Guia Lab Fisica Electromagnetismo

7/24/2019 Guia Lab Fisica Electromagnetismo

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1. INTRODUCCION

Dada la amplia aplicacin que tiene la fsica en el campo de la ingeniera y la

necesidad de su enseanza desde el punto de vista prctico. Se hace necesaria

la implementacin de experimentos que sean representativos para los temas

impartidos en el curso de fsica II. En esta gua se encontrar dos puntos de vista

de varios fenmenos propios de la fsica elctrica: Uno de ellos es el terico, el

cual nos ayuda a entender desde la matemtica el comportamiento ideal de los

fenmenos, adems se incluir la biografa de los personajes sobresalientes en

cada uno de los temas tratados en esta gua y el otro punto de vista es el prctico,

el cual nos ayuda a visualizar los fenmenos a estudiar. Adems se va a hacer

uso de tangibles los cuales sern descritos en la gua junto con su funcionamiento

y se corroborara la teora con la prctica.

En el primer experimento se tratara el tema de los campos elctricos, a travs de

un generador Van de Graaff el cual a travs de la acumulacin de carga elctrica

en una esfera de aluminio se mostraran diferentes prcticas, para el tema de

potencial elctrico se har uso de la medicin de voltajes haciendo uso de un

multmetro sobre un plano, para el tema de capacitancia y dielctricos se usaran

dos placas paralelas a diferentes distancias mostrando as diferentes

acumulaciones de carga en las placas, para el tema de campos magnticos se

utilizara un solenoide mostrando como el solenoide puede inducir un voltaje sobre

un embobinado sin estar en contacto y por ultimo para el tema de ley de Faraday

se mostrara la relacin entre campo elctrico y campo magntico generando

movimiento.


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2. COMO SE HACE UN INFORME

Un informe de laboratorio es un documento escrito, en el cual se describe los

resultados obtenidos al corroborar un fenmeno real desde alguna teora. Dado

que el informe registra informacin y resultados debe estar bien organizado. A

continuacin se enumeran los tems que comprende un informe de laboratorio con

su respectiva explicacin.

Portada: Resume la informacin de quien realiza el laboratorio con su respectivottulo.

TTULO:

Corresponde al nombre de la prctica de laboratorio, y segn sea el caso, alguna

otra especificacin general que permita ilustrar de manera global el contenido del

informe.

AUTORES.

Nombre de las personas involucradas en la ejecucin del laboratorio y en la

realizacin del informe. Estos deben ser anotados en el encabezado expuesto enla presente plantilla.

INTRODUCCIN

Es la presentacin del informe y su relacin con un problema especfico.

Responde de manera general a las preguntas Qu se hizo? Cmo se hizo? y

Para qu se hizo? De igual manera, explica las generalidades de la prctica, el

tema y el fundamento de la tcnica experimental empleada.

JUSTIFICACION

En la justificacin precisamente tienes qu justificar tu investigacin, es decir,

explicar por qu elegiste ese tema, qu te llev a hacerlo; en pocas palabras

demostrar que tu investigacin es til y ser diferente a investigaciones previas

que se han hecho acerca de ese tema.

OBJETIVO GENERAL


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Engloba la finalidad con la cual se realiza el laboratorio, como su nombre lo indica

debe ser general. Se debe empezar con un verbo y debe ser una afirmacin muy

puntual (una o dos lneas).

OBJETIVOS ESPECFICOPara lograr el objetivo general se debe realizar varias tareas, las cuales son

enumeradas en los objetivos especficos. Los cuales empiezan con un verbo y

pueden ser en tres a seis tems.

MARCO TERICO

Se trata de un resumen de los principios, leyes y teoras que se ilustran o aplican

en la prctica experimental. Se debe exponer de forma clara y concisa el trasfondo

terico de la prctica, adems de la descripcin de las ecuaciones de trabajo.

Adicionalmente debe describir la importancia de los temas tratados.

MATERIALES

Responde a la pregunta Con qu se realiz la prctica? Por tal motivo se debe

presentar una lista de los materiales usados, teniendo en cuenta las

especificaciones de capacidad, tamao, precisin, exactitud, cantidad, entre otras

caractersticas que faciliten la repeticin de la prctica bajo condiciones similares a

las efectuadas en el laboratorio.

PROCEDIMIENTO

Responde a la pregunta Cmo se realiz la prctica? Es la descripcin detallada

de cada uno de los pasos realizados en la prctica. Puede ser un texto en prosa,

una lista de pasos, o a travs de un diagrama de flujo. Se debe incluir las

condiciones particulares del sistema de estudio, es decir temperatura, distancia,

voltaje, tiempo, etc.

DATOS Y RESULTADOS

Contiene los datos experimentales como son las mediciones y las observaciones

realizadas en el laboratorio mediante el uso de tablas, grficas, imgenes, entre

otros mecanismos apropiados para la organizacin de la informacin. Igualmente,muestra el tratamiento que se efecta a los datos, como son los clculos o

modelos de ajuste que se necesiten efectuar para alcanzar el objetivo de la

prctica. Para este fin es importante que:


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1.1. Enumeracin: Todas las grficas, tablas e imgenes deben poseer un ttulo y

deben estar enumeradas segn el orden de aparicin en el texto, lo cual

facilita su ubicacin y uso a lo largo del informe.

1.2. Grficas: en este caso los ejes que conforman la grfica deben contar con el

respectivo rotulo, el cual indica las propiedades o las variables y las unidades

de medicin o de expresin que se utilizaron para su construccin. Ejemplo.

Grafica 1.Porcentaje de alumnos aprobados y reprobados del grupoexperimental en la evaluacin final.

1.3. Ecuaciones: Todas las ecuaciones con las que se realicen los clculos o el

tratamiento de los datos deben estar enlistadas y enumeradas en el marco

terico, para que a partir de las mismas, se pueda realizar la comprobacin

de la informacin obtenida del tratamiento de los datos experimentales. En

caso que el informe sea a computador es importante usar el editor de

ecuaciones.

Ejemplo:

ANALISIS DE RESULTADOS

Se refiere a aquella informacin importante que se puede extraer de los

resultados. Responde a la pregunta Qu posibles explicaciones se le puede

asignar a dichos resultados? El anlisis de los resultados obtenidos debe hacerse

considerando los comportamientos o valores esperados tericamente, es decir, se

debe hacer una comparacin entre los resultados obtenidos y los valores

reportados en la literatura, exponiendo las causas de las diferencias o similitudes,

as como el posible origen de los errores. El anlisis de los resultados debe

contener observaciones sobre el proceso de medicin, incluyendo el tipo de

instrumento de medicin, la precisin y la exactitud del mismo.

0

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5

Dato 2

Dato 1


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CONCLUSIONES

Las conclusiones son argumentos, afirmaciones deducciones y/o un conjunto de

explicaciones relativas a los datos y a los resultados experimentales frente a los

conceptos tericos en los que se basa la prctica. As mismo, las conclusiones

son la respuesta a los objetivos o propsitos planteados.

