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Pr´actica Pr a´ ctica de potencial el´ electrico e´ ctrico (lineas de campo el´ electrico) e´ ctrico) Andr´ Andres e´ s Cifuentes Castro - 20132374140 Diego fernando rodriguez - 20131074071 Diego Gallardo Aguirre - 20132374051
´ I NTRODUCCION = K ∗ q 1 ∗ E u (1) r2
El potencial el´ el ectrico e´ ctrico puede ser representado de forma gr´ grafica a´ fica mediante una superficie perpendicular a las l´ l ´ıneas ıneas de campo el´ectrico ectrico equipotenciales. equipotenci ales. Las La s l´ıneas ıneas de campo
Donde q1 es la carga creadora del campo (carga fuente),
el´ electrico e´ ctrico equipotencial se definen como aquella que man-
atica, r es la distancia desde K es la constante electrost´atica,
tiene su potencial en todos los puntos que la confirman.
la carga fuente al punto P y u r es un vector unitario que
En el caso de que se tenga un campo el ectrico e´ ctrico constante,
va desde la carga fuente hacia el punto donde se calcula
que es en el caso de este laboratorio, solo es necesario
el camp campo o el´ electric e´ ctrico o (P). El cam campo el´ electrico e´ ctrico depende depende
tomar tomar una peque˜na na cantid cantidad ad de datos datos de la superfi superficie cie
u´ nicamente de la carga fuente (carga creadora del campo) unicamente
equipotencial para realizar su mapeado.
y en el Sistem Sistemaa Intern Internaci aciona onall se mide mide en
N C
o
V m
. Si
en vez de cargas puntuales se tiene de una distribuci on o´ n
O BJETIVOS
continua de carga (un objeto macrosc opico o´ pico cargado), el campo creado se calcula sumando el campo creado por
General:
cada elemento diferencial de carga, es decir: Conocer por medio de los instrumentos del laboratorio el comportamiento de la electricidad en un ambiente como lo es el agua y la direcci on o´ n de las
= E
ˆ
= dE
ˆ
K ∗
q 1 r2
∗
u
r
l´ıneas ıneas de campo. Esta integral, integral , salvo casos concretos, concretos , es dif´ıcil ıcil de calcular. ca lcular. Para hallar el campo creado por distribuciones contin uas u´ as
Especificos
Entender el comportamiento de las l´ l ´ıneas ıneas de campo el´ electrico e´ ctrico por medio de la pr actica a´ ctica la magnitud y direcci´ direccion o´ n en ambientes naturales. Ver por medio de ambientes naturales el compor-
de carga carga result resultaa mas a´ s pr´ practico a´ ctico utilizar utilizar la ley ley de gauss gauss Una vez conocido el campo el ectrico e´ ctrico E en un punto P, la fuerza fuerza que dicho dicho campo campo ejerce ejerce sobre una carga carga de prueba q que se sit´ue ue en P ser´a: a:
tamiento de las l´ıneas ıneas de campo el ´ectrico. ectrico. = q ∗ E F
I. I-A.
M ARCO
´ TE ORICO Por tanto, si la carga de prueba es positiva, la fuerza que
Campo el´ electrico ´
El campo el´ electrico e´ ctrico E creado por la carga puntual un punto cualquiera P se define como:
sufre sufre ser´ sera´ paralela al campo electrico e´ ctrico en ese punto, y q1
en
si es negativa la fuerza ser a´ opuesta al campo, independientemente del signo de la carga fuente.
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I-B.
Linea de campo el´ ectrico
Sensor de voltaje Cables (tipo caim´an)
Son l´ıneas imaginarias que ayudan a visualizar c o´ mo va
Voltimetro
variando la direcci´o n del campo el e´ ctrico al pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguir´ıa la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las l´ıneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas: Las propiedades de las l´ıneas de campo se pueden resumir en:
II-B.
Montaje del experimento
Realizamos el montaje de los instrumentos del laboratorio colocando los tres electrodos dentro del bald e´ de agua a una distancia central entre estos despu e´ s, se procede a realizar los siguientes pasos:
El vector campo el´ectrico es tangente a las l´ıneas de campo en cada punto. Las l´ıneas de campo el´ectrico son abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. El n´umero de l´ıneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha carga. La densidad de l´ıneas de campo en un punto es proporcional al valor del campo el e´ ctrico en dicho punto. Las l´ıneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario en el punto de corte existir´ıan dos vectores campos el´ectricos distintos. A grandes distancias de un sistema de cargas, las l´ıneas est´an igualmente espaciadas y son radiales, comport´andose el sistema como una carga puntual.
Prender la fuente de alimentaci´o n y configurar a diez voltios, se observa con la ayuda del voltimetro para llegar a lo mas pr´oximo del voltaje deseado. Conectar uno de los cables, que van conectado a la fuente, al electrodo negativo. Se toma el terminal positivo del voltimetro y se desplaza sobre el agua o el campo el e´ ctrico equipotencial para observar en qu´e puntos o lugares se encuentra las lineas de campo el´ectrico que van desde uno hasta diez voltios. Se colocan varios puntos y despu e´ s se sigue la secuencia para formar l´ıneas cinco luego, se mapea en una hoja milimetrada para observando la direcci´on de las l´ıneas de campo.
III.
´ RESULTADOS Y AN ALISIS
Al realizar la recoleccio´ n de datos se obtuvo la gr a´ fica de la figura 2 las cual muestra las lineas de campo el´ectricas del experimento, como se puede observar las lineas equipotenciales forma un tipo de semi-arco que esta centrado en la carga positiva y en el otro extremo centrado en la carga negativa tambi´en, forman una curvatura pero van desde la carga positiva a la carga negativa y esta centrado en la mitad de la distancia entre las 2 cargas. Figura 1. Gr´afica la representaci´on de las lineas de campo de dos cargas puntuales.
Ademas, se evidencia que las fuerzas est´an espaciadas de igual forma porque son inversamente proporcionalmente a la distancia.
II. II-A.
P ROCEDIMIENTO
Materiales usados
IV.
C ONCLUSIONES
Balde de agua
A partir de los experimentos y los datos obtenidos
Electrodos
en las gr´a fica de l´ıneas de campo y superficies
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Figura 2. Gr´afica la representaci´on de las lineas de campo obtenida con los valores dados en la toma de datos.
equipotenciales se concluye con una base emp´ırica que las l´ıneas de campo salen de todo objeto cargado positivamente y para el caso de objetos cargados negativamente las l´ıneas de campo van entrando sobre el objeto. Se corroboramos que las l´ıneas de campo jam´as se cruzan a lo largo de su trayectoria y su direcci o´ n en un punto es tangente a las l´ıneas de campo. Las superficies equipotenciales son perpendiculares a las lineas de campo el e´ ctrico.
R EFERENCIAS [1] R. A. F. Hugh D. Young, Fisica Universitaria con Fisica Moderna. Pearson Education, 2a ed., 2009.
[2] J. Raymond A. Serway John W. Jewett, Fisica para Ciencias e Ingenierias con Fisica Moderna Volumen 2. Brooks/Cole, 2008.
