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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS LABORATORIO FISICA III PROFESOR: MARTIN CALVO CHIA TURNO: MARTES 12-2 PM

INTEGRANTES

ALTES NOLASCO LUZ MELZI ALVARADO GALINDO BERI

15160068

AYLAS BARRANCA, MELISSA DESSIRE

15140102

GUERRERO CASARIEGO DINA MONTELLANOS LLAMOCA DANIEL

15200174

SARAVIA TORRES MIGUEL ANGEL

15160119

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INDICE

I.

Objetivos

2

II.

Materiales

3

III.

Principios teóricos

5

IV.

Procedimiento

8

V.

Cuestionario

11

VI. Conclusiones

16

VII. Recomendaciones

17

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OBJETIVOS  Trazar en hojas milimetradas las superficies equipotenciales.  Calcular la intensidad del campo eléctrico.

 Establecer las relaciones que tienen las líneas de campo y los campos eléctricos con las superficies equipotenciales.

 Representar las líneas equipotenciales para una configuración de cargas eléctricas.

MATERIALES: CUBETA DE VIDRIO

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FUENTE DE VOLTAJE DE CD

VOLTÍMETRO

ELECTRODOS DE COBRE

1 PUNTA DE PRUEBA

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SAL

2 PAPEL MILIMETRADO

PRINCIPIOS TEORICOS 1. Campo eléctrico El campo eléctrico es la zona del espacio donde cargas eléctricas ejercen su influencia. Es decir que cada carga eléctrica con su presencia modifica las propiedades del espacio que la rodea.

- Intensidad de campo eléctrico Definición: Se llama intensidad de campo eléctrico en un punto al valor de la fuerza resultante de origen eléctrico que actúa sobre una carga puntual dividido el

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS valor de la carga (carga exploradora, elemental o testigo) colocada en dicho punto.

Consideraciones: Por lo tanto el campo eléctrico será una magnitud vectorial cuyas características son:

a) Su dirección será la misma que la del vector fuerza b) Tendrá el mismo sentido de la fuerza dado que se obtiene de dividir por un escalar positivo c) Su módulo será igual al cociente entre el módulo de la fuerza resultante y la carga sobre la cual se aplica dicha fuerza.

E=F/qo d) Se ubica a partir del punto en donde se colocó la carga exploradora positiva

e) El valor de la carga exploradora qo deberá ser muy pequeña para que no altere el valor del campo y siempre se considera positiva. Vectorialmente se puede expresar como lo que nos estaría indicando dado que es un producto de un escalar por un vector que el sentido del campo depende del signo de la carga, si ésta es positiva ambos vectores tendrán el mismo sentido y se es negativa, serán de sentidos contrarios.

Unidad de campo eléctrico

Dado que el campo eléctrico resulta del cociente entre una fuerza y una carga su unidad será la unidad de fuerza sobre la unidad de carga que en el sistema

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS S.I. (Sistema Internacional) es un Newton (N) dividido por un Coulomb (C) o sea N/C.

Campo creado por una Carga Puntual Como el campo eléctrico tiene la expresión general de

E=

F q

y por la ley de

Coulomb entonces:

Por lo tanto el valor del campo es directamente proporcional a la carga que lo genera e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la carga puntual y el punto considerado. En cuanto a la dirección y sentido del campo será como sigue: La dirección es la definida por la carga y el punto considerado y el sentido será alejándose de la carga generadora cuanto esta es positiva y apuntando hacia la carga cuando la misma es negativa.

2. Diferencia de Potencial Eléctrico

Si dos puntos de un campo eléctrico poseen distinto potencial eléctrico, entre ambos puntos existe lo que se denomina una diferencia de potencial o tensión, ΔV. Este valor se encuentra íntimamente relacionado con el trabajo eléctrico. Por definición, el trabajo que debe realizar un campo eléctrico para trasladar una carga q desde un punto A a otro B dentro del campo se obtiene por medio de la siguiente expresión:

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We(A→B)=−(EpB − EpA) = EpA – EpB Si aplicamos la definición de potencial eléctrico, obtenemos que:

We(A→B) = EpA−EpB = q⋅VA − q⋅VB = q⋅(VA−VB) La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos A y B de un campo eléctrico es el opuesto del trabajo realizado por el campo eléctrico para trasladar una unidad de carga positiva desde el punto A al B.

