Informe N°2-FISICA III

8/16/2019 Informe N°2-FISICA III

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2016

Universidad Nacional Mayor de

San Marcos

Universidad Nacional

Mayor de San Marcos

Facultad de Ingeniería de Sistemas e

Informática

Escuela Académico Profesional de Ingeniería de Sistemas

Laboratorio de Física III

Tema: Campo Eléctrico

Profesor: A. Trujillo

Horario: viernes de 2:00-4:00pm

Fecha de ejecución: 28/04/2016

Fecha de entrega: 29/04/2016

Integrantes:

Quispe Ticona, Pablo Alexander (15200035)

Ravichagua Silvestre, Sergio David (15200037) Rimaycuna Chavez, Miguel Angel (15200178)

Romero Bizarro, Alexander Antony (15200151)

Urcuhuaranga Velasquez, Moises Joaquin(15200041)


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INTRODUCCIÓN

El concepto de campo eléctrico fue desarrollado por Michael Faraday (1791-

1867), según este científico inglés; un campo eléctrico se extiende todo

objeto con carga hacia afuera y llena todo el espacio que le rodea, si se

colocara un objeto con carga dentro de ese campo eléctrico, una fuerza

eléctrica actúa sobre él.

Gracias a este concepto cuando dos partículas cargadas eléctricamente

interactúan en el espacio, se sabe que se genera una fuerza porque existe un

campo eléctrico.


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Objetivos

Graficar las líneas equipotenciales en la vecindad de dos configuracionesde carga (electrodos).

Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos.

Calcular la intensidad media del campo eléctrico.

Estudiar las características principales del campo eléctrico.


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MATERIALES

Figura 1

Cubeta de Vidrio

Figura 4

Electrodos de Cobre

Figura 3

Voltímetro

Figura 2

Fuente de Voltaje


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Figura 5

Punta de Prueba

Figura 8

Cables de conexión

Figura 7

Papeles milimetrados

Figura 6

Cucharadita de sal


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FUNDAMENTO TEÓRICOUn campo eléctrico es la perturbación que genera una carga eléctrica en el

espacio que la rodea, de tal forma que si introducimos una carga de prueba en

dicho campo actuará sobre ella una fuerza eléctrica.

Un cuerpo cargado crea un campo eléctrico en el espacio que lo rodea.

Intensidad del Campo Eléctrico

Para determinar la existencia o inexistencia de un determinado campo eléctrico,

así como sus características, es necesario introducir dentro de él una

carga q' que nos sirva de testeador. Esta carga q' se denomina carga de prueba

o carga testigo y por convenio siempre se considera positiva.

Si la carga testigo sufre la acción de una fuerza eléctrica, querrá decir que seencuentra en el seno de un campo eléctrico y gracias a ella podremos

cuantificarlo por medio de una nueva magnitud denominada intensidad del

campo eléctrico.

La intensidad del campo eléctrico (E⃗ ) en un punto es una magnitud vectorial

que representa la fuerza eléctrica(F⃗ ) que actúa por unidad de carga testigo

positiva, q', situada en dicho punto.

E⃗ =F⃗ q'

La unidad de intensidad del campo eléctrico en el Sistema Internacional (S.I.) esel newton por culombio (N/C).

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donde:

E⃗ es la Intensidad del campo eléctrico en un punto.

K es la constante de la ley de Coulomb.

q es la carga que crea el campo.

r es el módulo del vector r ⃗ que va desde la carga q hasta el punto, o loque es lo mismo, la distancia entre la carga y el punto donde se mide la

intensidad.

u⃗ r es un vector unitario del vector r ⃗ .

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ProcedimientoCabe notar que no existe instrumento alguno que permita medir la intensidad del

campo eléctrico en las vecindades de un sistema de conductores están en un

líquido conductor.

1. Se pondrá sobre la mesa los instrumentos como muestra la imagen.

Fig. 9

2. Se llenará la fuente con agua por lo menos 3mm de altura.

3. En cada una de las 2 hojas de papel milimetrado trace un sistema de

coordenadas XY, ubicando el origen en la parte central de la hoja. Dibuje

el entorno de cada electrodo en las posiciones que quedaran

definitivamente en la cubeta, se colocara una de las hojas debajo de la

fuente.

