGUNDO CRHISTIAN VICTORIO PEREZ KLIDER JESUS
20180255G 20180210C 20184124D
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Informe de laboratorio N.º 2 FÍSICA 3 BIF03
ÍNDICE Error! Bookmark not defined. 1) OBJETIVO:................................................................................Error!
2)
Error! Bookmark not defined. MARCO MARCO TEÓRICO: TEÓRICO: ............................................ .................................................................. ........................ ..Error!
Error! Bookmark not defined. 3) RESUMEN: RESUMEN: .................................... .......................................................... ............................................ ........................ ..Error!
Error! Bookmark not defined. 4)MATERIA 4)MATERIALES: LES: ............................................ .................................................................. ................................... .............Error!
5) CÁLCULOS Y DISCUCIONES ...........................................................Error! ...........................................................Error! Bookmark not defined.
Error! Bookmark not defined. 6) CONCLUSIO CONCLUSIONES: NES: ........................................... ................................................................. ............................... .........Error!
Error! Bookmark not defined. 7) REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ................................................... ...................................................Error!
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1.- OBJETIVO: * Graficar las curvas equipotenciales de varias configuraciones de carga eléctrica, dentro de una solución conductora. *Determinar las líneas de campo eléctrico a partir de las curvas equipotenciales producidas por las diferentes configuraciones de campo eléctrico.
2.- MARCO TEÓRICO: Líneas de Campo: Las líneas de campo eléctrico indican las trayectorias que seguiría una partícula positiva de masa despreciable si fuera liberada en reposo respecto al campo eléctrico. La tangente en un punto de una línea de campo indica la dirección del vector intensidad de campo eléctrico. Una carga puntual positiva dará lugar a un mapa de líneas radiales. Puesto que las líneas eléctricas actúan siempre en dirección de la línea que las une a las cargas interactuantes dirigidas hacia afuera debido a que las cargas móviles positivas se desplazarían en ese sentido, es decir serían f uerzas repulsivas.
Figura 1.- líneas de acción del campo eléctrico entre cargas puntuales
Campo Eléctrico: El campo eléctrico (región del espacio en la que interactúa la fuerza la fuerza eléctrica) es eléctrica) es un campo un campo físico que se representa por medio de un modelo un modelo que FIM
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describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. naturaleza eléctrica. Se puede describir 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: F
q.E …….formula N° 1
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo el campo magnético, en magnético, en campo campo tensorial cuadridimensional, denominado campo denominado campo electromagnético . Los campos eléctricos pueden tener su origen tanto en cargas en cargas eléctricas como en campos en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley la ley de Coulomb, solo Coulomb, solo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael de Michael Faraday y los estudios posteriores de James de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también t ambién se tiene en cuenta la variación del campo del campo magnético. Esta definición general indica que el campo no es directamente medible, directamente medible, sino que lo que es observable es su efecto sobre alguna carga colocada co locada en su seno. La idea de campo eléctrico fue propuesta por Faraday al demostrar el principio de inducción de inducción electromagnética en el año 1832. año 1832. La unidad del campo eléctrico en el SI el SI es Newton es Newton por Culombio Culombio (N/C), Voltio (N/C), Voltio por metro (V/m) o, en unidades −3 −1 básicas, kg básicas, kg·m ·m·s ·s ·A .
Figura 2.- nuestra la resultante del campo eléctrico de cargas puntuales respecto a un punto ‘’o’’
Potencial Eléctrico: El potencial eléctrico en un punto es el trabajo a realizar por unidad de carga para mover dicha carga dicha carga dentro de un campo un campo electrostático desde el punto de referencia hasta el punto considerado, ignorando el componente ir rotacional del campo eléctrico. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado, en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante. Matemáticamente se expresa como el cociente FIM
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V
W
………..formula N° 2
q
Figura 3. - campo eléctrico de una carga puntual y entre dos placas
Curvas Equipotenciales Los conceptos mencionados anteriormente son muy importantes para reconocer las superficies equipotenciales. La distribución del potencial eléctrico en una cierta región donde existe un campo eléctrico mediante superficies equipotenciales.
puede representarse de manera gráfica
Una curva o superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de igual potencial, donde se cumple que el potencial eléctrico generado por alguna distribución de carga o carga puntual es constante. Si el potencial eléctrico es constante, la diferencia de potencial se define de la siguiente manera. ………..formula N° 3
………..formula N° 4
Si ΔV=VB-VA pero VB = VA , entonces ΔV=VB-VA = VB-VB = 0
Como q no es cero, el producto escalar de los vectores F y dr es cero: F.dr=0. en otras palabras, se puede afirmar lo siguiente: VAB =
=0
………..formula N° 5
Como dr pertenece a la superficie equipotencial, por álgebra vectorial se concluye F es ortogonal a dr, de aquí se puede determinar que las líneas de fuerza siempre son perpendiculares a las superficies equipotenciales y como el campo eléctrico E FIM
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es paralelo a la fuerza eléctrica, se puede concluir también que el campo eléctrico también es perpendicular a una superficie equipotencial, también se puede concluir que el trabajo requerido para llevar a una carga de un sitio A a un sitio B (siendo A y B pertenecientes a la equipotencial) es cero.
