2 Informe de Laboratorio de Fisica 3 Unmsm

8/16/2019 2 Informe de Laboratorio de Fisica 3 Unmsm

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CAMPO ELECTRICO

OBJETIVOS

Gracar l as líneas equ ipotenciales en la veci ndad de dosconguraciones d e carga ( electrodos).Calcular l a diferencial de p otencial entre d os puntos.Calcular l a intensidad media del campo eléctrico.

Estudiar l as ca racterísticas p rincipales d el campo eléctrico.

MATERIALES

-Fuente de voltaje de 6V.C. D.-Voltímetro.

-Juego de electrodos d e cob re.-Electrodo m óvil explorador.-Cubeta de vidrio.-Agua (al ras de la supercie).-Una cucharadita de al com!n .-Alambres conectores.-" Pa#ele milimetrado .

Marco Teórico

Líneas Equipotenciales

La línea e$ui#otenciale on como la línea de contorno de unma#a $ue tu%iera tra&ada la línea de igual altitud. En e ta ca ola 'altitud' e el #otencial el(ctrico o %olta)e . La líneae$ui#otenciale on iem#re #er#endiculare al cam#o el(ctrico .En tre dimen ione e a línea *orman u#er+cie

e$ui#otenciale . El mo%imiento a lo largo de una u#er+ciee$ui#otencial, no reali&a traba)o, #or$ue e e mo%imiento e

iem#re #er#endicular al cam#o el(ctrico.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elevol.html#c1

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html#c1

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elefie.html#c1




Líneas Equipotenciales:Campo Constante

En la #lacaconductora como la delo conden adore , la líneadel cam#o el(ctrico on

#er#endiculare a la #laca la línea e$ui#otenciale on#aralela a la #laca .

Líneas Equipotenciales: Car a !untual

El #otencial el(ctrico de una carga #untual e t dada #or

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elewor.html#c1


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/pplate.html#c1


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/potpoi.html#c1



http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/pplate.html#c1


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/potpoi.html#c1



de modo $ue el radio r determina el #otencial. Por lo tanto lalínea e$ui#otenciale on círculo la u#er+cie de una e *eracentrada obre la carga e una u#er+cie e$ui#otencial. La

línea di continua ilu tran la e cala del %olta)e a igualeincremento . Con incremento lineale de r la líneae$ui#otenciale e %an e#arando cada %e& ma .

Líneas Equipotenciales: "ipolo

El #otencial el(ctrico de un di#olomue tra una imetría e #ecular obre

el #unto central del di#olo. En todolo lugare iem#re on#er#endiculare a la línea de cam#oel(ctrico .

!otencial el#ctrico$ Super%cies equipotenciales:Una carga el(ctrica #untual q /carga de #rueba0 tiene, en#re encia de otra carga q 1 /carga *uente0, una energía #otencialelectro t tica . 1e modo eme)ante a la relaci2n $ue e e tableceentre la *uer&a el cam#o el(ctrico, e #uede de+nir unama nitu& escalar' potencial el#ctrico / V 0 $ue tenga encuenta la #erturbaci2n $ue la carga *uente q 1 #roduce en un


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/dipole.html#c2



http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/fuerza_electr.html#potencial











#unto del e #acio, de manera $ue cuando e it!a en e e #untola carga de #rueba, el i tema ad$uiere una energía #otencial.

El #otencial el(ctrico creado #or una carga q 1 en un #unto a unadi tancia r e de+ne como3

#or lo $ue una carga de #rueba q ituada en e e #unto tendruna energía #otencial U dada #or3

El #otencial &epen&e sólo &e la car a (uente u unidadeen el 4i tema Internacional on lo %oltio /V0. El origen #ara el#otencial e toma en el in+nito, #ara mantener el criterio elegido#ara la energía.

Para calcular el #otencial en un #unto generado #or %ariacarga *uente e uman lo #otenciale creado #or cada una deella , teniendo en cuenta $ue e una magnitud e calar $ue

er #o iti%o o negati%o de#endiendo del igno de la carga

*uente.

