Laboratorio de Electrostatica Estefan

Electrostatica

Laboratorio de Física Ill

Juan Estefan Santos

21341217

Instructor: Dario

San Pedro Sula 5 de Mayo del 21!

Electrost"tica I. I.

Resum sumen Intro troduct uctorio

Objet bjetiv ivos os de la la exp exper erie ienc nciia:

1. Entender Entender cómo cómo se comportan comportan cargas cargas puntuales puntuales al interact interactuar uar entre sí. 2. Comprend Comprender er la Ley Ley de Coulomb, Coulomb, mediante mediante métodos métodos físicos físicos y grácos. . !nali"ar !nali"ar el comportam comportamient iento o de un péndulo entre entre las las placas de un capacitor conforme se carga una de las placas de este mismo. #. $ediante $ediante el uso de applets applets tener tener un mayor mayor entendimie entendimiento nto del comportamiento de diferentes distribuciones de carga en el espacio. %. Entender Entender como como diferentes diferentes cargas cargas generan generan líneas líneas de campo campo y el comportamiento de estas mismas. &. Comprend Comprender er la utilidad y funcionamie funcionamiento nto de un electros electroscopio copio..

II. 1#

III. III.

Preca recauc ucio ione nes s Expe Experi rim menta entale les s

'o (ay precauciones Resu Resume men n del del trab trabaj ajo o Reali ealiza zado do

En la primera practica )ue realice empe"amos con los conceptos básicos

de

la

electrostática.

'os

familiari"amos

del

comportamiento de las cargas y como se relacionan entre si. *ara la practica seguír las instrucciones instrucciones de los applet y de esa manera manera nos comprender con los conceptos de la electrostática.

Laboratorio de Física III

P"$ina 2

Electrost"tica I. I.

Resum sumen Intro troduct uctorio

Objet bjetiv ivos os de la la exp exper erie ienc nciia:

1. Entender Entender cómo cómo se comportan comportan cargas cargas puntuales puntuales al interact interactuar uar entre sí. 2. Comprend Comprender er la Ley Ley de Coulomb, Coulomb, mediante mediante métodos métodos físicos físicos y grácos. . !nali"ar !nali"ar el comportam comportamient iento o de un péndulo entre entre las las placas de un capacitor conforme se carga una de las placas de este mismo. #. $ediante $ediante el uso de applets applets tener tener un mayor mayor entendimie entendimiento nto del comportamiento de diferentes distribuciones de carga en el espacio. %. Entender Entender como como diferentes diferentes cargas cargas generan generan líneas líneas de campo campo y el comportamiento de estas mismas. &. Comprend Comprender er la utilidad y funcionamie funcionamiento nto de un electros electroscopio copio..

II. 1#

III. III.

Preca recauc ucio ione nes s Expe Experi rim menta entale les s

'o (ay precauciones Resu Resume men n del del trab trabaj ajo o Reali ealiza zado do

En la primera practica )ue realice empe"amos con los conceptos básicos

de

la

electrostática.

'os

familiari"amos

del

comportamiento de las cargas y como se relacionan entre si. *ara la practica seguír las instrucciones instrucciones de los applet y de esa manera manera nos comprender con los conceptos de la electrostática.


P"$ina 2

Electrost"tica

A. TRAB TRABAJ AJO O CON CON CAR CARGA GAS S PUNTUALES A.1

Distinguir tipo de carga en el campo creado por varias puntuales A.1.2 RESULTADOS

1+ omar una imagen para cada acercamiento de la bola ro-a con respecto a cada bola negra y especicar )ué se está mostrando en cada una de ellas.

esde un principio podemos anali"ar )ue (ay cargas )ue se atraen pero no podemos saber cual es positi/a o negati/a toda/ía. *ero al solo acercar la bola ro-a a la bola negra 1 se puede obser/ar )ue se repelen asumimos )ue es de la misma carga de la bola ro-a por ende la bola 01 es positi/a


P"$ina 3

Electrost"tica

Como nuestra carga es positi/a, al momento de acercarla a la carga 2 /emos )ue sus /ectores se repelen .!sumimos .!sumimos )ue es de carga positi/a la bola 02

!l momento de acercar nuestra carga positi/a a la carga  nos enteramos )ue es negati/a ya Laboratorio de Física III

P"$ina 4

Electrost"tica )ue las 2 bolas se atraen mutuamente.