BIBLIOGRAFA

Todo buen informe de laboratorio debe contener informacin adicional a lo

realizado en el laboratorio, informacin indispensable para producir una

introduccin apropiada, anlisis de resultados de impacto y conclusiones acordes

a los objetivos. Por lo tanto, es necesario sealar a lo largo del cuerpo del informe

todas aquellas fuentes de informacin extra, ya sea libros, revistas o pginas

WEB, empleando para este fin un nmero consecutivo entre parntesis.

Finalmente, la bibliografa debe enlistarse haciendo uso del nmero asignado en el

texto, tal como se describe a continuacin:

Libros impresos y electrnicos

Autor, A. (Ao de edicin). Ttulo y subttulo en itlicas (traductor, si es el caso).Ciudad: Editorial. URL o DOI (en el caso de libros electrnicos alojados eninternet).

Ejemplos:

Bouveresse, J. (2001). La demanda de filosofa: qu quiere la filosofa y qu

podemos esperar de ella? (M. Holgun y J. J. Botero, trads.). Bogot: Siglo delHombre Editores / Universidad Nacional de Colombia / Embajada de Francia.

Guzmn Campos, G., Fals Borda, O. y Umaa Luna, E. (1962). La violencia enColombia. Bogot: Tercer Mundo Editores.

Lozano, N. (1928). Nociones sobre sociologa. Bogot: Tipografa Salesiana.Disponible en http://www.banrepcultural.org/blaavirtual/sociologia/nociones-sobre-sociologia.

Captulos de libros

Autor, A. (Ao de edicin). Ttulo del captulo en rectas y sin comillas. En E. Editor(ed.) (si es el caso), Ttulo y subttulo del libro en itlicas (intervalo de pginas).

Ciudad: Editorial.

Ejemplos:

Pea, I. (2010). Introduccin. El arte de la narracin. En El universo de la creacinnarrativa (pp. 21-57). Bogot: Ediciones El Huaco.

Gmez-Mller, A. (2008). Lenguaje de la guerra, muerte de la poltica. En R. Sierra(ed.), La crisis colombiana: reflexiones filosficas (pp. 23-54). Bogot: UniversidadNacional de Colombia.


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Artculos de revistas impresas y electrnicas

Autor, A. (Ao de edicin). Ttulo del artculo en rectas y sin comillas. Ttulo de la

revista, volumen en itlicas (nmero, si es el caso), intervalo de pginas. URL o

DOI (en el caso de revistas electrnicas).

Ejemplos:

Hartmann, W. (1960). La rebelin silenciosa de los artistas. Eco. Revista de laCultura de Occidente, 1(1), 67-83.

Huergo, J. y Morawicki, K. (2010). Una reescritura contra hegemnica de laformacin de docentes. Nmadas, 33, 129-145. Disponible enhttp://www.ucentral.edu.co/ima-ges/stories/iesco/revista_nomadas/33/nomadas_33_9_hm_una_reescritura_contrahegemonica.pdf.

Baum rind, D. (1971). Current patterns of parental authority. Developmental

Psychology Monographs, 4(1), 1-103. Doi: 10.1037/h0030372


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CAMPOS ELECTRICOS

3. LABORATORIO I

CAMPOS ELECTRICOS

GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

Figu ra 1 esfera metlica cargad a por m edio d e un gen erador

Una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza es la que se producen entre

cargas elctricas, las cuales son partculas fundamentales y que tienenpropiedades definidas: como la masa, la atraccin o repulsin dependiendo el

signo de la carga, cantidad de carga, entre muchas otras.

Las primeras observaciones de la atraccin elctrica fueron realizadas por los

antiguos griegos. Estos observaron que al frotar el mbar, este atraa pequeos

objetos como pajita o plumas. Ciertamente, la palabra elctrico procede dl

vocablo griego asignado al mbar, electrn.


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En este laboratorio comenzaremos el estudio de la electricidad como una pequea

discusin sobre el concepto de carga elctrica. Posteriormente introduciremos el

campo elctrico y veremos cmo puede describirse mediante las lneas de campo.

Biografa de Johann Carl Friedrich Gauss.

Johann Carl Friedrich Gauss (1777 1855),

matemtico, astrnomo y fsico alemn.

Contribuy significativamente en muchos

campos, incluida la teora de nmeros, el

anlisis matemtico, la geometra diferencial, la

geodesia, el magnetismo y la ptica.

Considerado "el prncipe de las matemticas" y

"el matemtico ms grande desde la

antigedad", Gauss ha tenido una influencia

notable en muchos campos de la matemtica y

de la ciencia, y es considerado uno de losmatemticos que ms influencia ha tenido en la

historia. Fue de los primeros en extender el

concepto de divisibilidad a otros conjuntos.

Figura 2 Johann Car l Fr iedr ich Gauss.

PROPIEDADES DE LAS CARGAS ELECTRICAS

Algunos experimentos sencillos demuestran la existencia de fuerzas y cargas

elctricas. Por ejemplo, despus de pasar un peine por el cabello en un da seco

usted descubrir que el peine atrae pedacitos de papel. Con frecuencia, la fuerzaatractiva es lo suficientemente fuerte para sostener los pedazos de papel. El

mismo efecto ocurre cuando materiales como el vidrio o caucho se frotan con cera

o piel.

Figura 3 peine cargado posit ivam ente

Otro experimento sencillo es frotar con lana un globo inflado. El globo se adhiere

entonces a la pared o al techo de la habitacin, durante horas. Cuando los


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materiales se comportan de esta manera, se dicen que estn cargados

elctricamente. Usted puede electrificar su cuerpo frotando con fuerza sus zapatos

sobre una alfombra de lana. La carga sobre su cuerpo puede registrarse y

eliminarse tocando (y sorprendiendo) ligeramente a un amigo. En condiciones

adecuadas se observa una chispa visible cuando usted toca a otro, y un ligero

estremecimiento ser sentido por ambas partes.

En la siguiente imagen vamos a demostrar una barra de caucho cargada

negativamente, suspendida por un hilo, es atrada hacia la barra de vidrio cargada

positivamente, y otra barra de caucho cargada negativamente es repelida por otra

barra de caucho cargada negativamente.

Figura 4 barras de caucho c argada negativamente y barra de vidr io cargada posit ivamente

AISLADORES Y CONDUCTORES

Es conveniente clasificar las sustancias en trminos de su capacidad para

conducir carga elctrica.

Los conductores son materiales en los que las cargas elctricas se mueven con

bastante libertad, en tanto que en los materiales aisladores las cargas se mueven

con mucha dificultad.

Materiales como el vidrio el caucho y la lucita entran en esta categora de

aisladores. Cuando dichos materiales se cargan por frotamiento, solo el area que

se frota queda cargado y la carga no puede moverse a otras regiones del material.

En la siguiente imagen vamos a demostrar la carga de un objeto metlico

mediante induccin. En la imagen a la carga sobre una esfera metlica neutra se

distribuye cuando una barra de caucho cargada se coloca cerca dela esfera.