El traba)o reali&ado #or la *uer&a electro t tica #ara lle%ar unacarga q de de un #unto A a un #unto B e #uede e5#re arentonce en *unci2n de la di*erencia de #otencial entre A B3

6a)o la !nica acci2n de la *uer&a electro t tica, to&as lascar as tien&en a mo)erse &e mo&o que el tra*a+o &e la(uer,a sea positi)o' es &ecir' &e mo&o que &isminu-e suener ía potencial . E to igni+ca $ue3

.

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/fuerza_electr.html

http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/electro/fuerza_electr.html



!osi*le respuesta para la pre unta numero .: lacarga de #rueba #o iti%a e mue%en hacia donde el#otencial el(ctrico di minu e la carga de #ruebanegati%a e mue%en hacia donde el #otencial aumenta

Recordando la de+nici2n de traba)o de una *uer&a3

Podemo obtener la relaci2n entre el cam#o el(ctrico ladi*erencia de #otencial entre do #unto 3

1e e ta e5#re i2n e deduce $ue en una regi2n del e #acio en la

$ue el campo el#ctrico es nulo' el potencial es constante .Para calcular el cam#o el(ctrico a #artir del #otencial e utili&a elo#erador gradiente , de modo an logo a c2mo e obtiene la*uer&a a #artir de la energía #otencial3

Super%cies equipotenciales

La u#er+cie e$ui#otenciale on a$uella en la $ueel potencial toma un )alor constante . Por e)em#lo, la

u#er+cie e$ui#otenciale creada #or carga #untuale on

http://es.wikipedia.org/wiki/gradiente

http://es.wikipedia.org/wiki/gradiente



e *era conc(ntrica centrada en la carga, como e deduce dela de+nici2n de #otencial / r 7 cte0.

4u#er+cie e$ui#otenciale creada #or una carga #untual#o iti%a /a0 otra negati%a /b0

4i recordamo la e5#re i2n #ara el traba)o, e e%idente $ue3

.

cuando una carga e mue%e obre una u#er+ciee$ui#otencial la *uer&a electro t tica no reali&a traba)o,#ue to $ue la ΔV e nula.

!osi*le respuesta para la pre unta numero /: Por otra#arte, #ara $ue el traba)o reali&ado #or una *uer&a ea nulo, ( tadebe er #er#endicular al de #la&amiento, #or lo $ue el campoel#ctrico /#aralelo a la *uer&a0 es siempre perpen&icular alas super%cies equipotenciales . En la +gura anterior /a0 eob er%a $ue en el de #la&amiento obre la u#er+ciee$ui#otencial de de el #unto A ha ta el B el cam#o el(ctrico e#er#endicular al de #la&amiento.

La #ro#iedade de la u#er+cie e$ui#otenciale e #uedenre umir en3



o La línea de cam#o el(ctrico on, en cada #unto,#er#endiculare a la u#er+cie e$ui#otenciale edirigen hacia donde el #otencial di minu e.

o El traba)o #ara de #la&ar una carga entre do #unto deuna mi ma u#er+cie e$ui#otencial e nulo.

o 1o u#er+cie e$ui#otenciale no e #ueden cortar.!osi*le repuesta &e la pre unta numero 0: La u#er+ciee$ui#otenciale nunca e #ueden cru&ar, #ue to $ue un #untono #uede tener do %alore di*erente de #otencial al mi motiem#o.

!RE123TA 4:

Para el c lculo de la inten idad de cam#o el(ctrico %amo autili&ar la iguiente *ormula3

El iguiente cuadro mue tra lo re ultado de la inten idad decam#o el(ctrico obtenido a#artir del #otencial electicoobtenido en el laboratorio3

LI8EA Va Vb d/m0 E /V9m0

: ; <.; =." ".;

" <.; <.> =." :

> <.> < =." :.;

< < > =.> >.>

; > ".; =." ".;

? ".; " =." ".;

@ " :.; =." ".;

:.; : =." ".;

E 7 V a -



La inten idad del cam#o magn(tico eg!n nue tro e5#erimentoe ca i uni*orme con una tendencia a ".; /V9m0. e tauni*ormidad e debe a $ue a cierta di tancia la di*erencia de#otencial el(ctrico #ermanece con tante.