Cuando acercamos nuestra carga positi/a a la carga # sus /ectores se atraen, por lo tanto esta carga es de signo negati/o.


P"$ina 5

Electrost"tica

En el momento )ue acercamos nuestra carga positi/a a la carga % sus /ectores se atraen mutuamente asi )ue es negati/a


P"$ina !

Electrost"tica

Esta imagen es la conclusion del signo de todas las cargas.


P"$ina 7

Electrost"tica

A.1.3 CUESTIONARIO 1+ Entre a(ora a (ttplectureonline.cl.msu.edu3mmpapplistcoulomborbit.(tm !/erig4e y e5pli)ue por )ué la trayectoria del electrón )ue coloca sobre la gura reali"a una trayectoria elíptica 6debe leer en el /olumen 7 de su libro de 8ísica sobre trayectorias en el 9istema 9olar las ideas son similares+. :e )ué depende de )ue el electrón caiga sobre el protón o )uede girando; *ara reali"ar este análisis se debe estudiar las leyes de
2+ :Cuál es el principio físico )ue utili"ó para saber el signo de cada una de las cargas negras; La cla/e es conocer )ue cargas con signo opuesto se atraen y con Laboratorio de Física III

P"$ina %

Electrost"tica signo en com=n se repelan. .

+ :9ería más fácil descubrir el signo de las cargas negras si usáramos un electrón; E5pli)ue su respuesta. endríamos )ue (acer el mismo procedimiento ya )ue cargas con mismo signo se repelan, cuando nos acer)uemos a cargas negati/as sus /ectores se repelaran y /ice/ersa con cargas positi/as.

A.2 Comprobación de la Ley de Coulomb A.2.2 CÁLCULOS


P"$ina &

Electrost"tica


P"$ina 1

Electrost"tica


P"$ina 11

Electrost"tica


P"$ina 12

Electrost"tica


P"$ina 13

Electrost"tica


P"$ina 14

Electrost"tica


P"$ina 15

Electrost"tica


P"$ina 1!

Electrost"tica

En base a los ángulos de de>e5ión y apoyándose en un diagrama de cuerpo libre calcule 1+ Carga de las bolas debido a la masa de &% g para cada conguración 6es decir, para cada ángulo de de>e5ión+.


P"$ina 17

Electrost"tica

'n$ulo 20

(ar$a

01.73 × 10

24

2.28 × 10

2

2.87 × 10

!2

3.51 × 10

!

4.57 × 10

−6

−6

−6

−6

−6

2+ Carga de las bolas debido a una masa de ?% g para cada conguración 6es decir, para cada ángulo de de>e5ión+. !ngulo

Carga

40

−6

5.7 × 10

44

−6

6.56 × 10

+ La fuer"a electrostática )ue corresponde a cada ángulo de la masa de &% g. 'n$ulo 20

01.73 × 10

24

2.28 × 10

2

2.87 × 10

!2

3.51 × 10

!

4.57 × 10


(ar$a −6

Fuer)a Electrost"tica 13312#574

−6

1243!#7!%

−6

1171&4#122

−6

114417#1&

−6

1%511#24!

P"$ina 1%

Electrost"tica #+ La fuer"a electrostática )ue corresponde a cada ángulo de la masa de 1@@ g.

'n$ulo

(ar$a

40 44

−6

5.7 × 10

−6

6.56 × 10

Fuer)a Electrost"tica 142%&3#13 1!31#3%3

A.2.3 RESULTADOS 1+ omar en cuenta la e5plicación teórica )ue aparece en la página Aeb, ya )ue en su reporte tendrá )ue presentar el desarrollo de sus cálculos, apoyados en un diagrama de cuerpo libre para una de las bolas y las ecuaciones de e)uilibrio para cada conguración. 6Bngulos 2@o, 2#o, 2?o,2 o , ?, #@o, ##o, %@o, %&o+. !ngulo 2@


P"$ina 1&

Electrost"tica

!ngulo 2#


P"$ina 2

Electrost"tica

!ngulo 2?