4. Sitúe una de las hojas de papel milimetrado debajo de la fuente de vidrio.

Esta servirá para hacer las lecturas de los puntos de igual potencial que

irá anotando en la otra hoja milimetrada, se ira midiendo como muestra la

imagen.

Fig. 10


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Cuestionario

1. Determine la magnitud del campo eléctrico entre las líneasequipotenciales. ¿El campo eléctrico es uniforme? ¿Por qué?

Para resolver esta pregunta utilizaremos la siguiente fórmula:

Dónde:

: Intensidad del campo eléctrico : Potencial de un punto A y B respectivamente : distancia entre dos líneas equipotenciales

̅ 80.063 No, porque en cada experiencia hay errores de toma de datos o de paralaje,

así también el hecho de que en una ocasión se nos movieron los electrodos.

Va(V) Vb(V) d(m) E(V/m)

12.5 14 0.015 100.00

10.5 12.5 0.028 71.43

9 10.5 0.02 75.00

8 9 0.014 71.43

7 8 0.015 66.67

6 7 0.014 71.43

4.5 6 0.022 68.18

3 4.5 0.021 71.43

2 3 0.008 125.00


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2. En su gráfica, dibuje algunas líneas equipotenciales para el sistemade electrodos que utilizó.


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3. ¿Cómo serían las líneas equipotenciales si los electrodos fueran dediferentes formas?

Una característica de las superficies equipotenciales es que son concéntricascon las superficies de los cuerpos cargados, es decir que tendrán la forma de susuperficie.

4. ¿Por qué nunca se cruzan las líneas equipotenciales?

Porque las líneas equipotenciales son aquellas que tienen el mismo voltaje

(potencial) y el potencial está en función de la distancia a la cual una carga de

prueba tiene una energía potencial almacenada por unidad de carga.

5. Si Ud. imaginariamente coloca una carga de prueba en una corrienteelectrolítica ¿Cuál será su camino de recorrido?

Teóricamente se define a una carga de prueba como una carga positiva,

entonces esta carga de prueba recorrerá un camino igual a la de las líneas de

fuerza es decir que ira de un potencial mayor a un potencial menor.

6. ¿Por qué las líneas de fuerza deben formar un ángulo recto con laslíneas equipotenciales cuando las cruzan?

Se sabe que las líneas de fuerzas se emiten desde algún cuerpo cargadoy estos deben ser perpendiculares a la superficie que tiene el cuerpo.

Sabiendo que las líneas equipotenciales son concéntricas al cuerpo con

carga, se concluye que las líneas de fuerza también deben ser

perpendiculares con las líneas equipotenciales.


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7. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de unelectrodo a otro es:

Utilizando

→

±∆

Donde se debe tener en cuenta el signo de la carga y el valor de unidad

de carga es ±1,6×10− Se utilizó una diferencia de potencial equivalente a 10V. Al reemplazar las

fórmulas se obtuvo que:

→ ±1,6×10−10 Donde si la carga es positiva, se obtiene:

→ 1,6 × 10− Y si es negativa, se concluye que:→ 1,6 × 10−

8. Siendo − , el error absoluto de E es:̅ 35,867

∑ ̅ 2

= 9 8,774 3√ 8 9,306 ∆ 0,0052 + 9,3062 ,

9. El error relativo de la medida de E es:

∆̅ 9,30635,867 , 10. Que semejanza y diferencia existe entre un campo eléctr ico y un

campo gravitatorio.

La semejanza que presenta el campo eléctrico y el campo gravitatorio es

que actúan sobre un punto que se encuentra en el espacio, son campos


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Conclusiones Se logró graficar las líneas equipotenciales en un papel milimetrado,

donde cada línea mantiene el mismo voltaje.

Se calculó la diferencia de potencial para hallar la magnitud del Campo

Eléctrico.

Mediante el experimento y la diferencia de potencial, se logró calcular El

Campo Eléctrico.

Se logró comprender las características del Campo Eléctrico en un 70%.

Recomendaciones

Tener cuidado al manipular los instrumentos cuando están tomando lasmedidas de las líneas equipotenciales ya que al mover los electrodospueden ocasionar un mal cálculo del campo eléctrico.

Tener cuidado con la manipulación del voltímetro ya que al cambiar devoltaje muy raudamente este se podría malograr.

Bibliografía

Sears Zemansky, Young Fredmann, Fisica Universitaria, Vol 2. Addison

Longman, Mexico 1999.

https://www.fisicalab.com

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