Informe superficies equipotenciales

Superfcies equipotenciales equipotenciales Universidad Universidad pontifcia bolivariana

SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Informe de laboratorio de electricidad y magnetismo N°2

Fabián Andrés Castellanos ID:280722 iliana aiton !endo"a ID: 2#80$% Carolina !antilla &'me" ID: 2()77* i"et+ !olina ,alcedo ID:2)7(7%

Fec+a: Agosto 27 de 20%#

-ni.ersidad /ontificia oli.ariana ,eccional 1caramanga sc1ela de ingenier3a De4artamento de ciencias básicas

Superfcies equipotenciales Universidad pontifcia bolivariana

1. INTRODUCCIÓN

ste informe nos ay1da a com4render y entender los com4ortamientos de las 3neas 51i4otenciales en forma gráfica6 el obeti.o 4rinci4al de este informe es .erificar y com4robar de forma e4erimental la teor3a est1diada 4ara las l3neas e51i4otenciales con ay1da9 De diferentes dis4ositi.os 51e se enc1entran seleccionados en el laboratorio es4ecialmente 4ara esta 4ráctica en 4artic1lar6 se cont' con lectrodos y a 4artir de estos y otra serie de instr1mentos se obt1.ieron 1nas gráficas 4ara los diferentes ensayos reali"ados como lo f1eron la circ1nferencia6 la carga 41nt1al y las 4lacas 4aralelas9 stas l3neas dib1adas f1eron obtenidas de ac1erdo al .alor del 4otencial en distintos 41ntos del sistema6 con los datos tomados en la 4ráctica es 4osible reali"ar graficas de oltae .s9 /osici'n 51e nos 4ermiten anali"ar la relaci'n de estos6 con las s14erficies 51i4otenciales encontrando se en el e4erimento 1na 4aralelismo con la literat1ra concerniente a las s14erficies e51i4otenciales obteniendo res1ltados semeantes9


Superficies equipotenci!es ". O#$eti%os •

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Identificar6 re4resentar gráficamente e inter4retar las regiones e51i4otenciales y l3neas de f1er"a del cam4o eléctrico9 Determinar la intensidad del cam4o eléctrico y la diferencia de 4otencial entre distintos 41ntos no e51i4otenciales9

&. 'rco te(rico -na s14erficie e51i4otencial es el l1gar geométrico de los 41ntos de 1n cam4o escalar en los c1ales el ;4otencial de cam4o; o .alor n1mérico de la f1nci'n 51e re4resenta el cam4o6 es constante9 as s14erficies e51i4otenciales 41eden calc1larse em4leando la ec1aci'n de /oisson9 l caso más sencillo 41ede ser el de 1n cam4o gra.itatorio en el 51e +ay 1na masa 41nt1al: las s14erficies e51i4otenciales son esferas concéntricas alrededor de dic+o 41nto9 l trabao reali"ado 4or esa masa siendo el 4otencial constante6 será 41es6 4or definici'n6 cero9 C1ando el cam4o 4otencial se restringe a 1n 4lano6 la intersecci'n de las s14erficies e51i4otenciales con dic+o 4lano se llama l3neas e51i4otenciales

&.1Le) *e cou!o+# a ley de co1lomb se e4resa de esta manera al decir 51e a magnit1d de cada 1na de las f1er"as eléctricas con 51e interact

!o.imiento se reali"a a .elocidades baas y en trayectorias rectil3neas 1niformes9 s 4or ello 51e es llamada fuerza electrostática 9 n términos matemáticos6 la magnit1d de la f1er"a 51e cada 1na de las dos cargas 41nt1ales y eerce sobre la otra se4aradas 4or 1na distancia se e4resa como: K (q1∗q 2) f = (r2 )

