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
