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Práctica No. 3- LINEAS DE CAMPO ELECTRICO Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica Laboratorio de Teoria Electromanegtica Aux. Pablo del Aguila
Integrante 1 - Kevin Jossue de León Arita 201122814 Integrante 2 - Juan Pablo Segura 200818489 Integrante 3 - Cristian Velasquez C. 201212639
—en la prac practi tica ca a real realiz izar ar,, medi median ante te el uso uso de Resumen—en materiales cotidianos y de fácil alcance, sea como el aceite, un recipiente de vidrio, aluminio, alambre aislado, una bolsa de te y un generador de graff proporcionado en el laboratorio, podemos observar el comportamiento de las lineas de campo eléctrico en el reci recipie pient ntee lleno lleno de aceit aceitee con la ayud ayuda a de los granos granos de la bolsa de te, podemos observar el comportamiento de las lineas de campo eléctrico para 4 casos distintos,
I. O BJETIVOS I-A.
General
Observar las lineas de campo eléctrico para cada comportamiento. I-B.
Especificos
Definir el comportamiento del campo electrico, para cada caso en especial.
variación del campo magnético. Lineas de Campo Eléctrico. Las líneas de campo son una ayuda para visualizar un campo campo electr electrost ostáti ático, co, magnét magnético ico o cualqu cualquier ier otro otro campo campo vectorial estático. Esencialmente forman un mapa del campo. Son líneas imaginarias que ayudan a visualizar cómo va varia variando ndo la direcc dirección ión del campo campo eléctr eléctrico ico al pasar pasar de un punto a otro del espacio. Indican las trayectorias que seguiría la unidad de carga positiva si se la abandona libremente, por lo que las líneas de campo salen de las cargas positivas y llegan a las cargas negativas. Las líneas de campo creadas por una carga positiva están dirigidas hacia afuera; coincide con el sentido que tendría la fuerza electrostática sobre otra carga positiva.
I I . M ARCO T EÓRICO Campo Eléctrico El campo eléctrico es un campo físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistem sistemas as con propie propiedad dades es de natura naturalez lezaa eléctr eléctrica ica.1 .1 Se desc descri ribe be como como un camp campoo vect vector oria iall en el cual cual una una carg cargaa eléctrica puntual de valor q sufre los efectos de una fuerza eléctrica F dada por la siguiente ecuación: F
=
q E
En los modelos relativistas actuales, el campo eléctrico se incorpora, junto con el campo magnético, en campo tensorial cuadridimensional, denominado campo electromagnético. Los campos campos eléctr eléctric icos os pueden pueden tener tener su origen origen tanto tanto en cargas eléctricas como en campos magnéticos variables. Las primeras descripciones de los fenómenos eléctricos, como la ley de Coulomb, sólo tenían en cuenta las cargas eléctricas, pero las investigaciones de Michael Faraday y los estudios posteriores de James Clerk Maxwell permitieron establecer las leyes completas en las que también se tiene en cuenta la
Figura 1: Líneas de campo causadas por una carga positiva y una negativa. negativa. Las propiedades de las líneas de campo se pueden resumir en: •
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El vector campo eléctrico es tangente a las líneas de campo en cada punto. Las líneas de campo eléctrico son abiertas; abiertas; salen siempre de las cargas positivas o del infinito y terminan en el infinito o en las cargas negativas. El número de líneas que salen de una carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a dicha
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III-B. Procedimiento Procedimiento carga. La densidad de líneas de campo en un punto es propor1 Pelar los dos extremo extremoss del cable aislado. aislado. cional al valor del campo eléctrico en dicho punto. 2 Llenar Llenar el frasco frasco de vidrio con aceite, aceite, lo suficiente suficiente para Las líneas de campo no pueden cortarse. De lo contrario que este cubra la mitad. en el punt puntoo de cort cortee exis existi tirí rían an dos dos vect vector ores es camp campoo 3 Romper Romper la bolsa bolsa de té y echar echar los granos granos en el frasco frasco eléctrico distintos. lleno de aceite y mezclar. A grandes grandes distancias distancias de un sistema de cargas, cargas, las líneas 4 Pegar Pegar con cinta de aislar aislar a un extremo extremo del generador generador de están igualmente espaciadas y son radiales, comportángraff, la otra punta insertarla en el frasco, encender el dose el sistema como una carga puntual. generador de graff y observar. 5 Repetir los pasos pasos anteriores para cada uno de los 4 casos. Ley de Gauss.
