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EXPERIENCIA No 4Error: Reference source not found Superficies equipotenciales

SUPERFICIES EQUISPOTENCIALES Cantillo, Joiner.. Ingeniería Industrial.

Física de campos, Grupo BD, Universidad de la Costa. Núñez Pérez Bernardo 18/septiembre/2020 RESUMEN El siguiente es un informe de laboratorio que tiene como tema de estudio de las superficies equipotenciales, usando simuladores de cargas eléctricas que se indica en la figura, contiene los elementos básicos para estudiar las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales. El experimento consiste en comportamiento se observa tomando varias medidas del potencial en diferentes puntos que son afectados por el campo generado por la carga. En el segundo experimento realizamos el mismo procedimiento del primero con la diferencia que en este experimento son dos cargas puntuales una positiva y la otra negativa, y del cual también obtuvimos una serie de datos en diferentes puntos. En el tercero se utilizó una carga puntual y paralela a ella una placa metálica que hacían el papel de masas puntuales cargadas positivas y negativamente respectivamente, de ellos también se tomaron datos para observar el comportamiento de una con respecto a la otra. El comportamiento de las líneas equipotenciales en cada experimento se observa cuando se hace una representación gráfica de cada proceso. Palabras claves: carga, graficas ,equipotenciales.

ABSTRACT The following is a laboratory report whose theme is the study of equipotential surfaces, using electric charge simulators indicated in the figure, it contains the basic elements to study electric field lines and equipotential surfaces. The experiment consists of behavior is observed by taking various measurements of the potential at different points that are affected by the field generated by the charge. In the second experiment we carried out the same procedure as the first one with the difference that in this experiment there are two point charges, one positive and the other negative, and from which we also obtained a series of data at different points. In the third, a point charge was used and parallel to it a metallic plate that played the role of positive and negatively charged point masses respectively, data were also taken from them to observe the behavior of one with respect to the other. The behavior of the equipotential lines in each experiment is observed when a graphical representation of each process is made.

EXPERIENCIA No 4 Superficies equipotenciales

Keywords: load, graphs, equipotentials. 1. INTRODUCCIÓN Cuando se mide el potencial eléctrico de un sistema experimental, habrá una serie de puntos de dicho espacio en los cuales el potencial adquiera el mismo valor, creando entonces figuras geométricas que se forman a partir de la sucesión de puntos donde el potencial del campo no varía es entonces dichas figuras las que son conocidas como líneas o superficies equipotenciales. Es importante destacar que las líneas equipotenciales van a ser perpendiculares a las líneas que forma el campo eléctrico y de esas figuras geométricas van a tener la forma del objeto al cual representan.

LÍNEAS EQUISPOTENCIALES. Las líneas equipotenciales son como las líneas de contorno de un mapa que tuviera trazada las líneas de igual altitud. En este caso la "altitud" es el potencia eléctrico o voltaje. Las líneas equipotenciales son siempre perpendiculares al campo eléctrico. En tres dimensiones esas líneas forman superficies equipotenciales. El movimiento a lo largo de una superficie equipotencial no realiza trabajo, porque ese movimiento es siempre perpendicular al campo eléctrico.

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2. MARCO TEÓRICO SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES Las superficies equipotenciales son aquellas en las que el potencial toma un valor constante. Por ejemplo, las superficies equipotenciales creadas por cargas puntuales son esferas concéntricas centradas en la carga, como se deduce de la definición de potencial (r = cte.)

CARGA PUNTUAL Potencial eléctrico de una carga puntual está dada por: V =k Qr=Q4 π ε0r De modo que el radio r determina el potencial. Por lo tanto, las líneas equipotenciales son círculos y la superficie de una esfera centrada sobre la carga es una superficie equipotencial. Las líneas discontinuas ilustran la escala del voltaje a iguales incrementos. Con incrementos lineales de r las líneas equipotenciales se van separando cada vez más

3. METODOLOGÍA Figura 2: Superficies equipotenciales y líneas de campo creadas por una carga puntual positiva (a) y otra negativa(b).

