2do lab fis. III campo electrico

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Informe de laboratorio fisica III

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y CIVILESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGA 7

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTBAL DE HUAMANGA(SEGUNDA UNIVERSIDAD FUNDADA EN EL PER)

FACULTAD DE INGENIERA DE MINAS, GEOLOGA Y CIVILESCUELA DE FORMACIN PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

TEMA:CAMPO ELCTRICO

ASIGNATURA:FSICA III (FS-242)

PROFESOR:RAMREZ QUISPE, Gilbert

ALUMNOS:CERDA AYALA. Wilbert Tefilo

CDIGO:16105692

CICLO ACADMICO:2012 II

AYACUCHO PER2013

INTRODUCCINUna distribucin de cargas positivas o negativas da lugar al campo elctrico. Se llama campo elctrico a todo el espacio alrededor de un cuerpo, dentro del cual su accin es apreciable. El campo elctrico presente en cualquier punto determinado se puede descubrir colocando una carga de prueba pequea y positiva denominada (qo.)El campo elctrico debido a una distribucin de carga y la fuerza que experimentan partculas cargadas en ese campo, se pueden visualizar en trminos de las lneas de campo elctrico. Las lneas del campo elctrico son continuas en el espacio, en contraste al campo mismo, que est representado por un vector distinto en cada punto del espacio.

CAMPO ELCTRICOI. OBJETIVO Determinar experimentalmente las superficies equipotenciales y el campo elctrico de entre dos placas conductoras.

II. FUNDAMENTO TERICOCAMPO ELCTRICOEl campo elctrico es un campo fsico que es representado mediante un modelo que describe la interaccin entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza elctrica. El campo elctrico asociado a una carga aislada o a un conjunto de cargas es aquella regin del espacio en donde se dejan sentir sus efectos. As, si en un punto cualquiera del espacio en donde est definido un campo elctrico se coloca una carga de prueba o carga testigo, se observar la aparicin de fuerzas elctricas, es decir, de atracciones o de repulsiones sobre ella.El campo elctrico E, en cualquier punto del espacio se define como la fuerza F que se ejerce sobre una carga de prueba en ese punto, dividida entre la magnitud q de la carga de prueba:E = F/qCon esta definicin vemos que la direccin del campo elctrico en cualquier punto en el espacio se define como la direccin de la fuerza sobre una carga positiva de prueba en ese punto. La magnitud del campo elctrico es la fuerza por unidad de carga, de modo que E se mide en Newton/Coulomb (N/C).

Un campo elctrico esttico puede ser representado geomtricamente con lneas tales que en cada punto el campo vectorial sea tangente a dichas lneas, a estas lneas se las conoce como "lneas de campo". Matemticamente las lneas de campo son las curvas integrales del campo vectorial. Las lneas de campo se utilizan para crear una representacin grfica del campo, y pueden ser tantas como sea necesario visualizar.Las lneas de campo son lneas perpendiculares a la superficie del cuerpo, de manera que su tangente geomtrica en un punto coincide con la direccin del campo en ese punto.

Una ayuda conveniente para observar la forma de los campos elctricos producidos por distribuciones de carga discreta o continua es trazar las lneas en la misma direccin que el vector intensidad de campo elctrico en varios puntos. Estas lneas se denominan lneas de campo elctrico.

POTENCIAL ELCTRICOEl potencial elctrico o potencial electrosttico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrosttico para mover una carga positiva q desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba.Matemticamente se expresa por:

El potencial elctrico slo se puede definir para un campo esttico producido por cargas que ocupan una regin finita del espacio. Para cargas en movimiento debe recurrirse a los potenciales de Linard-Wiechert para representar un campo electromagntico que adems incorpore el efecto de retardo, ya que las perturbaciones del campo elctrico no se pueden propagar ms rpido que la velocidad de la luz. Si se considera que las cargas estn fuera de dicho campo, la carga no cuenta con energa y el potencial elctrico equivale al trabajo necesario para llevar la carga desde el exterior del campo hasta el punto considerado. La unidad del sistema internacional es el voltio (V). Todos los puntos de un campo elctrico que tienen el mismo potencial forman una superficie equipotencial. Una forma alternativa de ver al potencial elctrico es que a diferencia de la energa potencial elctrica o electrosttica, l caracteriza slo una regin del espacio sin tomar en cuenta la carga que se coloca all.