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En la imagen b la esfera se conecta a tierra, y parte de los electrones la

abandonan. En la imagen c se elimina la conexin a tierra y la esfera tiene una

carga positiva no uniforme. En la imagen d cuando la barra de caucho se quita, el

exceso de carga positiva se distribuye uniformemente sobre la superficie de la

esfera.

Figura 5 esferas de c argas

LEY DE COULOMB

En 1785, Coulomb estableci la ley fundamental de la fuerza elctrica entre dos

partculas cargadas estacionarias. Los experimentos muestran que una fuerza

elctrica tienen las siguientes propiedades:

La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la separacin, r,

entre las dos partculas y est dirigida a lo largo de la lnea que une a las

partculas.

La fuerza es proporcional al producto de las cargas q1 y q2 sobre las dos

partculas.

La fuerza es atractiva si las cargas son de signo opuesto y repulsivo si las

cargas tienen el mismo signo.

A partir de estas observaciones, podemos expresar la magnitud de la fuerza

elctrica entre las dos cargas como:

||||

Donde es una constante conocida como la constante de Coulomb. En susexperimentos, Coulomb pudo demostrar que el valor del exponente de es hasta una incertidumbre de un pequeo porcentaje. Los experimentos modernos


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an demostrado que el exponente es 2 hasta una precisin de unas cuantas partes

en .La constante de coulomb tiene un valor que depende de las unidades elegidas. La

unidad de carga en unidades del SI es el coulomb (). El coulomb se define entrminos de una unidad de corriente llamada ampere (), donde la corriente esigual a la tasa de flujo de la carga. Cuando la corriente en un alambre es , lacantidad de carga que fluye por un punto dado en el alambre es .

BIOGRAFIA DE CHARLES COULOMB

Charles Coulomb, el ms grande fsico Francsen cuyo honor la unidad de carga elctrica sedenomina coulomb, naci en Angoleme en1736. Fue educado en la Ecole Du Genie enMesierez y se gradu en 1761 como ingenieromilitar con el grado de primer teniente coulombsirvi en las Indias Occidentales durante nueveaos, donde superviso la construccin defortificaciones en la Martinica.En 1774, Coulomb se convirti en uncorresponsal de la Academia de Ciencias deParis. Durante los siguientes 25 aos, presento25 artculos a la academia sobre electricidad,magnetismo, torsin y aplicaciones de labalanza de torsin, as como varios cientos deinformes sobre ingeniera y proyectos civiles. Lamayor aportacin de Coulomb a la ciencia fueel campo de electrosttica y el magnetismo.

Coulomb muri en 1806, cinco aos despus

de convertirse en presidente del instituto de

Francia (antiguamente la academia de cienciade Paris).(Serway, 1999)

Figu ra 6 Charles coulomb 1736- 1806

BIOGRAFIA DE ROBERT J VAN DE GRAAFF

(Tuscaloosa, Alabama, 1901 - Boston,1967) Fsico estadounidense. Trastrabajar como ingeniero e investigadoren la Universidad de Oxford, pas en1934 al Instituto Tecnolgico deMassachusetts, del que fue profesor

hasta su jubilacin en 1960. Realizdiversos trabajos relacionados con lafsica nuclear y desarrollgeneradores electrostticos de muyalto voltaje (varios millones de voltios)para el estudio de las partculasatmicas.

Figura 7 Robert Van d e Graaff


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GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

Cuando un conductor cargado se pone

en contacto con el interior de un

conductor hueco, toda la carga del

primer conductor se trasfiere al

conductor hueco. En principio, la carga

en el conductor hueco y su potencial

pueden incrementarse sin lmite

repitiendo el proceso.

En 1929, Robert J Van De Graaff utilizo

este principio para disear y construir un

generador electrosttico. Este tipo de

generador se utiliza bastante en

investigaciones de fsica nuclear. La

idea bsica se describe en la imagen 9

donde la carga se transfiere al conductor

hueco en la parte superior por medio de

una banda mvil. La carga se deposita

sobre la banda en el punto A y se

transfiere al conductor hueco en el punto

B. (Serway, 1999)

Figur a 8 Diagrama esqu emtico de un g enerador d e Van de Graaff

PRACTICAS CON EL GENERADOR DE VAN DE GRAAFF

MARCO TEORICO

El Generador de Van de Graaff es una maquina cuyo objetivo es almacenar gran

cantidad de cargas elctricas positivas en un conducto esfrico. Es un generador

de corriente constante que utiliza la electrizacin por frotamiento e induccin, fue

inventado por el fsico Robert J. Van de Graaff en 1929 con el objeto de generarvoltajes elevados para experimentacin en fsica nuclear.

Este generador consta de:

Motor elctrico

2 poleas acrlicas

Banda de goma


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2 peines metlicos

Esfera hueca de aluminio

El generador viene acompaado de una esfera adicional montada sobre un

material aislante para descargar a tierra.

La banda movida por el motor elctrico arranca cargas de un conductor

conectado a tierra y las conduce hasta depositarlas en la esfera hueca por

induccin.

Como las cargas se depositan en la esfera conductora son de igual signo, los

objetos cargados a travs de esta se repelen.

MONTAJE:

Prepare el generador de Van de Graaff asegurndose que funcione

correctamente, para este procedimiento calibre los peines de cobre de tal maneraque queden lo ms cerca posible de la banda de goma sin que haya rozamiento,

no olvide descargar la esfera del generador con la conectada a tierra cada vez que

finalice una experiencia.

Para poner en marcha el generador de Van de Graaff es necesario asegurarse

que el regulador de velocidad este ajustado al mnimo.

PRECAUCION

Para descargar el generador es necesario reducir primero la velocidad al mnimo y

acercar cuidadosamente la esfera conectada a tierra al caparazn principal.

3.1. CARGA DE PEQUEOS CUERPOS.

OBJETIVO:

Comprobar que las cargas elctricas de igual signo se repelen.

MATERIALES Y ELEMENTOS:

Generador de Van de GraaffEsfera con mango aislanteCable para conexin a tierraGuirnalda de papel livianoTrozos de papel


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Cinta pegante

PROCEDIMIENTO:

Asegurase de que la esfera del generador este completamente descargada;

coloque sobre ella la guirnalda de papel como se muestra en la imagen y pongaen marcha el generador. Observe y realice en su cuaderno un diagrama de loobservado.

Descargue con la esfera de mango aislado conectada a tierra la esfera delgenerador, y coloque trozos de la hoja de papel de cuaderno y repita elprocedimiento anterior.

Figu ra 9 Carga d e peq ueos cuerp os

MANEJO DE DATOS, CONSULTAS Y OBSERVACIONES:

Consulte el concepto de carga elctrica y como se cargan los cuerpos porfrotamiento y por induccin.

Describa puntualmente lo ocurrido con los papelitos alojados en la esferadel generador sin omitir detalles.

Realice el diagrama de las fuerzas causantes de desalojar los papelitos. Deduzca la clase de carga adquirida por los papelitos. Indique como

adquiere la carga de los cuerpos alojados sobre la superficie.

ANALISIS Y CONCLUSIONES:

Qu hubiese pasado si sobre la esfera del generador se colocan objetosde diferentes especies?

