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INFORME DE LABORATORIO N° 3 (CAMPO ELÉCTRICO Y LÍNEAS EQUIPOTENCIALES) Oscar Orlando Manrique Sánchez orlandoo980@hotmail .com Luis Enrique Afanador Montañez luenaf@hotmail .com
RESUMEN: Este laboratorio determinaremos y analizaremos las líneas de campo eléctrico generadas alrededor de dos electrodos y entre dos placas cargadas mediante el trazo delineas equipotenciales, en las que la diferencia de potencial o volteja es constante a través de cada línea.
En esta experiencia utilizaremos un papel conductivo para hallar las líneas equipotenciales de campo. Se realizó en dos partes, en la primera analizaremos las líneas de campo eléctrico en una región perturbada por dos electrodos, para ello fijamos el electrodo negativo al terminal negativo de la fuente, y lo tomamos como referencia para determinar el potencial en cualquier otro punto, a demás de esto tomamos el terminal positivo y lo conectamos al voltímetro para medir con este el potencial en cualquier punto .
PALABRAS CLAVE :Voltímetro:Un voltímetro 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 eléctrico . Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines Fuente DC : En general, se entiende por fuente de alimentación de un equipo eléctrico, la parte del mismo destinada a adecuar las características y parámetros de la energía disponible para la alimentación del mismo, o fuente de alimentación primaria, con el fin de proveer un funcionamiento estable y seguro .
INTRODUCCIÓN Todo objeto que se encuentre cargado eléctricamente, genera un campo eléctrico alrededor de el, este último está asociado a cierta región del espacio en donde se ³sienten los efectos de los objetos cargados´ . William Gilbert hizo en 1600 uno de los primeros intentos para explicar como un cuerpo cargado podía ³alcanzar´ y afectar a otro . Afirmaba que ³«un cuerpo eléctrico desprendía vapores o efluvios cuando se frotaba y en consecuencia, producía una atmosfera alrededor de el . Al regresar los efluvios al cuerpo productor, la corriente arrastra los objetos ligeros«´
DESARROLLO DELA PRACTICA En nuestro papel conductivo, fijamos los electrodos cargados uno positivo y el otro negativo, tomamos el terminal positivo del voltímetro y lo desplazamos sobre el papel hasta que este ultimo registre diez voltios, cuando nos encontremos aquí,
MEDICIÓN Y UBICACIÓN DE COORDENADAS COORDENADAS EQUIPOTENCIALES.
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determinamos la coordenada de este punto y la marcamos en nuestro registro . Repetimos este procedimiento hasta encontrar sobre la hoja conductora otros puntos que también registren diez (10) voltios hasta obtener suficientes para trazar líneas equipotenciales . En segunda estancia, realizamos el mismo procedimiento anterior para 14, 18, 22 y 26 voltios procurando que los puntos encontrados no queden muy unidos para obtener una distribución adecuada.
Propiedades de las líneas de campo : La dirección del campo en un punto es la dirección de la tangente a la línea de campo .
CAMPO ELÉCTRICO.
Las líneas de campo comienzan en las cargas positivas y terminan en las negativas o en el infinito .
El campo eléctrico, en física, es un ente físico que es representado mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de la naturaleza eléctrica . Matemáticamente se describe como campo vectorial en el cual una carga eléctrica puntual de valor qsufre los efectos de una fuerza mecánica F Dada por la siguiente ecuación :
Las líneas se dibujan simétricamente saliendo o entrando en la carga . El número de líneas que abandonan la carga positiva o entran en una carga negativa es proporcional a la magnitud de carga .
La densidad de las líneas en un punto es proporcional al valor del campo en dicho punto .
El campo eléctrico en un punto del espacio depende, esencialmente, de la distribución espacial de las cargas eléctricas y de la distancia de estas al punto donde se desea conocer el campo.
a grandes distancias de un sistema de cargas, las líneas de campo están igualmente espaciadas y son radiales, como si procediesen de una sola carga puntual igual a la carga neta del sistema . Las líneas de campo nunca se cruzan .
El vector campo eléctrico E en un punto dado del espacio se define en términos de la fuerza eléctrica F que la distribución espacial de las cargas ejerce sobre la carga de prueba positiva que colocada en este punto . Operacionalmente :
DIPOLO ELÉCTRICO. Es una configuración de dos cargas eléctricas puntuales iguales y opuestas muy próximas una a otra. La carga total del dipolo es cero, a pesar de lo cual genera un campo eléctrico . La intensidad de ese campo está determinada por el momento dipolar, que viene dado por el producto del valor de las cargas por la distancia entre ambas . Los momentos dipolares pueden ser generados o ³inducidos´ por la influencia de campos externos, y emitir ondas electromagnéticas (radiación del dipolo) si el campo externo varía en el tiempo .