Figura 4.- líneas de campo equipotenciales perpendiculares al potencial eléctrico
3.- RESUMEN El siguiente laboratorio verificaremos los campos equipotenciales generados por fuentes puntuales que son entre placas y entre un anillo circular y una placa. Es necesario un ambiente apropiado conductor entre los campos eléctricos generados Para eso necesitaremos una plataforma plana plástica(aislante) y una película delgada de líquido conductor que es el sulfato de cobre. Los experimentos a realizar serán entre placas paralelas y entre una placa y un anillo circular.
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4.- MATERIALES
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5.- RESULTADOS Y DISCUCIONES Tabla N° 1.- puntos equipotenciales obtenidos entre placas Columna1
x
y
p f ijo
x2
y3
x4
y5
x6
y7
x8
y9
-4
-5
-2
-5
0
-5
2
-5
4
-5
p2
-3 .9
-4
-1 .9
-4
-0 .1
-4
1.9
-4
3.7
-4
p3
-3 .8
-3
-1 .9
-3
-0 .1
-3
1.7
-3
3.7
-3
p4
-3 .7
-2
-1 .8
-2
-0 .1
-2
1.7
-2
3.6
-2
p5
-3 .6
-1
-1 .7
-1
-0 .1
-1
1.7
-1
3.6
-1
p6
-3 .6
0
-1 .8
0
0
0
1.6
0
3.6
0
p7
-3 .8
1
-1 .7
1
-0 .1
1
1.7
1
3.6
1
p8
-3 .7
2
-1 .8
2
-0 .1
2
1.6
2
3.7
2
p9
- 3.85
3
-1 .9
3
-0 .1
3
1.7
3
3.7
3
p1 0
-4
4
-2
4
-0 .4
4
1.7
4
3.7
4
p1 1
-4 .1
5
-2
5
0
5
1.8
5
3.9
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La tabla N° 1 muestra las coordenadas de los puntos equipotenciales entre placas
Grafica N° 1.- Nos muestra de forma clara las líneas equipotenciales respectos a las coordenadas x-y
Tabla N° 2.- puntos equipotenciales obtenidos entre una placa y un anillo esferico Columna1 p fijo
x
y
x2
y3
x4
y5
x6
y7
x8
y9
-4
-6
-2
-6
0
-6
2
-6
4
-6
p2
-3.3
-4
-1.8
-4
-0.1
-4
1. 6
-4
3. 1
-4
p3
-2.9
-2
-1.6
-2
-0.1
-2
1. 2
-2
3. 4
-2
p4
-2.6
0
-1.5
0
-0.2
0
1. 2
0
3. 2
0
p5
-2.9
2
-1.5
2
-0.1
2
1. 3
2
3. 5
2
p6
-3.4
4
-1.8
4
0
4
1. 7
4
3. 3
4
p7
-4.1
6
-1.9
6
0. 2
6
2. 3
6
4. 3
6
La tabla N° 2 muestra las coordenadas de los puntos equipotenciales entre una placa y un anillo circular
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CAMPO EQUIPOTENCIAL CILINDRICO-- PUNTO CILINDRICO 7 5 3 1 -6
-4
-2
-1 0
2
4
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-3 -5 -7 Grafica N° 2.- Nos muestra de forma clara las líneas equipotenciales respectos a las coordenadas x-y
La tabla 1 muestra muestra las líneas equipotenciales equipotenciales con una una tendencia tendencia recta recta respecto respecto al eje Y con un margen de error mínimo, esto ocurre por diversas causas, por ejemplo no estar con suficiente líquido que sirve de medio para la propagación del campo eléctrico, otro motivo es que las placas generadoras de campo eléctrico no estén de forma paralela etc. La tabla 2 muestra muestra las líneas del del campo equipotencial de forma perpendicular y concéntrica al campo generado por el anillo circular y la carga puntual, estas variaciones ocurren por los mismos factores expuestos en la tabla.
6.- CONCLUSIONES
Se logra concluir que las líneas de campo equipotencial dependen de las forma de la superficies que generan el campo eléctrico. El electrodo electrodo de de forma independiente independiente son paralelas a dicha dicha superficie. superficie. Se puede puede predecir predecir la forma de los campos campos equipotenciales sin ayuda ayuda de instrumentos con solo saber la forma y la distribución de los planos generadores de campo eléctrico. Las curvas delos campos equipotenciales se deforman a medida que se alejan de la fuente generadora y dela forma de estos electrodos. En las fuentes de campo eléctrico de forma paralela las curvas equipotenciales son de forma recta.
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7.- BIBLIOGRAFÍA
Física Universitaria Volumen 2, SEARS – ZEMANSK 12va Edición, año 2009
Manual de laboratoriode física edición 2009
Fisica- Electricidad y magnetismo- Novena edición-Raimond A. Serway, Jhon W.Jewett Jr.
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