Por qu los cuerpos salieron en diferentes direcciones simulando unaexplosin?


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Por qu algunos cuerpos quedaron sostenidos en la esfera metlica? Qu factores ambientales se deben tener en cuenta para experimentos

electrostticos? Por qu se cargan los cuerpos? Por qu los cuerpos se separan de la esfera metlica del generador?

Representa algn peligro que las personas sean alcanzadas por cuerposcargados con el generador? Qu ocurre si una persona hace contacto con la esfera cargada del

generador?

3.2. BOMBILLA FLUORESCENTE

OBJETIVO

Encender una bombilla fluorescente por ionizacin del gas.

MATERIALES Y ELEMENTOS

Generador de Van de GraaffEsfera con margo aislanteCable para conexin a tierraBombilla fluorescente

PROCEDIMIENTO

Ponga en marcha el generador y acerque poco a poco la bombilla sostenindolapor la parte aislada hasta que observe destello en su interior. Si es posible realiceesta experiencia en cuarto de poca luz para observar mejor el fenmeno.

MANEJO DEDATOS, CONSULTAS Y OBSERVACIONES:

o Averige en que consiste la ionizacin de un gas y en qu condiciones seefecta.

o Describe como se transfiere las cargas de la esfera del generador al gas dela bombilla.

o Indique el proceso mediante el cual la lmpara produce iluminacin en esta

prctica experimental.o Investigue los efectos producidos cuando un gas es ionizado.

ANALISIS Y CONCLUSIONES

Qu fenmenos hace la bombilla se encienda?

Cmo se realiza el proceso de ionizacin del gas dentro de la bombilla?

Qu elementos o materiales se pueden ionizar?


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Realice mediante esquemas una explicacin de lo ocurrido en estaexperiencia.

Indique las principales aplicaciones de la ionizacin.

Describa el funcionamiento de una bombilla fluorescente.

3.3. PELOS DE PUNTA

OBJETIVO:Comprobar que cuando los cueros son cargados con cargas del mismo signo serepelen.

MATERIALES Y ELEMENTOS:Generador de Van der GraaffEsfera con mango aislante

Cable para conexin a tierraPersona voluntaria con cabello liso y abundanteBarrilla de unos 20 CmPeluca (opcional)

PROCEDIMIENTO:Asegrese que la esfera del generador este completamente descargada, coloquea la persona voluntaria sobre una silla aislada y que con una de sus manos agarrefirmemente la esfera del generador, asegrese que la persona lleva consigo lavarilla de 20 cm. Ponga en marcha el generador y observe lo ocurrido en lacabellera del voluntario.

Antes de bajar a la persona solictele que se descargue ayudndose de la varillade 20cm haciendo contacto con la varilla metlica conectada a tierra.

Si lo desea puede repetir la experiencia colocando una peluca en la esfera delgenerador.

MANEJO DE DATOS CONSULTAS Y OBSERVACIONES.

Consulte el concepto de carga elctrica y como se cargan los cuerpos porfrotamiento y por induccin.

Indique cual fue el proceso de carga ocurrido en el cabello en estaexperiencia.

Determine la polaridad de las cargas acumuladas en la cabellera delvoluntario.

Deduzca porque es importante que la persona antes de bajarse de la sillaaislada debe descargar su cuerpo.


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ANALISIS Y CONCLUCIONES

A qu se debe que los cabellos se levanten y como que tratan dedesprenderse o separarse entre ellos desafiando la ley de gravedad?

Qu relacin hay entre la fuerza de gravedad y la producida por las cargas

en el cabello? Podran cargarse mediante este procedimiento varias personassimultneamente? Justifique su respuesta?

Qu factores ambientales se deben tener en cuenta para el xito de estaexperiencia?

Representa algn peligro para la persona esta clase de experimento? Mediante un esquema explique la reaccin del cabello del voluntario Qu precauciones se deben tomar para realizar esta experiencia de forma

segura?

3.4. ESFERA FORRADA DE ALUMINIO

OBJETIVO:

Observar y analizar la atraccin de cargas diferentes relacionndolo con ladistancia entre la esfera y el generador.

MATERIALES Y ELEMENTOS:

Generador de Van der GraaffEsfera (pimpn forrado de aluminio)Hilo

PROCEDIMIENTO:

Se forra el pimpn con aluminio y se ata con el hilo, se sostiene la esfera con elhilo y se acerca al generador, se acerca poco a poco hasta ver cul es la mximadistancia a la cual la esfera se ve afectada por el generador y se toma la medidaen centmetros. Se hace varias veces para cada una de las velocidades de labanda.

MANEJO DE DATOS CONSULTAS Y OBSERVACIONES.

Tabla 1 Manejo de datos consultas y observacionesVelocidad 1 Velocidad 2 Velocidad 3 Velocidad 4

Distancia


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ANALISIS Y CONCLUCIONES

Qu relacin existe entre velocidad y distancia? Qu fenmeno fsico se presenta para que la esfera se acerque al

generador?

A qu se debe la relacin entre distancia y velocidad de la banda?


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POTENCIAL ELECTRICO

4. LABORATORIO 2

POTENCIAL ELECTRICO

LINEAS EQUIPOTENCIALES

Al estudiar la mecnica destacamos la gran utilidad del concepto de energa

potencial. Si levantamos un objeto de masa a una distancia vertical cerca dela superficie terrestre, el trabajo realizado se convierte en energa potencial del sistema tierra, masa. Si dejamos caer el objeto, la energa potencial seconvierte en energa cintica. La fuerza elctrica entre dos cargas est dirigida a lo

largo de la lnea que une las dos cargas y depende de la inversa del cuadrado de

su separacin, lo mismo que la fuerza gravitatoria entre dos masas. Como la

fuerza gravitatoria, la fuerza elctrica es conservativa. Existe una funcin energa

potencial asociada con la fuerza elctrica. Como veremos, energa potencial

asociada a una partcula en un campo elctrico es proporcional a la carga. La

energa potencial por unidad de carga se denomina potencial elctrico. El

potencial elctrico se mide en voltios y frecuentemente se le llama voltaje. Tipler,

(1996)

DIFERENCIA DE POTENCIAL.

Si dos conductores cargados con electricidad positiva y negativa, respectivamente,

se ponen en comunicacin por medio de un alambre conductor, su estado de

electrizacin se modifica, y si sus cargas contrarias eran iguales, en ambos

desaparecer todo indicio de carga elctrica. En el caso de que fueran diferentes

las cargas de los dos cuerpos, despus de conectarlos entre si quedara en ambos

una carga de signo igual al de la mayor de las primitivas, y la suma de las dos

cargas residuales ser igual a la diferencia entre las de cada cuerpo antes de laconexin. Tratndose de dos cuerpos con cargas de igual signo, pero de diferente

magnitud, al ponerlos en comunicacin elctrica puede ocurrir que sus cargas se

modifiquen o que permanezcan invariables, pero no debe establecerse como regla

que una parte de la carga mayor pasara a aumentar la carga menor, quedando

igualadas ambas. En el caso de una esfera pequea con una carga positiva igual

a la unidad en comunicacin con otra esfera de dimetro tres veces mayor que el


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de la primera y cargada con dos unidades de carga positiva, la primera pierde

electrizacin y la carga de la segunda aumenta. Para saber qu cambios se

producen en dos conductores cargados con electricidad del mismo signo cuando

se ponen en comunicacin, es preciso tener en cuenta ciertas relaciones entre las

dimensiones y forma de los cuerpos y sus cargas respectivas. (W. Watson, 1957)

Biografa de Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta

(Como,18 de febrero de1745 Ibdem,5 de

marzo de1827) fue un fsico italiano, famoso

principalmente por haber desarrollado lapila

elctrica en1800. La unidad defuerza

electromotriz delSistema Internacional de

Unidades lleva el nombre devoltio en su honor

desde el ao 1881. En1964 laUAI decidi en su

honor llamarle Volta a un astro lema.

