CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO PRACTICA 3
LEIDY XIMENA CAMARGO URIBE
1610740
MAIRA ANGÉLICA GÓMEZ ROPERO
1610602
YERALDIN CONTRERAS CONTRERAS PARADA
1640831
PRESENTADO A: JAVIER ALBERTO MEJÍA PALLARES
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER LABORATORIO DE FISICA SAN JOSE DE CUCUTA 2012
RESUMEN La práctica pretende demostrar la relación lineal entre el campo eléctrico y la fuerza eléctrica haciendo variar el potencial eléctrico, para esto se considera la interacción entre una carga puntual y un campo eléctrico generado por un condensador de cargas paralelas sometidas a una diferencia de potencial V. Primeramente se observó la orientación del campo eléctrico entre las cargas paralelas, independientemente se calculó la constante de torsión K de la balanza de torsión, luego se montó todos los equipos para realizar una serie de mediciones a medida que se hacía variar el potencial eléctrico V de las placas paralelas. Con los datos obtenidos se calculó F y E, por el método de mínimos cuadrados se obtuvo una relación lineal y directamente proporcional entre F y E. se pudo comprobar la interacción coulombimétrica en términos de campo eléctrico.
OBJETIVOS
Determine la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la diferencia de potencial para una esfera conductora. Determine la relación entre la intensidad del campo eléctrico y potencial eléctrico, a una diferencia fijar, medida desde el centro de una esfera conductora.
Determine la relación entre la intensidad del campo eléctrico y la distancia r, medida desde el centro de una esfera conductora, cuyo potencial eléctrico se mantendrá constante.
MARCO TEORICO
En todo el conductor eléctrico la carga se distribuye sobre su superficie; el campo eléctrico en su interior es cero y el trabajo neto efectuado sobre una carga de prueba por la superficie para cualquier trayectoria interior será cero. Esto significa que en el interior de la esfera el potencial eléctrico es constante e igual al de su superficie. Para una esfera conductora de radio R, con carga distribuida Q, el potencial eléctrico V en su superficie (y en su interior) se puede determinar mediante la expresión:
V=
ℰₒ
La carga Q en la superficie de la esfera es:
(1)
Q = 4ℰₒRV
Para distancias mayor que R, (r > R) la esfera se comporta como una carga puntual y el potencial eléctrico resulta ser.
Ψ=
1
4ℰₒ
Combinando las dos ecuaciones anteriores se puede demostrar que:
Ψ=
La magnitud E del campo eléctrico, para un punto a una distancia r del centro de una esfera conductora de radio R, donde r > R, está dada por
=
1
4ℰₒ 2
Como la carga en la superficie de la esfera conductora es Q=4 ℰₒRV, la magnitud del campo eléctrico seria:
=
En esta práctica, para medir el campo eléctrico, se utiliza una placa que se coloca con un medidor de campo eléctrico (Ver montaje), con fin de obtener una distribución de campo sin distorsiones. Esto hace que por inducción eléctrica, se crea una carga imagen Figura 1, la cual genera un campo igual en el punto donde está situado el medidor. Por lo tanto, el valor leído en el medidor de campo eléctrico corresponde al doble de valor real del campo en cada medición.
RESULTADOS EXPERIMENTALES A. Relación entre campo eléctrico y potencial eléctrico. 1.
Calcule los valores de Ψ (ecuación 3) en la tabla 1. Construya una gráfica de Ψ vs E.
RTA:
V(Kv)
E
Ψ
0.5
0.5
0.03
1.0
1.03
0.07
1.5
1.51
0.11
2.0
2.04
0.15
2.5
2.6
0.19
3.0
3.05
0.23
2. ¿Cuál es la forma del grafico obtenido? ¿pasa por el origen? RTA: Es una línea recta, si pasa por el origen.
3 ¿Qué tipo de relación existe entre E y Ψ (proporcional directa, proporcional inversa, exponencial, etc.)? ¿Es el tipo de relación que esperaba, explique? RTA: Directamente proporcional, esto se ve sencillamente por que a medida que aumenta el valor de E también lo hace Ψ.
4 Si el grafico obtenido es una recta que pasa por el origen, obtenga el valor de la pendiente. ¿Qué unidades tiene dicha pendiente? ¿Que representa? RTA:
m =
m =
0.5−0. 2.0−.5
m
=
0,04x103v 0,53v/m
m = 75,47m
La pendiente viene dada en metros, como unidad de longitud .
5 Determine la ecuación experimental que relaciona E y V. RTA: La magnitud E del campo eléctrico se relaciona con el potencial eléctrico así:
E = - gradV r = - d (V(r)) = KQ dr r 2
B.- Relación entre el campo eléctrico y la distancia de la esfera conductora. 1. Complete los datos de la tabla 2.
R (m)
E
r 2
0,08
1,045
6,4x10-3
0,12
0,63
0,0144
0,16
0,46
0,0256
0,20 0,24
0,4 0,36
0,04 00576
2. Construya la gráfica de E vs r con los datos de la tabla 2. Y trace la curva que mejor describa la tendencia de los puntos.
3. Elabore una gráfica de E vs r 2 y determine la pendiente.
m =
m = 0,04 0,0176
m = 0,4 -0,36 0,04 - 0,0576
m = -2,27 v m
4. Que información proporciona esta pendiente? RTA: Que es el campo eléctrico.
5. Cuales podrían ser las causas de error más importantes y específicas, tanto en la parte A como en la parte B de este experimento. Explique. RTA:
No descargar el nodo antes de medir el valor en el multímetro.
Implementar mal la escala de medición.
Hacer las cosas demasiado rápido.
No tener conocimiento de la práctica que se va a realizar.
CONCLUSIONES
· El potencial V es un campo escalar porque queda definido por un valor en cada punto del espacio.
· El valor del potencial en un punto depende de la carga que crea el campo y de la distancia del punto a la carga
· El potencial eléctrico creado por una carga puntual toma el mismo valor en todos los puntos que equidistan de la carga Q.
· En un punto del campo eléctrico existe el potencial de un voltio cuando una carga de un culombio situada en dicho punto posee la Ep de un julio.
Se aprendió que la diferencia de potencial a una distancia fija de un objeto cargado va ser constante.