∆V= VB − VA = −We (A→B)q

PROCEDIMIENTO Cabe notar que no existe instrumento alguno que permita medir la intensidad del campo eléctrico en las vecindades de un sistema de conductores cargadas eléctricamente colocados en el espacio libre. Sin embargo, si los conductores están en un líquido conductor, el campo eléctrico establecerá pequeñas corrientes en este medio, las que se pueden usar para tal fin.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS 1. Arma el circuito del esquema. El voltímetro mide la diferencia de potencial entre un punto del electrodo y el punto que se encuentra en la punta de prueba.

2. Ubique en forma definitiva los electrodos sobre el fondo de la cubeta de vidrio, ates de echar la solución electrolítica, preparada previamente en un recipiente común.}

3. Con el voltímetro mida la diferencia de potencial entre un punto del electrodo y el punto extremo inferior del electrodo de prueba. 4. En cada una de dos hojas de papel milimetrado trace un sistema de coordenadas XY, ubicando el origen en la parte central de la hoja. Dibuje el contorno de cada electrodo en las posiciones que quedarán definitivamente en la cubeta. 5. Sitúe una de las hojas de papel milimetrado debajo de la cubeta de vidrio. Esta servirá para hacer las lecturas de los puntos de igual potencial que irá anotando en el otro papel.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS 6.

7. Eche la solución electrolítica en el recipiente fuente de vidrio. 8. Sin hacer contacto con los electrodos mida la diferencia de potencial entre ellos acercando el electrodo de prueba a cada uno de los otros dos casi por contacto y tomando nota de las lecturas del voltímetro.( Variacion de voltaje entre los electrodos) ∆ V electrodos =V electrodo anillo −V electrodo placa

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9. Desplace la punta de prueba en la cubeta y determine puntos para los cuales las lectura del voltímetro permanece constante (mínimo 5 puntos por cada superficie equipotencial). Anote lo observado y represente estos puntos en su hoja de papel milimetrado auxiliar. 10. Seleccione 5 lineal equipotenciales (dos en los extremos uno en el centro) 11. Determine la magnitud del campo eléctrico para cada región usando la ecuación:

E=

V B−V A d

12. Una los puntos de igual potencial mediante trazo continuo, habrá usted determinado cada uno de las superficies: V2, V3, V4, V5,…

CUESTIONARIO 1. Determine la magnitud del campo eléctrico entre las líneas equipotenciales. ¿El campo eléctrico es uniforme? ¿Por qué? Un campo eléctrico uniforme tiene el mismo valor y la misma dirección en todos los puntos de la región. Un campo eléctrico uniforme se obtiene

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS con 2 placas paralelas cargadas de diferente signo tal que las líneas de campo no cambian. En el experimento, la magnitud del campo eléctrico no es uniforme porque las líneas de campo no tienen la misma dirección.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS 2. En su gráfica, dibuje algunas líneas equipotenciales para el

sistema

de

electrodos

que

utilizó

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3. ¿Cómo serían las líneas equipotenciales si los electrodos fueran de diferentes formas? Como vemos en nuestra gráfica, las líneas equipotenciales se ajustan a la geometría del electrodo. La placa recta tiene líneas equipotenciales son más rectas a comparación del electrodo circular, donde podemos ver que mientras nos acercamos a dicho electrodo, las líneas equipotenciales se curvan más.

4. ¿Por qué nunca se cruzan las líneas equipotenciales? Porque las líneas equipotenciales deben ser perpendiculares a las líneas de campo.