Alessandro Volta, o Conde Alessandro Giuseppe

Antonio Anastasio Volta, fsico y pionero en los

estudios de la electricidad, naci en Lombarda,

Italia, el 18 de febrero de 1745, en el seno de una

familia de nobles enComo,Italia.Fue hijo de una

madre noble y de un padre de la alta burguesa.

A los siete aos falleci el padre y la familia tuvo

que hacerse cargo de su educacin. Desde muy

temprano se interes en la fsica y a pesar del

deseo de su familia de que estudiara una carrera

jurdica, l se las ingeni para estudiar

Figura 10 Alessandro Giuseppe Anto nio

Anastasio Volta

ciencias Recibi una educacin bsica ymedia humanista, pero al llegar a la

enseanza superior, opt por una formacin

cientfica.

APLICACIONES DE LA ELECTROSTATICA

Los principios de la electrosttica se an usado en diversas aplicaciones. Alguna de

las aplicaciones ms prcticas incluye los precipitaderos electrostticos, utilizadospara reducir la contaminacin atmosfrica. Las aplicaciones cientficas de los

principios de la electrosttica incluyen los generadores electrostticos para

acelerar partculas cargadas elementales.
http://es.wikipedia.org/wiki/Comohttp://es.wikipedia.org/wiki/18_de_febrerohttp://es.wikipedia.org/wiki/1745http://es.wikipedia.org/wiki/Ib%C3%ADdemhttp://es.wikipedia.org/wiki/5_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/5_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/1827http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/1800http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/1964http://es.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Astron%C3%B3mica_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Comohttp://es.wikipedia.org/wiki/Italiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Italiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Comohttp://es.wikipedia.org/wiki/Uni%C3%B3n_Astron%C3%B3mica_Internacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/1964http://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/1800http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/1827http://es.wikipedia.org/wiki/5_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/5_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ib%C3%ADdemhttp://es.wikipedia.org/wiki/1745http://es.wikipedia.org/wiki/18_de_febrerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Como


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LINEAS DE CAMPO ELECTRICO

Resulta conveniente representar el campo elctrico dibujando las lneas que

indican la direccin del campo en cualquier punto. El vector campo E es tangente

a la lnea en cada punto e indica la direccin del campo elctrico en dicho punto.

Las lneas del campo elctrico se llaman tambin lneas de fuerza, ya quemuestran la direccin de la fuerza ejercida sobre una carga testigo positiva.

En la figura 11 (a) muestra las lneas de campo elctrico en una sola carga puntual

positiva y la figura 11 (b) muestra trisitos hilos suspendidos en aceite. Amedida

que nos alejamos de la carga, el campo elctrico se debilita y las lneas se

separan. (Tipler, 1996)

Fig ur a 11 (a) Lneas d e camp o elctr ico d e una so la carga p un tual p os itiv a

11 (b) Tr is i tos de hi lo s uspendido s en aceite

4.1. PRACTICA DE LNEAS EQUIPOTENCIALES

OBJETIVOS:

Encontrar y dibujar las lneas equipotenciales para tres configuraciones

diferentes.

Entender como es la dependencia espacial del potencial elctrico, y por

consiguiente el campo elctrico, de acuerdo con la forma que estedistribuida la carga.

Entender como sera el movimiento de una partcula cargada, de acuerdo

con la distribucin espacial del campo elctrico, para llegar al concepto de

gradiente.

El montaje experimental de esta prctica permite que el estudiante sea

capaz, en primera instancia, de realizar la visualizacin de las lneas


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~ 22 ~

equipotenciales para varias configuraciones diferentes de los electrodos.

Dicha visualizacin, permitir posteriormente dibujar la forma de las lneas

equipotenciales para cada configuracin.

Adicionalmente, con los dibujos realizados, y teniendo en cuenta la

distancia de separacin de una lnea equipotencial dada con respecto a un

punto de referencia, el estudiante ser capaz de intuir como es la

distribucin espacial del potencial elctrico; e incluso, podr tambin

dibujar las lneas del campo elctrico.

MATERIALES Y EQUIPO.

Fuente de voltaje DC

Multmetro profesional

Cubeta plstica rectangular 38 x 24 Cm

Placa de acrlico trasparente 19,5 x 33,5 Cm, con perforaciones en dondese an organizado tres configuraciones diferentes de electrodos.

Agua

Cables de conexin (01) caimn y un juego de caimn banana.

NOTA: SE TRABAJA MAXIMO 12 VOLTIOS

MARCO TEORICO.Toda carga crea en el espacio que lo rodea un campo elctrico vectorial como un campo de porencial elctrico escalar cuyas expresiones estnen funcin de la distancia de un punto dado en consideracin y de lamagnitud de la carga.En general la dependencia espacial explicita de esos campos dependen de la forma como espacialmente estn distribuidas las cargas.

En el caso de cargas puntuales se presenta una simetra esfrica, de modo

que los campos presentan una distribucin radial en sus valores ytienden a cero a medida que nos alejamos de las cargas que producen los

campos. Matemticamente ablando, expresamos esas variaciones como:

Donde es la magnitud de la carga que genera campo elctrico con surespectivo signo y es el vector unitario dirigido de la carga hasta el punto

donde se calcula el campo elctrico .


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Un aspecto importante de los campos electrostticos es que la regin entre

los electrodos tendremos conjuntos de puntos geomtricos que presentan

el mismo valor del potencial. A esas superficies que cumplen ese

requerimiento se les llama superficies equipotenciales, y la perpendicular a

esa superficie mostrara la direccin del campo elctrico, de acuerdo con los

argumentos mencionados anteriormente. La superficie de un material

conductor es siempre una superficie equipotencial. Una lmina conductora

puede ser cargada positiva o negativamente segn la conectemos al borne

positivo o negativo de una fuente de poder, y as el conductor se convierte

en un electrodo y en nuestro objeto cargado que genera un campo elctrico

alrededor de l.