a ley de Co1lomb establece 51e la 4resencia de 1na carga 41nt1al general ind1ce en todo el es4acio la a4arici'n de 1n cam4o de f1er"as 51e decae seg
&." cr, e!-ctric a cr, e!-ctric es 1na 4ro4iedad f3sica intr3nseca de alg1nas 4art3c1las s1bat'micas 51e se manifiesta mediante f1er"as de atracci'n y re41lsi'n entre ellas 4or la mediaci'n de cam4os electromagnéticos9 a materia cargada eléctricamente es infl1ida 4or los cam4os electromagnéticos6 siendo a s1 .e"6 generadora de ellos9 a denominada interacci'n electromagnética entre carga y cam4o eléctrico es 1na de las c1atro interacciones f1ndamentales de la f3sica9 Desde el 41nto de .ista del modelo estándar la carga eléctrica es 1na medida de la ca4acidad 51e 4osee 1na 4art3c1la 4ara intercambiar fotones9 -na de las 4rinci4ales caracter3sticas de la carga eléctrica es 51e6 en c1al51ier 4roceso f3sico6 la carga total de 1n sistema aislado siem4re se conser.a9 s decir6 la s1ma algebraica de las cargas 4ositi.as y negati.as no .ar3a en el tiem4o9 a carga eléctrica es de nat1rale"a discreta6 fen'meno demostrado e4erimentalmente 4or =obert !illi>an9 /or ra"ones +ist'ricas6 a los electrones se les asign' carga negati.a: ?%6 también e4resada –e9 os 4rotones tienen carga 4ositi.a: @% o +e9 A los 51ar>s se les asigna


carga fraccionaria: %B* o 2B*6 a1n51e no se los +a 4odido obser.ar libres en la nat1rale"a n el ,istema Internacional de -nidades la 1nidad de carga eléctrica se denomina c1lombio o co1lomb s3mbolo C9 ,e define como la cantidad de carga 51e 4asa 4or la secci'n trans.ersal de 1n cond1ctor eléctrico en 1n seg1ndo6 c1ando la corriente eléctrica es de 1n am4erio6 y se corres4onde con: %

c1lombio E #62(  %0

%8

electrones libres2

&.& Lnes *e c+po e!-ctrico s 4osible conseg1ir 1na re4resentaci'n gráfica de 1n cam4o de f1er"as em4leando las llamadas l3neas de f1er"a9 ,on l3neas imaginarias 51e describen6 si los +1biere6 los cambios en direcci'n de las f1er"as al 4asar de 1n 41nto a otro9 n el caso del cam4o eléctrico6 41esto 51e tiene magnit1d y sentido6 se trata de 1na cantidad .ectorial6 y las l3neas de f1er"a o l3neas de cam4o eléctrico indican las trayectorias 51e seg1ir3an las 4art3c1las 4ositi.as si se las abandonase libremente a la infl1encia de las f1er"as del cam4o9 l cam4o eléctrico será 1n .ector tangente a la l3nea de f1er"a en c1al51ier 41nto considerado9 -na carga 41nt1al 4ositi.a dará l1gar a 1n ma4a de l3neas de f1er"a radiales6 41es las f1er"as eléctricas act

/. 'teri!es ) equipo • • • • • •

/a4el cond1ctor olt3metro F1ente Alfileres cond1ctores Cables /a4el milimetrado

0. Proce*i+iento • •

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=ealice el montae de la fig1ra -bi51e los alfileres cond1ctores a4ro4iadamente en los electrodos dib1ados Conecte los alfileres cond1ctores a la f1ente !ida el .oltae en los alfileres y 4osteriormente en los electrodos 4a4el Dib1e en 1na +oa de 4a4el milimetrado la config1raci'n de cargas +ec+as en el 4a4el cond1ctor Colo51e el terminal fio conectado al .olt3metro en 1n 41nto de la c1adric1la com4rendido en la distancia de se4araci'n entre los electrodos 1s51e con la ay1da de otro terminal del .olt3metro 1na lect1ra de Hcero =e4ita el 4rocedimiento anterior 4ara otros 41ntos =e4ita el eercicio anterior 4ara otras 4osiciones Cambie la 4area de electrodos y re4ita el 4rocedimiento