!re unta 5:cilindro B #laca

en el gra+co #laca B cilindro #odemo ob er%ar $ue la líneae$ui#otenciale em#ie&an #aralela en el lado de la #lacametalica /electrodo negati%o0 #ero a medida $ue $ue e acercaal cilindro metalico /electrodo #o iti%o0 laa líneae$ui#otenciale toman una *orma cur%a.

Cilindro B cilindro

Como #odemo ob er%ar en el gra+co cilindro B cilindro la líneae$ui#otenciale em#ie&an cur%a en uno de lo cilindro/ electrodo negati%o0 al acercar e al otro cilindro /electrodo#o iti%o0 la línea e$ui#otenciale iguen iendo cur%o #ero de

entido o#ue to al anterior.

!re unta 6:

La u#er+cie e$ui#otenciale on la *orma geom(trica $uee *orman a #artir de una #articula cargada, e t n

con*ormada #or #unto de cam#o en lo cuale el #otencial decam#o no %aria.

Una de la caracterí tica de la línea e$ui#otenciale e $ueon #er#endiculare a la line de cam#o el(ctrico. E ta *orma

geom(trica de la línea e$ui#otenciale %arian de acuerdo a

la *orma de la #articula /electrodo 0, #or e)em#lo #ara el ca ode una e *era la línea e$ui#otenciale er n entonce e *eratambi(n, $ue a medida $ue e ale)an de u centro de carga u#otencial de cam#o %a a di minuir uni*ormemente dentro de lalínea e$ui#otenciale ha ta acercar e a cero.

!re unta 0:

<. Por $u( nunca e cru&an la línea e$ui#otenciale D



La línea e$ui#otenciale nunca e cru&an, #ue to $ue un #untono #uede tener do %alore di tinto de #otencial al mi motiem#o.

!re unta .:

;. 4i Ud. imaginariamente coloca una carga de #rueba en una

corriente electrolítica Cu l er u camino de recorridoDla carga de #rueba #o iti%a e mue%en hacia donde el#otencial el(ctrico di minu e la carga de #rueba negati%a

e mue%en hacia donde el #otencial aumenta.

!re unta /:

?. Por $u( la línea de *uer&a deben *ormar un ngulo rectocon la línea e$ui#otenciale cuando la cru&anD

La línea de cam#o el(ctrico /#aralelo a la *uer&a0 e iem#re#er#endicular a la u#er+cie e$ui#otenciale debido a $ue eltraba)o reali&ado #or la *uer&a el(ctrica debe er nula, e ta debe

er #er#endicular al de #la&amiento. En la +gura mo trada e#uede a#reciar elde #la&amiento obrela u#er+cie

e$ui#otencial de de el#unto A ha ta el#unto 6, el cam#oel(ctrico e#er#endicular alde #la&amiento.

!re unta 7:@. El traba)o reali&ado #ara tran #ortar la unidad de carga de unelectrodo a otro e 31o #unto A 6 en un cam#o electro t tico tienen unadi*erencia de #otencial V, i ereali&a traba)o #ara mo%er una carga de un #unto a otro, e tetraba)o e inde#endiente de la



tra ectoria o recorrido e cogido entre e to do #unto .

4ea un cam#o el(ctrico E debido a la carga F. Otra carga $ encual$uier #unto A del cam#o

4e o#ortar una *uer&a. Por e to er nece ario reali&ar untraba)o #ara mo%er la carga $ del Punto A a otro #unto 6 a di*erente di tancia de la carga F. Ladi*erencia de #otencial entre loPunto de A 6 en un cam#o el(ctrico e de+ne como3

LI8EA4EFUIPOTE8CIALE4

V a

V b

∆ V

(V a − V b )

d (m ) E (V

m)

: ; <.; =.; =.=" ";

" <.; <.> =." =.=" :=

> <.> < =.> =.=" :;

< < > : =.=> >>; > ".; =.; =.=" ";

? ".; " =.; =.=" ";@ " :.; =.; =.=" ";

:.; : =.; =.=" ";∑ E = 183



E =V

a − V b

d

!re unta 8:

. 4iendo E =V

a − V b

d , el error ab oluto E e 3

PLACA-CILI81RO

ERROR I8TRUME8TAL 7 =."; %oltio

ERROR ALEATORIO α =√(´ x− xi)