Figu ra 12 Lneas equip otenc iales

Finalmente, es interesante notar que el movimiento de una partcula

cargada en presencia de un campo elctrico generado por otras cargas ( en

este caso los electrodos) depende de la direccin del campo elctrico en un

punto dado donde ella se encuentre y del signo de esa carga. As, una

carga negativa sentir una fuerza elctrica que la obligara a moverse en la

direccin contraria al campo, pero si la carga es de signo positivo el efecto

es contrario y tendera a moverse en la misma direccin del campo. En todo

caso, abra trabajo realizado en el sistema carga campo en cualquiera de

las dos circunstancias y la nica forma de no realizar trabajo al mover la

carga es que ella se desplace obligadamente en una superficie

equipotencial, de acuerdo con la expresin para el trabajo elctrico.


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De modo que es igual a cero implica que la trayectoria de la partcula,especificada por el diferencial, necesariamente debe ser PERPENDICULAR

al campo elctrico; es decir, sobre la misma superficie equipotencial.

PROCEDIMIENTO.

Medir la diferencia de potencial en el espacio entre dos electrodos

cargados: Uno positivo y el otro negativamente, para almenos tres de las

siguientes cuatro configuraciones:

Foto grafa 1 Diferencia de pot encial ent re dos elect rodo s

Fo to g rafa 2Diferencia de poten cial con u n electrod o circu lar plstic o


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Foto grafa 3 Diferenci a de po tenci al con un electrod o c ircular metlico

Foto grafa 4 Diferencia d e pot encial c on dos electrod o lin eal metlico

1 (Dos cargas puntuales2 (Electrodo plstico anillo3 (Electrodo metlico anillo4 (Dos electrodos metlicos linealesEsas configuraciones de electrodos son mostradas en las imgenes anteriores.

PRIMERA CONFIGURACION: DOS CARGAS PUNTUALES.

Tome la cubeta y coloque en el fondo de la placa de acrlico que tiene laconfiguracin de dos electrodos para cargas puntuales y agregue agua de la llave

suficiente hasta que apenas quede cubierta la placa, teniendo cuidado de no llenardemasiado la cubeta con agua para que no se derrame por fuera del recipiente.


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BIOGRAFIA DE PIETER VAN MUSSHENBROEK

Fsicoholands (Leiden,14de marzo de1692

19 de septiembre de1761) Dio clasesdefsica en Duisburg, Utrecht y en Leyden a

partir de1740.Realiz varios experimentos sobre

laelectricidad. Uno de ellos lleg a ser famoso,

uno de tales experimentos lo consigui cuando

se propuso investigar si elagua encerrada en un

recipiente poda conservarcargas elctricas.

Durante esta experiencia unos de sus asistentes,

cogi la botella y recibi una fuerte descarga

elctrica. De esta manera fue descubierta

labotella de Leyden y la base de los

actualescondensadores.

Figura 13 PIETER VAN MUSSHENBROEK

Figura 14 Botel la de Leiden
http://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADses_Bajoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://es.wikipedia.org/wiki/14_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/1692http://es.wikipedia.org/wiki/19_de_septiembrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1761http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/1740http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Botella_de_Leydenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Botella_de_Leydenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/1740http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/1761http://es.wikipedia.org/wiki/19_de_septiembrehttp://es.wikipedia.org/wiki/1692http://es.wikipedia.org/wiki/14_de_marzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Leidenhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADses_Bajos


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BIOGRAFIA DE BENJAMIN FRANKLIN

Benjamn Franklin fue el decimoquinto hijo de un

total de diecisiete hermanos (cuatro medios

hermanos de padre y el resto hermanos de padre y

madre). Hijo de Josiah Franklin (1656-1744) y de susegunda esposa Abiah Folger. Su formacin se

limit a estudios bsicos en la South Grammar

School, y apenas hasta los diez aos de edad.

Primero trabaj ayudando a su padre en

lafbrica develas yjabones de su propiedad. Tras

buscar satisfaccin en otros oficios (marino,

carpintero,albail,tornero), a los doce aos empez

a trabajar como aprendiz en la imprenta de su

hermano,James Franklin. Por indicacin de ste,

escribe sus dos nicas poesas, "La tragedia del

faro" y "Canto de un marino" cuando se apres al

famoso pirataEdward Teach, tambin conocido

como "Barbanegra".

Fig ur a 15 Ben jamn Fran kli n

Finalmente, muri por agravamiento de su

enfermedad en 1790, a la edad de 84 aos.

Figura 16 Diferentes capacitores

Definicin de Capacitancia.Considere dos conductores que tienen una diferencia de potencial V entre ellos.

Supongamos que tienen cargas iguales y opuestas, como en la imagen 20. Unacombinacin de este tipo se denomina un capacitor. La diferencia de potencial V

es proporcional a la magnitud de la carga Q en el capacitor.

La capacitancia, C, de un capacitor se define como la razn entre la magnitud de

la carga en cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de

potencial entre ellos:

C = Q/V
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1bricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Vela_(iluminaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Jaboneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Alba%C3%B1ilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Torno#Perfil_de_los_profesionales_torneroshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=James_Franklin&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=La_tragedia_del_faro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=La_tragedia_del_faro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Canto_de_un_marino&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Edward_Teachhttp://es.wikipedia.org/wiki/Edward_Teachhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Canto_de_un_marino&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=La_tragedia_del_faro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=La_tragedia_del_faro&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=James_Franklin&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Torno#Perfil_de_los_profesionales_torneroshttp://es.wikipedia.org/wiki/Alba%C3%B1ilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Jaboneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Vela_(iluminaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1brica


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Figur a 20-b Pol arizac in de las molcu las

5.1. CAPACITANCIA Y CONSTANTEDIELECTRICA

Fot og rafa 6 Capaci tanc ia

OBJETIVO

Conocer el funcionamiento del condensador elemental.


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En donde es la distancia de separacion entre las placas

=Capacitor de placas planas paralelas con cargas de diferentes tipo, y lineas de

campo en su interiro por lo que al compararla con la expresion anterior se tiene

que la capacitancia para el capacitor de placas planas paralelas es:

La capacitancia tambien depende:

1- De factores geometricos en los conductores, como el area donde estadepositada la carga y la distnacia de separacion entre las placas;

2- De las caracteriscas del medio en el que se encuentran inmersos los

conductores, representadas en este caso por la permitividad electrica del

vacio

En este caso del capacitor de placas planas paralelas la dependencia de la

capacitancia con el area se puede entender directamente, pues si se dispone de

una area mayor entonces se tiene mayor capacidad para lamacenar carga. Encuanto a la dependencia con la distancia de separacion entre las placas, si se

disminuye la distancia d, y se quiere mantener la diferencia de potencial electrico

constante, entonces se debe incrementar la cantidad de carga electrica.

PRACTICA EXPERIMENTAL

OBJETIVOS

Determinar que factores influyen en la capacitancia de un condensador y

las formas hallar dicha capacitancia.

Determinar la influencia del area y la separacion de placas, en lacapacitancia de un capacitor de placas paralelas.

Determinar la variacion en la capacitancia del capacitor de placas paralelas

con dielectrico entre sus placas. Demostrar que la capacitancia no depende de la diferencia de potencial, ni

del campo electrico aplicado al condensador.