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3.1 1. Ingrese a la página Web: https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-andfields/latest/charges- and-fields_es.html

3.Tomar el metro y medir la distancia entre la carga y la línea equipotencial para cada una de los puntos.

Allí encontrará el simulador de cargas eléctricas que se indica en la figura adjunta. Familiarícese con él. Observe que contiene los elementos básicos para estudiar las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales. Las cargas puntuales poseen un valor fijo, en la parte derecha se encuentran instrumentos para medir distancia y voltaje. Arrastre y deslice cada uno de los elementos, “juegue” con los deslizadores para comprender su uso. Tenga en cuenta que el simulador también muestra la dirección del campo eléctrico para una carga puntual.

Imagen 2: Interfax de la experiencia.

4. Resultados

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V(v) 39,02 20,12 11,14 6,72 3,304

ࢗ૚ୀା૚࢔ࢉ d(cm) 21,6 40 63,1 88,77 124,6

d(m) 0,216 0,4 0,631 0,887 1,246

E(V/m) 180,6 50,3 17,7 7,6 2,7

Tabla 1: Datos con respecto a la carga(+).X   V(v) d(cm) d(m) E(V/m) -40,64 20,7 0,207 -196,3 -18,35  43,1 0,431 -42,6  -9,006 73,4 0,734 -12,3  -5,1 102,1 1,021 -5  -2,55 135,7 1,357 -1,9 Imagen 1 : Interfax de la experiencia.

Realizar la configuración del dipolo eléctrico e indicar voltaje y grilla, como se muestra en la figura. 2.Tomar el sensor equipotencial y colocarlo 5 puntos cerca de la carga positiva y 5 puntos cerca de la carga negativa, dar clic en lápiz, anotar los valores del voltaje medido con el sensor

tabla 2: Datos con respecto a la carga(-)..

4.3 Cálculos

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Los cálculos necesarios para realizar esta experiencia son: Conversión de unidades, dado que el simulador nos proporciona la distancia en cm y el sistema internacional de medida viene dado por m. para realizar la conversión se utiliza la siguiente formula: xcm∗1 m =xm 100 cm Luego se procedió a aplicar la fórmula del campo eléctrico con respecto al voltaje, dicha fórmula está dada de la siguiente manera:

Gráfico 2: voltaje – distancia, tabla 2 En las dos graficas que presentamos se puede aprecias que en la grafica 1 el voltajes aumenta a medida que cada vez acercamos a la carga mientras que en la grafica 2 el voltaje aumenta a medida que la carga se aleja.

4.4 Graficas

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Figura 1: Ubicación de las fuerzas formando un dipolo eléctrico.

Grafica 1: voltaje – distancia, tabla 1

Figura 2: Ubicación de las superficies equipotenciales y medición del voltaje en el mismo.

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Figura 3: medición de la distancia de las superficies equipotenciales. 5

Conclusiones de la experiencia

En conclusión podemos decir que al verificar el concepto de superficies equipo medio de tres montajes diferentes se puede decir que hubo un alto porcentaje de certeza en las medidas a pesar de los errores por causas de montaje. Basándonos en los resultados obtenidos del podemos decir que queda verificado que el potencial en una superficie afectada por un campo eléctrico es constante. En una superficie equipotencial el valor un potencial, aumenta a medida que se acerca a una carga negativa y disminuye a medida que se aleja de ella; ;disminuye a medida que se acerca a la carga positiva y aumenta a medida que se aleja. Toda superficie equipotencial es generada

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REFERENCIAS

[1] https://www.fisicapractica.com/fuerzaelectrica.php [2]https://phet.colorado.edu/sims/html/coulom bs-law/latest/coulombs-law_es.html [3] Raymond A. Serway y Chris Vuille, Fundamentos de Física Novena edición, Vol. 2 [4] Wilson, J. B. (2003). Física. En J. B. Wilson, Física , México: Pearson. [5] Instruction Manual and Experiment Guide for the PASCO scientific Model ES9080.

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