Su dirección y sentido corresponde con la de la fuerza F. Una
descripción grafica y cualitativa del campo eléctrico puede darse en términos de las líneas de campos, definidas como aquellas curvas para las cuales el vector de campo eléctrico es tangente a ella en todos sus puntos . Estas líneas de campo están dirigidas radialmente hacia afuera, prolongándose al infinito, para una carga puntual positiva: y están dirigidas radialmente hacia la carga si esta es negativa .
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positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio . Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:
El trabajo puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A . La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb .
POTENCIAL ELÉCTRICO. El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar una fuerza eléctrica para mover una carga positiva q desde la referencia hasta ese punto, dividido por unidad de carga de prueba . Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica, dividido por esa carga . Matemáticamente se expresa por :
LÍNEAS EQUIPOTENCIALES Una
superficie equipotencial es el lugar geométrico de los puntos de un campo escalar en los cuales el "potencial de campo" o valor numérico de la función que representa el campo, es constante. Las superficies equipotenciales pueden calcularse empleando la ecuación de Poisson. Por su parte las líneas equipotenciales son la intersección de las superficies equipotenciales en un campo, sobre estas líneas el potencial del campo es el mismo y las hallamos mediante ensayos de laboratorio .
Considérese una carga de prueba positiva, la cual se puede utilizar para hacer el mapa de un campo eléctrico. Para tal carga de prueba localizada a una distancia r de una carga q, la energía potencial electrostática mutua es:
De manera equivalente, el potencial eléctrico es
= Ahora
considérese
una
carga
de
prueba 3
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acuerdo a la forma del cuerpo cargado a la distribución de carga .
CITAS Y/O REFERENCIAS
ANEXOS: Tabla Coordenadas de Líneas Equipotenciales 10 v
(9, 10)
(8,8)
(7,7)
(7.5,1 2.5)
(6,14 )
(4,15 )
(5,4. 7)
(5,14 .4)
14 v
(11, 10)
(10. 8,11 .7) (13. 5,10 .9) (16. 1,11 .2) (18. 8,11 .4)
(10.2, 12.7)
(10,1 3.6)
(9.1, 16.1)
(10.8 ,9.1)
(10.7 ,7.7)
(10.6 ,6.5)
(13.3, 11.7)
(13.1, 15.6)
(13.9 ,8.8)
(13.9 ,7.2)
(14.1 ,5.3)
(14.3 ,4.1)
(16,1 2.5
(16.6, 15.5)
(16.7 ,8.6)
(6.5, 7.1)
(17.8 ,4.8)
(18.2 ,3.9)
(18.2, 12.9)
(18.4, 13.8)
(19.2 ,7.8)
(19.2 ,7)
(19.7 ,6.5)
19.7,
18 v
(14, 10)
22 v
(16. 4,9. 9) (19. 4,1 0.1)
26 v
8.7)
Nota: En cada coordenada los datos corresponden a la pareja ordenada (x, y) .
CONCLUSIONES 1.
2.
De este laboratorio podemos verificar las propiedades de las líneas de campo que estas salen de cargas positivas y luego a las negativas, que además nunca se cruzan y que las líneas equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo, que la dirección del campo es tangente a la línea de campo . Las líneas equipotenciales son las unión de hay puntos de igual diferencia de potencial eléctrico. Las líneas equipotenciales y las líneas de campo varían su magnitud y dirección de
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1.
FÍSICA ELECTRICIDAD PARA ESTUDIANTES DE Ingeniería, notas de clase DARÍO CASTRO CASTRO, ANTALCIDES OLIVO BURGOS ediciones Uninorte, PAGINAS 18,19
2.
FÍSICA ELECTRICIDAD PARA ESTUDIANTES DE INGENIERÍA, notas de clase DARÍO CASTRO CASTRO, ANTALCIDES OLIVO BURGOS ediciones Uninorte, PAGINAS 33,34
3.
ENCICLOPEDIA VIRTUAL ENCARTA x.encarta .msn.com/encyclopedia .../Dipolo.html
4.
WIKIPEDIA, la enciclopedia libre http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_eléctrico .