. An!sis *e resu!t*os


Aneo: Joa milimetrada con res1ltados de la 4ráctica de laboratorio6 con las s14erficies e51i4otenciales y s1s res4ecti.as l3neas de cam4o9 Des41és de 1nir cada 1no de los 41ntos corres4ondientes a cada 4osici'n del terminal fio en donde la lect1ra era ig1al a cero6 se obser.a la formaci'n de alg1nas l3neas9 as c1ales son l3neas de f1er"a 51e re4resentan trayectorias 4er4endic1lares con res4ecto a la s14erficie e51i4otencial6 teniendo en c1enta 51e la s14erficie e51i4otencial es el l1gar geométrico en donde el 4otencial de cam4o eléctrico o .alor n1mérico es constante9 !ediante el desarrollo de esta 4ráctica obser.amos como 1na carga eléctrica o 1n con1nto de ellas6 en n1estro caso dos cargas genera 1n cam4o eléctrico alrededor de s3 misma6 sit1aci'n 51e f1e anali"ada mediante la ay1da de los im4lementos del laboratorio6 midiendo el 4otencial eléctrico en ciertos 41ntos dentro de la c1beta con cada 1na de las config1raciones6 4ara intentar encontrar a51ellos en los 51e la diferencia de 4otencial era de ig1al magnit1d6 sit1aci'n 51e nos com4rob' la eistencia de s14erficies e51i4otenciales9 N1nca se cr1"an entre s36 debido a 51e la diferencia de 4otencial eléctrico entre cada l3nea generada en el cam4o eléctrico considerado no 4ermite dic+o entrecr1"amiento9 n c1anto al obeti.o 51e se deseaba alcan"ar con la 4ráctica de este laboratorio se c1m4li' satisfactoriamente ya 51e logramos e.idenciar de forma f3sica el act1ar de las l3neas de cam4o6 las s14erficies e51i4otenciales las 4odemos obser.ar con la ay1da del lá4i" y el 4a4el calcante ya 51e este es 1no de los res1ltados obtenidos 51e 41eden dar c1enta clara 51e las l3neas de cam4o 51e a1n51e no las 4odamos .er ellas eisten6 esto corrobora la teor3a .ista en clase de 51e Hla energ3a 4otencial no cambia c1ando 1na carga de 4r1eba se traslada sobre 1na s14erficie e51i4otencial y el cam4o eléctrico no 41ede generar trabao sobre esa carga

2. Conc!usiones •

D1rante el desarrollo de esta 4ráctica com4rendimos con mayor claridad el conce4to de l3neas e51i4otenciales6 siendo éstas la re4resentaci'n gráfica


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de las s14erficies e51i4otenciales6 las c1ales son s14erficies tridimensionales con 1n mismo .alor de 4otencial eléctrico9 as l3neas e51i4otenciales tienden a ser de la misma forma de los electrodosK 4ara los electrodos 51e tienen forma de barra6 las l3neas e51i4otenciales tienden a ser 4aralelas a esta9 /ara electrodos en forma de c3rc1lo o 41nto6 las l3neas tienden a ser concéntricas con 1n radio mayor9 n todo 41nto de 1na s14erficie e51i4otencial6 el .ector cam4o es 4er4endic1lar a la misma9 Con este laboratorio 41dimos 4oner en 4ráctica la 1tili"aci'n de dis4ositi.os como el m1lt3metro análogo a4rendimos la forma de leerlo y mani41larlo6 no obstante con los materiales s1ministrados en este laboratorio 41dimos 4oner en 4ráctica el conce4to de s14erficies e51i4otenciales ya 51e estas al oo +1mano no son .isibles 4ero se sabe 51e estas eisten9

3. 4i#!io,rf •

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/a1l A9 Li4ler6 &ene !osca9 F3s>a 4ara la Cienc3ay la Lecnolog3a6 .ol1men %9 =e.erté6 arcelona6 200(9 -ndécima edici'n9 /earson d1caci'n6 !éico6 200(9 +tt4:BBMMM9sc+neiderelectric9com9coBdoc1mentsBe.entosBmemorias ornadasconectaB,eg1ridadB,eg1ridadelectrica94df +tt4:BBMMM9definicionabc9comBeconomiaBf1er"aelectromotri"94+4


INDICE 1. introd1cci'n ". obeti.os &. marco te'rico &.1 ley de co1lomb &." carga eléctrica &.& l3neas de cam4o eléctrico /. materiales 0. 4rocedimiento . Análisis de res1ltados 2. Concl1siones 3. ibliograf3a Aneo


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