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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

LABORATORIO DE FISICA BASICA III

INFORME Nº 03

SEMESTRE: I/2017 Docente

Lic. René Moreira Calizaya

Estudiante 1

Miguel Ángel Almaraz Sánchez

Estudiante 2

Aide Lizeth Castillo Maidana

Estudiante 3

Grover Rodrigo Ojeda

Estudiante 4

Jhonnatan Vidaurre Garcia

Estudiante 5

Abigail Quispe Chavez

Grupo

4

Día

Miércoles

Horario

18:00 - 19:30

Cochabamba – Bolivia

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO RESUMEN En este experimento de laboratorio de física 3 buscamos la fuerza eléctrica en función del campo eléctrico y el valor de la carga de prueba de una placa metálica utilizando una serie de equipos que en conjunto nos ayudan a encontrar dicha carga Al comparar un modelo teórico con el experimental que deducimos por la tendencia lineal de los valores encontrados obtenemos la carga de prueba (q) con un error porcentual del 0.6% y un valor de correlación cercano al 1% por lo que se podrá decir que el experimento fue un éxito pese a los errores al momento de calibrar y tomar datos. OBJETIVOS Encontrar la fuerza eléctrica en función del campo eléctrico: F=F(E) Estimar el valor de la carga de prueba: q= (𝒒 ± 𝝈𝒒 ) [u]; E% FUNDAMENTO TEORICO Campo eléctrico: Es un campo físico que se representa, mediante un modelo que describe la interacción entre cuerpos y sistemas con propiedades de naturaleza eléctrica. Fuerza eléctrica: La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. +

∑ τ0

=𝑰𝟎 𝜶

𝑭𝒃 − 𝒌𝜽 = 𝑰𝟎 𝜶 𝜶≅𝟎 𝑭𝒃 − 𝒌𝜽 = 𝟎 𝑭=

𝒌𝜽 𝒃

𝑺 𝒔𝒊 𝜸 𝒆𝒔 𝒎𝒖𝒚 𝒑𝒆𝒒𝒖𝒆𝒏𝒐 𝑫 𝐭𝐚𝐧 𝜸 = 𝜸 𝑺 𝒌𝒔𝒊 ∴ 𝜽= → 𝑭𝒊 = 𝑬 = 𝒄𝒕𝒕𝒆 𝑫 𝟐𝒃𝑫 𝑬𝒊 = 𝑽𝒂𝒃 𝒊 𝐭𝐚𝐧 𝜸 =

MATERIALES Y MONTAJE EXPERIMENTAL Soporte de la balanza de torsión y un disco metálico con un material dieléctrico Condensador de placas paralelas Voltímetro electrostático laser cables fuente de alto voltaje Cinta métrica Dos resistencias de 100MΩ

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Lo primero que hicimos es armar el soporte con el láser conectando a la toma de corriente 2. luego armamos y calibramos la balanza de torsión para que este en equilibrio y también añadimos un recipiente lleno de agua para que amortigüe la oscilación que pueda tener y lo pusimos en un punto de referencia. 3. Lo siguiente fue armar el circuito eléctrico conectando los cables al voltímetro, fuente, capacitor de placas y las resistencias.

4. Después que están armados todos los equipos apuntamos con el láser al espejo que se encuentra en la balanza de torsión tratando de apuntar hacia la pizarra. 5. Encendemos la fuente y cargamos la placa negativamente para eso tocamos con un cable de tierra al lado positivo de la placa metálica y a continuación marcamos un punto de referencia en la pizarra y marcamos líneas cada 500 voltios hasta tener varios valores. 6. Y finalmente tomamos mediadas de la distancia del pizarrón a la balanza de torsión, la distancia de las placas paralelas, distancia del eje al centro de la placa metálica.

REGISTRO DE DATOS 1. Distancia del espejo hacia la pizarra 𝐃 = (𝟏𝟏. 𝟑𝟖𝟐 ± 𝟎. 𝟎𝟎𝟏)[𝐦]; 𝐄% = 𝟎. 𝟎𝟎𝟖% 2. Distancia del eje al dentro del disco metálico 𝐛 = (𝟎. 𝟏𝟐𝟗 ± 𝟎. 𝟎𝟎𝟏)[𝐦]; 𝑬% = 𝟎. 𝟖% 3. distancia del condensador de placas paralelas 𝐝 = (𝟎. 𝟎𝟓𝟑 ± 𝟎. 𝟎𝟎𝟏)[𝐦]; 𝐄% = 𝟐% 4. constante elástica de torsión 𝒌𝒈 ∗ 𝒎𝟐 𝒌 = (𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟎𝟐 ± 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟎𝟓) [ ] ; 𝑬% = 𝟎. 𝟗𝟗% 𝒔𝟐 𝑽𝒂𝒃

𝐒[𝒎]

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

0.21 0.402 0.51 0.666 0.796 0.896 1.006 1.126 1.293 1.384

ANALISIS DE DATOS 𝑽 𝑬[ ] 𝒎 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

𝑬𝒊 = 𝑽𝒂𝒃 𝒊 𝒌𝒔𝒊

𝑭𝒊 = 𝟐𝒃𝑫

F[N] 0,0000358991962 0,0000687213184 0,0000871837622 0,0001138517365 0,0001360750485 0,0001531699038 0,0001719742447 0,0001924880711 0,0002210364795 0,0002365927978

0.00025

0.0002

F[N]

0.00015

0.0001

0.00005

0

0

1000

2000

3000

4000

5000

𝑬[𝑽/𝒎]

F=A+BE MODELO EXPERIMENTAL

M.M.C.

A= 0,0000002579768867 B= 0,00000004352039353

r = 0,9979448467

∑ 𝑑𝑖2 = ∑ 𝑦 2 + 𝑁𝐴2 + 𝐵2 ∑ 𝑥 2 − 2𝐴 ∑ 𝑦 − 2𝐵 ∑ 𝑥𝑦 + 2𝐴𝐵 ∑ 𝑥 ∑ 𝑑𝑖2 = 1.6106242142 × 10−10 2

2

∆= N ∑ 𝑥 + (∑ 𝑥) = 2318750000

6000

2

σ2

=

∑ 𝑑𝑖

𝑁−2

= 2.013280267 × 10−11

𝜎2

σ𝐴 = √ ∆ ∑ 𝑥2 = 1.046985937 × 10−6

𝜎2

σ𝐵 = √ ∆ 𝑁 = 2.946626939 × 10−10

Comparando modelos (teórico y experimental) F= qE modelo teórico F = A + BE modelo experimental q=B 𝝈𝒒 = 𝝈𝑩 𝒒 = (𝟒𝟑𝟓. 𝟐 ± 𝟐. 𝟗) × 𝟏𝟎−𝟏𝟎 [𝑪]𝑬% = 𝟎. 𝟕% RESULTADOS  

la fuerza eléctrica en función al campo eléctrico es: F=A+BE El valor carga q es:

𝒒 = (𝟒𝟑𝟓. 𝟐 ± 𝟐. 𝟗) × 𝟏𝟎−𝟏𝟎 [𝑪]𝑬% = 𝟎. 𝟕% CONCLUSIONES 

Una vez realizado el experimento campo y potencial eléctrico obtuvimos un valor de 0.7% por lo que se puede decir que las medidas son confiables.



La diferencia de potencial genera un campo eléctrico que afecta a la carga de una placa cagada negativamente que es atraída por el lado positivo del condensador de placas paralelas y así encontramos el valor de su carga según las marcas que generaban cada 500 voltios por lo demostramos que cumple el modelo experimental con el teórico.