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Fot og rafa 7 Capaci tanc ia

MATERIALES Y EQUIPOS

Fuente de voltaje AC-DCMateriales dielectricos: acrilico, vidrio y papelMultimetro digital (para volotaje y capacitancia)Cables de conexin (cable conexin banana-caiman, caiman-puntas cables)Condensador de placas paralelasRegla graduadaCondensador de 2200

MONTAJES

Realice el montaje del imagen:


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Fot og rafa 8 Capacit or d e plac as par alelas c on un dielctr ico

Se utliza solo el multimetro como medidor de capacitnacia y el capacitor de placaplana de separacion variable sin orificio. Se debe asegurar que el capacitor no

este conectado a niniguna fuente de voltaje y el selector de funciones este encapacitancia en la escala (pf) pico faradios.

PROCEDIMIENTO

Arme el montaje como se visualiza en la imagen. Coloque como distancia deseparacion de las placas 4cm. Y asegurase demedirla en ambos lados. Despuesde hacer autochequeo del medidor, dejelo en la escala mas sencible. De la fuentese utilizan las terminales que entregan voltaje variable.

Coloque el medidor de voltaje en paralelo con las placas del capacitor. Con el

selector de voltaje inicialmente en cero, valla variando hasta leer en el medidor decampo electrico 100 (v/m) y anote este valor en la tabla uno. Repita elprocedimiento hasta llenar la tabla. En la columna tres coloque el valor de cargaelectrica para cada valor de voltaje.

Area de las placas A (m=Distancia de separacion de las placas d (m)=Tabla 2 Medicion indirecta de la capacitancia

Dif pot. V DCV(V)

Campo ElectricoE(V/m)

Carga ElectricaQ(C)

*A * E

CapacitanciaC(Pf)

6121824

Medicion Indirecta de la Capacitancia de un Capacitor de placas paralelas:(influencia entre la distancia entre placas)


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Durante muchos aos el estudio de los fenmenos magnticos se limit a los

imanes obtenidos de este modo. Hasta 1819 no se demostr que existe relacin

entre los fenmenos elctricos y magnticos. En aquel ao, el fsico Dans Hans

Christian Oersted (17771851) observo que un imn que puede girar alrededor

de un eje (una aguja magntica) se desva al encontrarse en la proximidad de un

hilo conductor que trasporta una corriente. Doce aos ms tarde, tras intentos que

duraron varios aos, Michael Faraday (1791-1867), fsico Ingles, observo que se

produce en un circuito una corriente instantnea cuando en otro circuito prximo

se establece. Joseph Henry (17971878), fsico Americano que ms tarde llego a

ser el primer director de la Smithsonita Institution, se ava anticipado un ao, a los

descubrimientos de Faraday. Sears, (1996)

BIOGRAFIA DE HANS CHRISTIAN OERSTED

(Hans Christian Oersted; Rudkobing,Dinamarca, 1777-Copenhague, 1851) Fsico yqumico dans que descubri la accinmagntica de las corrientes elctricas. EstudiFsica y Farmacia en la Universidad deCopenhague. Terminados sus estudios, en1794 fue nombrado adjunto de la Facultad deMedicina.

Durante el perodo de 1801 a 1803 viaj porHolanda, Alemania y Francia dandoconferencias. En 1806 fue nombradoprofesor de la Universidad de Copenhague yposteriormente fue director del InstitutoPolitcnico de dicha ciudad.

Figura 22 Hans Christ ian Oersted

CAMPO MAGNETICO DE UN SOLENOIDE

En el caso de un solenoide rectilneo de longitud l constituido por N espiras por la

que circula una corriente de intensidad I, el modulo del vector induccin

magntica, en cualquier punto de su eje, vale:

Si el solenoide es circular, es decir, N espiras arrolladas sobre un ncleo en forma

de toro, es vlida la misma expresin anterior sin ms que sustituir la longitud l por

la correspondiente a circunferencia media del toro. Shaum, (1969)


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Figu ra 23 camp o m agntico en u n so lenoid e

CAMPO MAGNETICO TERRESTRELas lneas de campo magntico terrestre salen del polo norte magntico hacia el

polo sur. Las brjulas apuntan hacia la direccin norte sur por tratarse de una

aguja imantada inmersa en el campo magntico terrestre; desde este punto de

vista, la tierra se comporta como un imn gigantesco y tiene polos magnticos, los

cuales, no coinciden con los polos geogrficos.

Cuando circula corriente por una espira, esta crea un campo magntico

perpendicular a ella.

El valor del campo magntico terrestre se puede calcular mediante la expresin:

= N: Numero de espiras de la bobina

I: Corriente del circuito

R: Radio de la bobina

6.1. Bobina de Helmholtz

OBJETIVOS.

Observar la existencia del campo magntico terrestre


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Medir el campo magntico terrestre utilizando una brjula y una bobina de

Helmholtz.

EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR

Bobina de HelmholtzRestatoFuente de 2 amperiosCables de conexin (un juego de cables caimn- un juego de cables caimnbanana)Brjula

AmpermetroRegla graduada

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Figur a 24 Esquemtico d e las bob ina de Helmh oltz

Mida previamente el dimetro de las bobinas y consigne el resultado en la tabla dedatos.

Foto grafa 10 Bo bina de Helm ho ltz


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Realice la conexin en serie entre la fuente de poder, el ampermetro, fije la fuenteen 6 V DC apague la fuente de poder.Ubica a continuacin la brjula en el centro de las bobinas ubicando el nortecoincidente con la flecha de la aguja, reestablezca el flujo de electricidad, yobserve la desviacin de la aguja y anote el Angulo respectivo.

Realice la prctica tomando la medicin 5 veces y luego promedie el ngulo.

Calcule la magnitud del campo magntico terrestre en el sitio de experimentacinutilizando la expresin del referente terico.

ANALISIS DE RESULTADOS, CONSULTAS Y CONCLUSIONES Cul fue el valor obtenido del campo magntico y en que unidades se

mide? Averigua el valor aproximado del campo magntico en su regin y

establezca la confiabilidad en su medicin? De qu factores depende la medicin del campo en el laboratorio? Qu utilidad puede tener la medicin del campo magntico terrestre?

PRACTICA DEL CAMPO MAGNETICO DE LAS BOBINAS DE HELMHONTZ

Dimetro interno 190mmEspiras 114Corriente mxima 1 amperioVoltaje mximo 12 voltios

MARCO TEORICO

Un campo magntico esttico puede originarse por una corriente constante quecircula por un conductor en un imn permanente, existiendo adems camposmagnticos variables con el tiempo.El campo magntico es establecido en funcin de otras magnitudes:

Ley de Biot-Savart

(A/m)Un diferencial de campo magntico, , se produce por un elemento diferencialcorriente . El campo vara inversamente con el cuadrado de la distancia, esindependiente del medio que lo rodea y tiene la direccin dada por el producto

cruz de Esta relacin se conoce como ley de BiotSavart:R est dirigido desde el elemento de corriente hasta el punto en que sedetermina. Los elementos de corriente no tienen existencia separada.