El flujo del campo eléctrico a través de cualquier superficie cerrada es igual a la carga q contenida dentro de la superficie, dividida por la constante o . La superficie cerrada empleada para calcular el flujo del campo eléctrico se denomina superficie gaussiana. Matemáticamente: φ
=
b Ed S a
=
Caso 1: Pegar con cinta de aislar a un extremo del generador de graff, la otra punta insertarla en el frasco, encender el generador de graff y observar.
q
o
La ley de Gauss es una de las ecuaciones de Maxwell, y está relacionada con el teorema de la divergencia, conocido también como teorema de Gauss. Fue formulado por Carl Friedrich Gauss en 1835. Para ara apli aplica carr la ley ley de Gaus Gausss es nece necesa sari rioo cono conoce cerr prev previa iame ment ntee la dire direcc cció iónn y el sent sentid idoo de las las lí líne neas as de campo generadas por la distribución de carga. La elección de la superficie gaussiana dependerá de cómo sean estas líneas.
I I I . D ISEÑO E XPERIMENTAL III-A.
a) b) c) d) e) f) g) h)
Materiales
Papel Papel Aluminio. Aluminio. Aceite. Aceite. Un recipiente recipiente mediano mediano de vidrio vidrio con boca grande. 1.5 mts. de Alambre Alambre aislado. aislado. Dos bolsas bolsas de te instantáneo. instantáneo. Cinta de aislar aislar.. Camara Camara fotográfica fotográfica.. Generador de graff graff proporcionado en el laboratorio. laboratorio.
Figura 2: Materiales.
Caso 2: Pegar con cinta de aislar a un extremo del generador de graff, la otra punta hacer un empalme de anillo o cola de raton, insertarla en el frasco, encender el generador de graff y observar.
Caso 3: Pegar con cinta de aislar a un extremo del generador de graff, la otra punta insertar una bola de papel aluminio, insertarla en el frasco encender el generador de graff y observar.
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una atraccio atraccionn sobre sobre la superfi superficie cie inferior inferior del arco de la configuracion del monpolo positivo. CASO 3 En este caso el conductor tenia un conductor esferico, lo cual se visualizo lineas perpendiculares que salen desde la esfera de aluminio respectivamente, las cuales son lineas de campo electrico,que se configuran de monopolo positivo las lineas salen y van a la parte inferior de la esfera. CASO 4 En el cual cual este este caso caso tenemo tenemoss dos esferas esferas del cual traian traian el monopolo positivo, el cual no visualizamos nada en el recipiente no hubo ningun tivo de movimiento de particulas ejercidas por ninguna esfera. Caso 4: Pegar con cinta de aislar a un extremo del generador de graff, la otra punta incertar una bola de papel aluminio, a lo largo del cable, pelarlo hacer un empalme con otra bola de alumino insertar las dos bolas de papel aluminio, encender el generador de graff y observar.
V. DISCUSIÓN DE R ESULTADOS Se observo en cada uno de los casos que las lineas de campo Electrico del lado positivo, que ejerce cada tipo de punta distinta no importando su forma hay presencia de lineas de campo. En el caso 1, tenian que ejercer lineas disparcidas de lineas electrica, pero devido a las particulas y recipiente se visualiza que las particulas retornan. caso2.................................. caso3.................................... En el caso cuatro se encuentran los cuales tienen por esferas con la poralidad iguales, de monopolo positivo lo cual tenia que ejercer una repercion de particulas, lo cual no se ejercio por varios factores que podian ser: el recipiente muy pequeño y puede ejercer, que este puesto a tierra o el Graaff, esteria defectuoso o el material de a utilizar,(particulas de té). V I . CONCLUSIONES
I V. RESULTADOS CASO 1 En el prim primer er caso caso,, tene tenemo moss un alam alambr bree el cual cual cond conduc ucee electrone electroness positiv positivos, os, gracias gracias generador generador de Van de Graaff, Graaff, lo cual cual ejer ejerce ce line linesa sass de camp campoo elec electr tric icoo esto esto devi devido do a electr electrost ostáti ática ca de la maqui maquina, na, el compor comportam tamien iento to de las part partic icul ulas as visu visual aliz izaa que que son son expu expuls lsad adas as y atra atraid idas as por por el condut condutor or forman formando do un campo campo electr electrico ico rotati rotativo vo de la configuracion del monopolo positivo. CASO 2 En el sedu sedund ndoo caso caso,, el cond conduc ucto torr del del van van de graa graaff ff,, al recipiente es tiene como forma un arco, el cual ejerce un camp campoo elec electr tric icoo de expu expulc lcio ionn el huec huecoo de la arco arco pero pero
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Por medio de cada uno de los experimentos desarrollados hemos, sido capaces de comprender de una forma aún mas clara la dinamica de las lineas Electricas. Estableciomos el analisis de los datos obtenidos y asi decir con certeza que el campo electrico depende de dicho cuerpo, que ejerce un sentido, y direccion definida V I I . F UENTES DE CONSULTA
Joseph A. Edminister. (Primera edición). Teoría y problemas de electromagnetismo. McGRAW-HILL Boylestad-Robert L. (Décimo segunda edición) Introduccion al analisis de circuitos .
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V I I I. I. A NEXOS Figura 1
Figura 2