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5. Si Ud. Imaginariamente coloca una carga de prueba en una corriente electrolítica ¿Cuál será su camino de recorrido? El movimiento de la carga iría de una línea equipotencial a otra y su camino sería paralelo a la línea de campo

6. ¿Por qué las líneas de fuerza deben formar un ángulo recto con las líneas equipotenciales cuando las cruzan? Las líneas de fuerza salen de una carga positiva y llegan a una carga negativa. Cuando uno transporta una carga sobre una línea equipotencial, al no haber diferencia de potencial, se deduce que no es necesario realizar trabajo para mover la carga sobre dicha superficie. Y como el trabajo es cero, las líneas de fuerza deben ser perpendiculares a las líneas equipotenciales.

7. El trabajo realizado para transportar la unidad de carga de un electrodo a otro es: El trabajo realizado por el agente externo sobre una carga entre los electrodos en cualquier trayectoria y misma dirección será la misma magnitud. Por definición de trabajo, tenemos: V +¿=W ab Según la ecuación (¿ ¿ b−V a )q ¿ ¿ Como el E = campo eléctrico uniforme. Es que se cumple la formula anterior. Reemplazando datos: →W ab=( 13.8−2 ) ×1.6 × 10−19=1.888 ×10−18 J

8. Siendo

E=

V B−V A d

, el error absoluto de E es:

E=8.429

Es=0.0005 σ =1.04 , E A =2.16 ∆ E=2.165 9. El error relativo de la medida de E es:

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∆E =0.2569 E

10. ¿Qué semejanza y diferencia existe entre un campo eléctrico y un campo gravitatorio? -

Diferencias: Campo Eléctrico: se presenta sólo en cuerpos cargados eléctricamente, si un cuerpo no tiene carga, este no genera campo eléctrico. Campo Gravitatorio: Un cuerpo cualquiera necesariamente genera campo gravitatorio, aunque este no se pueda percibir en cuerpos de masa pequeña.

-

Semejanzas: Campo Eléctrico: El campo eléctrico es conservativo, el trabajo realizado por un agente externo para trasladar una carga de prueba de un punto a otro no depende de la trayectoria recorrida, sino solamente de las posiciones inicial y final. Si colocamos una carga de prueba dentro del campo eléctrico, esta experimenta una fuerza (de atracción o repulsión). El campo eléctrico puede representarse mediante líneas de fuerza saliendo de la fuente que lo genera (si tiene carga positiva); o entrando (si la carga es negativa) Campo Gravitatorio: También es conservativo. El W para mover una masa de prueba solo depende de las posiciones inicial y final. Si colocamos una masa de prueba dentro del campo gravitatorio (en un punto donde el campo no es nulo), esta también experimenta una fuerza, pero en este caso siempre es de atracción. El campo gravitatorio puede representarse mediante líneas de fuerza.

11.Si el potencial eléctrico es constante a través de una determinada región del espacio. ¿Qué puede decirse acerca del campo eléctrico en la misma?. Explique. Si el potencial es constante en una región dada del espacio, su derivada será cero en cualquier dirección que se elija. Esto implica que el gradiente de dicho potencial es cero, y por tanto el campo es también cero.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS E = − ∇φ

CONCLUSIONES 

El potencial eléctrico aumenta en el electrodo positivo y disminuye en el electrodo negativo.



Las líneas equipotenciales no se cruzan ya que un punto no puede tener diferentes potenciales en un mismo momento.



Las líneas equipotenciales tienden a curvearse según la forma del electrodo.



Las líneas equipotenciales son perpendiculares al campo eléctrico.



Cada línea equipotencial indica una diferencia de potencial diferente.



Existe una simetría respecto a la horizontal de las líneas equipotenciales

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RECOMENDACIONES 

Verificar que el sistema tenga la suficiente cantidad de agua y sal para dar un correcto medio donde se conducirá la electricidad.



Tomar una línea de referencia para ubicar correctamente los puntos de las líneas equipotenciales.



Fijarnos la polaridad adecuada esto nos ayudara a que el circuito este correcto.