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OBJETIVOS

Producir un campo magntico con una bobina de un determinado nmerode espiras y determinar el modulo, direccin y sentido de dicho campo en el

centro de la bobina a partir de la corriente que circula por esta, y el radio delas espiras. Graficar las curvas de densidad del flujo magntico (valores medidos) para

diferentes bobinas. Determinar el valor de un campo magntico de una simple bobina y de un

arreglo Helmholtz analticamente y compararlos con los medidos.

EQUIPO Y MATERIALE A UTILIZAR

Bobina de HelmholtzRestatoFuente de 2 amperiosCables de conexin (un juego de cables caimn- un juego de cables caimnbanana)Brjula

Ampermetro

Regla graduada Se dispone de dos bobinas de 95 mm de radio medio y 114espiras, que en realidad pueden tratarse como dos espiras cuya corriente es laalimentacin de la bobina multiplicada por el nmero de espiras, dado que elgrosor de embobinado es relativamente pequeo comparado con el radio.

En primer lugar se alimenta una bobina y se mide el campo a lo largo de su eje.Se puede utilizar como expresin terica para comparar con los datosexperimentales, la del campo magntico de una expira circular en el punto del ejeque pasa por su centro perpendicular al plano de la expira. Se puede medir elcampo en funcin de una distancia relativa, y posteriormente utilizar el hecho deque el campo es mximo en el centro de la expira para situar el origen de dichopunto.

En segundo lugar se alimenta ambas bobinas con la corriente en el mismo sentidoy medir el campo en el eje z, repitiendo la medida para diferentes separacionesentre las bobinas, incluida la configuracin de Helmholtz. Finalmente, se puederepetir lo anterior, pero alimentando las bobinas con corriente en sentidosopuestos. En todos los casos podemos medir dos tramos del eje z, uno queclaramente incluya la zona central de la expiras y otro que sea continuacin dedicha zona.

Cuando se trabaje con las dos bobinas, se puede determinar el origen decoordenadas, partiendo de la configuracin de corrientes en sentido contrario, ybuscar el punto en el que se anula el campo (punto medio de la bobina). Ntese


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LEY DE FARADAY

7. LABORATORIO 5

LEY DE FARADAYMOTOR ELECTRICO

Figura 25 Fen inducida

Los experimentos conducidos por Michael Faraday en Inglaterra en 1831, e

independientemente por Joseph Henry en Estados Unidos ese mismo ao,

mostraron que una corriente elctrica podra inducirse en un circuito mediante un

campo magntico variable. Los resultados de esos experimentos llevaron a una

ley fundamental en el electromagnetismo conocida como ley de Induccin de

Faraday. Esta ley seala que la magnitud de la fem inducida en un circuito es igual

a la tasa de cambio en el tiempo del flujo magntico a travs del circuito.

Como veremos, una fem inducida puede producirse de muchas maneras. Por

ejemplo, una fem inducida y una corriente inducida pueden producirse en un lazo

serrado de alambre cuando este se mueve en un campo magntico.


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BIOGRAFIA DE MICHAEL FARADAY

(Newington,22 de septiembre de1791 -Londres,25 de

agosto de1867) fue unfsico yqumico britnico qu

estudi elelectromagnetismo y laelectroqumica.

Fue discpulo del qumicoHumphrey Davy, y ha sido

conocido principalmente por su descubrimiento de

lainduccin electromagntica, que ha permitido la

construccin degeneradores ymotores elctricos,y de

las leyes de la electrlisis, por lo que es considerado

como el verdadero fundador delelectromagnetismo y

de laelectroqumica.

En1831 traz elcampo magntico alrededor de un

conductor por el que circula unacorriente elctrica (ya

descubierta por Oersted), y ese mismo ao descubri

lainduccin electromagntica,demostr la induccin de

Figur a 26 Michael Faraday

una corriente elctrica por otra, eintrodujo el concepto de lneas defuerza, para representar los campos

magnticos. Durante este mismoperiodo, investig sobre laelectrlisis ydescubri lasdos leyes fundamentalesque llevan su nombre.

7.1. MOTOR ELECTRICO

Los generadores y motores son dispositivos importantes que funcionan a partir delprincipio de induccin electromagntica, un dispositivo que convierte la energa

mecnica en energa elctrica. En su forma ms simple, el generador ca se

compone de un lazo de alambre que rota por medios externos en un campo

magntico como lo muestra la imagen 23 en la cual se induce una fen en una

bobina que rota por efecto de algn medio externo en un campo magntico. La

fem alterna inducida en el lazo se grafica contra el tiempo. Serway, (1999)
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Figu ra 27 Diagrama esquemtico de un mot or

Fo to gr afa 11 Mo to r elct ric o

OBJETIVO:

Aplicar la ley de Ampere y la ley de Faraday

MARCO TEORICO:

Los motores elctricos son mquinas elctricas rotatorias que alimentan la energa

elctrica en energa mecnica. Debido a sus mltiples ventajas, entre las que cabe

citar su economa, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor

elctrico a reemplazado en gran parte a otras fuentes de energa, tanto en la

industria como en el trasporte, las minas el comercio o el hogar.


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Imn:

Un imn es un material que tiene la capacidad de producir un campo magntico en

su exterior, el que es capaz de atraer al hierro, as como tambin al nquel y al

cobalto.

Existen imanes de origen natural y otros fabricados de forma artificial.

Generalmente, aquellos que son naturales manifiestan sus propiedades en forma

permanente, como es el caso de la magnetita o Fe304. Los imanes artificiales se

pueden crear a partir de la mezcla o aleacin de diferentes metales. La

caracterstica de atraccin que poseen los imanes se hace ms potente y evidente

hacia sus extremos o polos, los que son denominados norte y sur, ya que tienden

a orientarse a los extremos de nuestro planeta, ya que sus polos son imanes

naturales gigantes. As como sucede con los imanes, debido a los polos, en la

tierra, el espacio en el que se manifiesta la accin de los enormes imanes se

denomina campo magntico. Este se representa a travs de las lneas de fuerza.La lnea de fuerza son trazos imaginarios que van de polo a polo, de norte a sur

por fuera del imn y en sentido contrario por su parte interna.

El magnetismo de los imanes se explica debido a las pequeas corrientes

elctricas que se encuentran al interior de la materia. Estas corrientes se producen

debido al movimiento de los electrones en los tomos, y cada una de ellas da

origen a un imn microscpico. Si todos estos imanes se orientan en forma

desordenada, entonces el efecto magntico se anula y el material no contara con

esta propiedad. Por el contrario, si todos estos pequeos imanes se alinean,

entonces actan como un solo gran imn, entonces la materia resulta sermagntica.

ELECTROIMAN:

Es una bobina (en el caso mnimo, una espira) por la cual circula corriente

elctrica. Esto genera un campo magntico isomorfico al de un imn de barra que

imanta el metal. Un electroimn es un caso particular de un imn temporal.

CAMPO MAGNETICO:

Es una propiedad de espacio por la cual una carga elctrica puntual de valor Q

que se desplaza a una velocidad V, sufre los efectos de una fuerza que es

perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo, llamada


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Calcule el campo magntico que se produce

Cmo incrementara el campo magntico?


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Documents

Guia Lab Fisica Electromagnetismo