P"$ina 21

Electrost"tica

!ngulo 2


P"$ina 22

Electrost"tica

!ngulo ?


P"$ina 23

Electrost"tica

!ngulo #@


P"$ina 24

Electrost"tica

!ngulo ##


P"$ina 25

Electrost"tica

ambién es necesario )ue inserte la conguración de e)uilibrio con sus correspondientes de>e5iones con las )ue logro esa graca. 6Bngulos 2@o, 2#o, 2?o, 2o, &o, #2o+. b+ Dráca Bngulo /s. Carga 6con los /alores encontrados en sus cálculos+, para la masa de #@ g.

Angulo vs Carga %.@@EF@& #.@@EF@& .@@EF@& Carga

Carga 2.@@EF@& 1.@@EF@& @.@@E@@ 1%

2@

2%

@

%

#@

Angulo

2 2 c+ Dráca de 8uer"a electrostática 6e-e y+ /s. ) r 6e-e 5+, para Laboratorio de Física III

P"$ina 2!

Electrost"tica cada ángulo usado 6debe (aber calculado antes la fuer"a electrostática, claro está+, para la masa de &% g.

Fuerza Electrostatica vrs. q2/r2 @ @ @ @ @ @ Axis Title @ @ @ @ @ 1@%@@@ 11@@@@ 11%@@@ 12@@@@ 12%@@@ 1@@@@ 1%@@@

Galores H

Axis Title

+ Iealice un cuadro comparati/o con la $asa de &@ g y 1?@ g para la carga, tomando en cuenta los /alores calculados. ;;;;;

4+

En base al cuadro anterior, realice una gráca comparati/a de !ngulo /s Carga, para las masas de &% g y ?% g.


P"$ina 27

Electrost"tica

Angulo vs carga @ @ @ Galores H

@ @ @ @ @ @

@

@

@

@

@

@

@

A.2.4 CUESTIONARIO 1+ En los casos de 2#J y ?J, :cuánto /ale la tensión )ue soportan las cuerdas; 9uponiendo una masa de 1% g.


P"$ina 2%

Electrost"tica

2+ E5pli)ue mediante la cur/a )ue se pide en el inciso n=mero &+ del procedimiento, :por )ué la forma de la misma demuestra la Ley de Coulomb; Con la cur/a podemos anali"ar )ue entre mayor distancia (ay menos fuer"a, con eso podemos concluir )ue distancia es in/ersamente proporcional a la fuer"a. 3) *ara un /alor de 12@ gramos en la masa de las bolas y un ángulo

pe)ueKo escriba la fórmula )ue relaciona ángulo /s. carga y (aga la gráca. 6Pista: ¿a qué se aproxima tanθ y sen θ cuando el ángulo es pequeño (θ < 1!)"

FFFF

A.3 Movimiento de una esfera conductora descargada ante un campo uniforme que va aumentando Laboratorio de Física III

P"$ina 2&

Electrost"tica

A.3.2 RESULTADOS 1+ 7ncluir las pantallas -unto con la e5plicación para a+ La pantalla inicial.

e esta manera empe"amos nuestro generador. b+ espués la )ue corresponda a una situación de despla"amiento del péndulo pero permaneciendo éste en reposo 6sin oscilar+.


P"$ina 3

Electrost"tica

En este momento se /en todas las cargas distribuidas sobre las placas. c+ n momento de la oscilación del péndulo cuando el campo es sucientemente grande.


P"$ina 31

Electrost"tica

!)uí tenemos un campo muy grande en donde nuestra partícula esta oscilando de manera armónica entre las placas cargadas, d+ El reposo nal del péndulo.

Como las cargas de las placas fue disminuyendo también disminuyo la oscilación (asta )ue se detu/o.