2

n #romedio ´ E =183

8= 22.875

θ

√(22.875 − 25 )2 +(22.875 − 10 )2 +(22.875 − 15 )2 +(22.875 − 33 )2 +4∗(22.875 − 25 )2

8

α = 6.6414889144

Ea =

3 θ

√ n − 1

Ea =

3∗6.6414889144

√ 8 − 1= 7.5307405726

ERROR A64OLUTO3

∆ X = √ E i

2 + Ea

2

∆ X = √ 0.252 +7.5307405726

2 = 7.534891079

!re unta 9:

G. El error relati%o de la medida de E e 3

Er =

∆ E

´ E



Er =

7.534891079

22.785= 0.33

!re unta 4 :

Cu l e la eme)an&a di*erencia $ue e5i te entre un cam#oel(ctrico un cam#o gra%itatorioD

Campo El#ctrico$; Es una región del espacio cuyas propiedades han sidomodificadas por la presencia de una carga eléctrica . De tal modo que al introducir endicho campo eléctrico una nueva carga eléctrica, ésta experimentará una fuerza.

atemáticamente se representa por un vector campo eléctrico.

Campo gravitatorio.- en f!sica ne"toniana el campo gravitatorio es un campovectorial conservativo cuyas l!neas de campo son a#iertas. $uede definirse como lafuerza por unidad de masa que experimentará una part!cula puntual situada ante lapresencia de una distri#ución de masa

.

%eme&anzas

' (m#os campos producen fuerza al interaccionar con otras cargas en caso del

campo eléctrico y masa en caso del campo gravitatorio.' %e descri#en matemáticamente como vectores.' )a fuerza depende de la posición en al que se encuentran una carga en el

caso de campo eléctrico y la masa en el caso que sea un campo gravitatorio.

Diferencias*

El sentido de las fuerzas que se producen en el campo es saliente en el caso decampo eléctrico y entrante en el caso del campo gravitatorio.

)os campos gravitatorios son aditivos.

$ara que haya un campo gravitatorio la interacción es entre las masas y masas muygrandes $ara que haya campo eléctrico la interacción se de#e a cargas



!re unta 44:

si el potencial eléctrico es constante a través de una determinada región delespacio. ¿qué puede decirse acerca del campo eléctrico en la misma ?explique:

no ha#r!a diferencia potencial, como el campo eléctrico produce intensidad de cargaesta intensidad está relacionada directamente con la diferencia potencial.

+onclusiones*



. )as l!neas equipotenciales adquieren la forma del electrodo, es decir, si elelectrodo es de forma rectangular, las l!neas equipotenciales serán paralelas aesta forma- as! como si el electrodo es de forma circular, las l!neasequipotenciales serán en forma de c!rculo.

. )as l!neas equipotenciales forman un ángulo de /01 con el plano de la

superficie, por lo tanto, podemos decir que el movimiento a lo largo de unasuperficie equipotencial, no realizara tra#a&o, ya que este movimiento essiempre perpendicular al campo eléctrico.

2. Entendimos experimentalmente como calcular la diferencia de potencial entredos puntos separador a una cierta distancia, los cuales pertenecen a su propial!nea equipotencial.

3. $ara hallar el campo eléctrico tenemos que hacerlo indirectamente medianteuna operación usando el potencial eléctrico, ya que no es posi#le calculardirectamente el campo con un instrumento.

4. )as l!neas de campo eléctrico tienen dirección inverso al sentido en el queaumenta el volta&e es decir se direcciona en sentido a donde disminuye elvolta&e.

5. en el experimento realizado pudimos o#servar que en la lectura del diferencialde potencial, la lectura es menor cuando nos acercamos al lado negativo6catodo7 de la fuente y es mayor al acercarnos al lado positivo de la fuenteconectada 6anodo7.

8. .pudimos percatarnos en el experimento realiza que la forma que toman lasl!neas equipotenciales es de acuerdo con la forma de las los terminales de lafuente 6voltimetro7.

9. en el caso de la placa son rectas 6igual que la placa 7 y si el terminal de la

fuente tenga forma circular tendrá una forma ovalada.

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