SUPERFICIE EQUIPOTENCIALSuperficie formada por el conjunto de puntos que tienen un mismo potencial. El campo elctrico en cualquier punto sobre una superficie equipotencial es siempre perpendicular a la superficie (Sulfato de cobre).

Superficies equipotenciales producidas por una carga puntual

III. MATERIALES Una fuente

Cables de conexin

Una cubeta electroltica

Solucin de sulfato de cobre

Un restatoEs un resistor de resistencia variable. Es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro que recibe comnmente este nombre en vez del de potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.

Un ampermetroAparato que sirve para medir el nmero de amperios de una corriente elctrica.

Un voltmetroUn voltmetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito elctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos elctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines.

IV. PROCEDIMIENTOS1. Instale el equipo, como indica la figura siguiente y las indicaciones del profesor.Campo elctrico entre dos placas planas y paralelas2. Aplique una diferencia de potencial de unos 6 voltios.3. Mida el potencial a diferentes posiciones x, tres veces y anote sus datos en la tabla.x (cm)-50-40-200204050

V (voltios)6.736.185.985.102.901.760.65

Superficies equipotenciales4. Determine cinco superficies equipotenciales para dos placas conductoras paralelas, considerando 9 puntos por cada superficie equipotencial.Voltaje(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)(x,y)

6.26(-40,-40)(-40,-30)(-40,-20)(-40,-10)(-40,0)(-40,10)(-40,20)(-40,30)(-40,50)

5.12(-20,-40)(-20,-30)(-20,-20)(-20,-10)(-20,0)(-20,10)(-20,20)(-20,30)(-20,50)

4.04(0,-40)(0,-30)(0,-20)(0,-10)(0,0)(0,10)(0,20)(0,30)(0,50)

2.85(20,-40)(20,-30)(20,-20)(20,-10)(20,0)(20,10)(20,20)(20,30)(20,50)

1.86(40,-40)(40,-30)(40,-20)(40,-10)(40,0)(40,10)(40,20)(40,30)(40,50)

V. ANLISIS EXPERIMENTAL1. Represente grficamente el voltaje (potencial) en funcin de la posicin x, con los datos de 4.3.

2. Plantee una ecuacin experimental para 5.1 y determine los parmetros de la ecuacin.Al determinar los parmetros por Excel, se tiene que la ecuacin experimental para el grfico anterior es:

3. D una explicacin fsica a su ecuacin experimental en 5.2 y su grafico en 5.1.En grfico anterior y en su ecuacin se determina como va disminuyendo el potencial elctrico a medida que se acerca de una carga positiva a una carga negativa, es decir respecto a x (cm), siendo el potencial directamente proporcionalmente al trabajo realizado.

4. Represente grficamente las superficies equipotenciales determinada en 4.4 y trace cinco lneas de fuerza indicando el sentido de la lnea de fuerza.

5.

El dipolo de la figura tiene un momento dipolar de , y , determine en V el trabajo necesario para trasladar del punto A al punto B en presencia del dipolo.

6. Se tienen dos cargas elctricas puntuales de +2 mC y -5 mC colocadas a una distancia de 10cm. Calclese el campo y el potencial en los siguientes puntos: 1) A 20 cm de la carga positiva, tomados en direccin de la recta que une a las cargas y en el sentido de la negativa a la positiva. 2) A 20 cm de la negativa, contados en la misma direccin, pero de sentido de la positiva a la negativa. 3) En qu punto de dicha recta potencial es nulo?a)

b)

c) Potencial nulo

7. En el grfico de la figura, el anillo se encuentra en el plano XY y la varilla en el eje Z, ambos estn construidos con un hilo muy delgado y estn cargados positiva y uniformemente con una densidad lineal de carga . Determinar la fuerza que acta sobre la varilla. Solucin:Radio = R

; ; Coordenadas del vector en coordenadas cilndricas:

y

La fuerza sobre la carga q es:

a. Calcular la intensidad del campo elctrico creado por un volumen cilndrico muy largo de radio R, en el que se halla distribuida uniformemente una carga positiva, conociendo la carga por unidad de volumen ; en los puntos situados a una distancia r del eje en los casos siguientes:1.

1.

Solucin:

Hallamos el campo elctrico en el interior del cilindro, para ello se toma una superficie gaussiana de r

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