P"$ina 32

Electrost"tica

A.3.3 CUESTIONARIO 1+ ras cargar por primera /e" el capacitor, :por )ué el péndulo )ueda inclinado; *or)ue nuestra partícula esta siendo atraída por la carga. 2+ :Mué cambia sobre la bolita del péndulo para )ue éste se e)uilibre en posiciones cada /e" más inclinadas; Cambia la aceleración y la carga se despla"a. + Cuando la bolita toca una de las placas, :)ué proceso ocurre para )ue la bolita )ue se está mo/iendo en una dirección cambie de dirección y salga repelida de la placa; Cuando toca las placas la bola absorbe la carga de la placa )ue toca, por lo tanto tienen cargas iguales entonces la bolita es for"ada a tomar dirección diferente. #+ ::Mué sucede en el electroscopio para )ue /aya cambiando la separación de sus laminillas; Las laminillas en ning=n momento se separan. %+ Llegado el mo/imiento pendular, :)ué pro/oca )ue, llegado cierto momento, la bolita primero ya no to)ue las placas y después termine por detenerse completamente; La bolita fue tomando las cargas de las placa y pasándola a energía cinética (asta )ue las placas se )uedaron sin carga.


P"$ina 33

Electrost"tica

B.CONFIGURACIONES DE L ÍNEAS DE CAMPO Y SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES B.1 Estudio de varias configuraciones debidas a distintos conjuntos de cargas B.1.2 RESULTADOS *ara cada conguración necesitará 1+ *antalla de E)uipotenciales 6incluya e5plicación de lo mostrado+ !cti/ar 1 a+ Color *otencial 2 b+ isplay *artículas con fuer"as  c+ $ouse Line 7ntegral # d+ 8lat acti/ado % & N ? Laboratorio de Física III

P"$ina 34

Electrost"tica O 1@ 11 12 1 1# 1% 1& carga *untual oble

17

1? En la imagen podemos anali"ar polos con los mismos signos pero de igual magnitud )ue atraen las particulas 1O *lano innito


P"$ina 35

Electrost"tica

20

2+ *antalla de líneas de campo6incluya e5plicación de lo mostrado+ !cti/ar 21 a+ Color *otencial 22 b+ isplay *artículas con fuer"as 2 c+ $ouse Line 7ntegral 2# d+ 8lat !cti/ado 2% carga *untual oble


P"$ina 3!

Electrost"tica

Se analiza que hay dos cargas que se repelen y crean caos

Plano Infinito


P"$ina 37

Electrost"tica

B.1.3 CUESTIONARIO ipolo 1+ :! )ué se debe el mo/imiento de las partículas, )ue como /e parecen caer a un po"o; El mo/imiento de las partículas se debe a )ue (ay dos polos de diferentes signo por lo tanto se siente atraída a un >u-o constante )ue nunca termina. 2+ :Mué representa la supercie )ue muestra la imagen; enemos dos cargas con una misma magnitud y como son de los mismos signos podemos /er como sus campos se repelen entre si. *laca conductora 7nnita + :Mué es una supercie e)uipotencial y por )ué se dice )ue son planas; 6/éalas como líneas derec(as con la opción P8latQ+ es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el Rpotencial de campoR, El campo es constante.

#+ E5pli)ue la relación entre la forma de las supercies e)uipotenciales y la dirección de mo/imiento de las partículas. Esta afectada por el mo/imiento y dirección de las partículas, por lo tanto tiene una forma diferente. %+ :*or )ué a)uí no aparecen picos; Laboratorio de Física III

P"$ina 3%

Electrost"tica *or )ue tenemos una placa conductora innita en un campo constante.

B.2 Análisis de Lí neas de Campo B.2.2 RESULTADOS 1+ 7ncluya en su reporte la (o-a 6ya resuelta por usted+ )ue aparece con los cuadros en blanco referente al inciso S.2..a+.

2+ Ieconstruya ambas conguraciones en el applet.


P"$ina 3&

Electrost"tica

+ 'o ol/ide agregar una e5plicación del por)ué de su resolución.

B.2.3 CUESTIONARIO 1+ :Es posible )ue dos líneas de campo eléctrico se corten; Tusti)ue su Laboratorio de Física III

P"$ina 4

Laboratorio de Electrostatica Estefan

Recommend Documents