LABORATORIO DE FISICA IV “Superficies Equipotenciales” Integrantes: Amilcar Cruz 2121-1260 Instructor: Josué Pérez Fecha: 21/Agosto/2014
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I. Objetivos de la experiencia
Fortalecer la comprensión de las líneas de campo eléctrico, las superficies equipotenciales y la relación entre estas. Encontrar las superficies equipotenciales de diferentes configuraciones. Trazar las líneas de campo eléctrico usando las superficies equipotenciales y el conocimiento adquirido en clase. Determinar la ecuación que describe al potencial eléctrico para las configuraciones empleadas en la experiencia.
II. Precauciones experimentales
Asegurarnos que el área de trabajo este despejada y lista para la practica Revisar las conexiones en la NIC ELVIS que todo esté en contacto y en buen funcionamiento. Revisar que el circuito este con las polaridades adecuadas con el ELVIS para prevenir cualquier corto. Seleccionar los programas adecuados y que estos estén mandando las señales adecuadas a nuestro circuito. Tener precaución en cuanto a la toma de datos con respecto a las curvas de voltajes en el ElVIS
III. Breve resumen del trabajo realizado 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 Con ayuda del Ni Elvis y sus herramientas podemos experimentar el campo eléctrico entre 2 electrodos de aluminio y medir el voltaje atrás del agua con el multímetro incorporado del NI Elvis. Vemos que se formaran aros del campo eléctrico.
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IV. Reporte de Datos Presente la hoja de papel en la cual se encuentran las superficies equipotenciales (3.0 V, 7.0 V, 10.0 V, 13.0 V y 17.0 V) que midió en el laboratorio y las líneas de campo eléctrico dibujadas.
Voltaje
Radio medido 0.04m
10 13 17
0.01m 0.006m
V. CÁLCULOS NECESARIOS 1. En base a los datos de voltaje, r1 y r2 encontrados en la experiencia, complete la siguiente tabla. Voltaje (v)
R1(m)
R2(m)
λ
10 13 17
0.04 0.01 0.006
-
(μC)
Constante del potencial 10v 10v -
.
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VI. RESULTADOS 1. ¿De las superficies equipotenciales encontradas en el laboratorio cuál de ellas tendrá la intensidad de campo eléctrico máximo? Explique. La que esta mas cerca del eje de aluminio vemos que el voltaje es proporcional al radio de la varilla entonces el campo electrico lo sera por
2. Busque en el libro Campos Electromagnéticos de Roald K. Wangsness, sección 5-3, página 160, la figura que muestra las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales de la configuración que usamos en esta experiencia. Compare esta imagen con las líneas que dibujó en la práctica.
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VIII. CUESTIONARIO 1. ¿Es posible que dos superficies equipotenciales con distintos valores para el potencial eléctrico se corten? Explique. Las líneas equipotenciales son intersecciones de las superficies equipotenciales con el plano de la misma. Lo cual significa que las líneas equipotenciales no pueden cortarse (un punto no puede tener dos potenciales distintos al mismo tiempo)
2. ¿Las superficies equipotenciales son abiertas y discontinuas? Explique. Las superficies equipotenciales están separadas por líneas continuas y p or lo tanto las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Son abiertas por que las líneas equipotenciales van de las carga positiva y terminan en la negativa, son líneas abiertas. 3.
Al realizar la experiencia se observo cierta simetría, aunque es probable que haya sido ligeramente afectada por la polarización en las moléculas de agua. Según los conocimientos que ha adquirido en clase, ¿cuáles deberían ser las superficies equipotenciales para 0 V, 10.0 V y 20.0V? Explique y dibuje.
4. Investigue algunas aplicaciones de las superficies equipotenciales tanto en la vida cotidiana como aplicaciones especializadas en el área de la industria, ingeniería y salud. Aplicaciónes de las superficies equipotenciales en la vida diaria. Precipitador Electrostático: Una importante aplicación de la descarga eléctrica en los gases es un dispositivo conocido como precipitador electrostático. Este equipo se utiliza para eliminar partículas de materia de los gases de combustión, con lo cual se reduce la contaminación del aire, y resulta especialmente útil en las plantas termoeléctricas que utilizan carbón mineral y en las operaciones industriales que generan grandes cantidades de humo. Los sistemas que se utilizan hoy en día pueden eliminar alrededor del 90% en masa de la ceniza y el polvo del humo. Por desgracia un alto porcentaje de las partículas más ligeras consiguen escapar y contribuyen en grado significativo al smog y a la bruma. Depurador de aire: Que se utiliza en los hogares para aliviar las molestias de quienes sufren alergias, utiliza mucho de los principios del precipitador. El aire cargado de polvo y polen es aspirado por el dispositivo a través de una pantalla tamiz con carga positiva.
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5. Con la ayuda del applet http://www.falstad.com/vector2de/ muestre la forma que tienen las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales para otra configuración (Setup: quadrupole, Color: potencial, Flat View, Display Particles (vel)) diferente a la realizada en el laboratorio.
6. Si tenemos varias superficies equipotenciales igualmente espaciadas, desde el punto de vista del campo eléctrico ¿qué implica que el valor del potencial eléctrico tenga saltos mayores entre algunas superficies equipotenciales próximas? Dado que el campo eléctrico depende inversamente de la distancia que hay entre dos puntos al cuadrado, esto implica que a poco distancia habrá un cambio de voltaje significante con respecto con la anterior medición con radio menor.7
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7. Investigue 2 medios que no se pueden utilizar en la realización de esta experiencia. Explique. La electricidad se conduce debido al flujo de electrones y para que esto pueda ocurrir se necesita un electrólito, es decir una sustancia que de ionice y formen partículas con carga como el cloruro de sodio (sal común de mesa) de formula química NaCl que al estar en agua forma iones Na+ y Cl- que conducen la electricidad. El aceite en cambio es una molécula neutra, es decir que no tiene carga y no se disocia en iones por lo tanto no permite el flujo de electrones, Tambien el Acido Sulfurico , Colhidrico y nítrico son buenos conductores.
8. Investigue 2 medios que se pudieron utilizar en la realización de esta experiencia, distintos al agua. Agua de Mar por su alto contenido de Sal,es uno de los mejores líquidos conductores de electricidad. Tambien el Acido Sulfurico , Colhidrico y nítrico son buenos conductores. El benceno el alcohol y el fenol no se habrían poder usado ya que no conducen electricidad por ser liquidos organicos.
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