CAMPO ELÉCTRICO LABO

8/18/2019 CAMPO ELÉCTRICO LABO

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INTRODUCCIÓN

Cualquier objeto cargado puede generar un campo eléctrico en torno al espacio que lo

rodea, así podemos decir que el campo eléctrico de una carga puntual Q en un

punto P distante r de la carga viene representado por un vector de módulo

2

1

4 o

Q E

r πξ = , dirección radial y sentido hacia afuera si la carga es positiva, y hacia la

carga si es negativa.

El estudio del campo eléctrico es de mucha importancia cuando se encaran los

problemas de alta tensión, la mayoría de los fenómenos de interés estn muy ligados

al campo eléctrico, en este laboratorio algunos de los aspectos teóricos sobre el

campo eléctrico sern demostrados en prctica.


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OBJETIVOS

!raficar las líneas equipotenciales en la vecindad de dos configuraciones de

carga "electrodos#.

Calcular la diferencial de potencial entre dos puntos.

Calcular la intensidad media del campo eléctrico.

Estudiar las características principales del campo eléctrico.


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MATERIALES

$uente de voltaje de % &.C.'.

(uego de electrodos de cobre.

Cubeta de vidrio, cucharadita de sal com)n y agua "a ras de la superficie#.

&oltímetro.


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Electrodo móvil e*plorador.

+lambres conectores.

FUNDAMENTO TEORICO

CAMPO ELCTRICO

egión del espacio en el que una carga eléctrica puntual sufre una fuer-a proporcionala la magnitud de aquella.

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i se simboli-a la carga con q, y la intensidad del campo eléctrico con E, entonces secumple que/

Esta definición indica que el campo no es directamente medible, sino a través demedición de la fuer-a actuante sobre alguna carga. 0a idea de campo eléctrico fuepropuesta por 1ichael $araday al demostrar el principio de inducción electromagnéticaen el a2o 3453.

Repre!e"taci#" $eométrica

0íneas de campo eléctrico correspondientes a una moneda con carga eléctrica positiva.

El campo eléctrico estático se lo representa como un campo vectorial, o como líneas de

campo. Las líneas de campo son ayuda para visualizar el campo y se trazan un un papelen dos dimensiones. Sin embargo suponemos ue e!isten estas lineas en en el espacio

tridimensional.

L%"ea! &e campo

3. on tangentes al campo.

6. + mayor concentración de líneas, mayor módulo. En el ejemplo de la moneda,

el campo es mayor en las cercanías de esta y disminuye a medida que nos

alejamos de ella.

"niendo los puntos en ue el campo eléctrico es igual #ormamos super#icies

euipotenciales

Líneas de campo tanto para una carga negativa$ como para una carga positiva

Di'ere"cia &e pote"cial

0a diferencia de potencial entre dos puntos "3 y 6# de un campo eléctrico es igual altrabajo que reali-a dicho unidad de carga positiva para transportarla desde el punto 3al punto 6.y dichos puntos

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Es independiente del camino recorrido por la carga "campo conservativo# y dependee*clusivamente del potencial de los puntos 3 y 6 en el campo7 se e*presa por lafórmula/

donde/ V 1 - V 2 es la diferencia de potencial E es la 8ntensidad de campo en

ne9ton:culombio r es la distancia en metros entre los puntos 3 y 6 8gual que elpotencial, en el istema 8nternacional de ;nidades la diferencia de potencial se mideen voltios.

PROCEDIMIENTO

() +rma el circuito de la figura 3. El voltímetro mide la diferencia de potencial

entre un punto del electrodo y el punto que se encuentra en la punta de prueba.

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Fi$*ra (

+) ;bique en forma definitiva los electrodos sobre el fondo de la cubeta de vidrio,antes de echar la solución electrolítica, preparada anteriormente en un

recipiente com)n.

,) Con el voltímetro mida la diferencia de potencial entre un punto del electrodo

y el punto e*tremo inferior del electrodo de prueba.

-) En cada una de las dos hojas de papel milimetrado trace un sistema de

coordenadas Velectrodo anillo ? Velectrodo placa

2) eleccione un numero de lineas equipotenciales por contruir, no menor de die-.


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3) Entonces el salto de potencial electrico entre y linea sera, en el caso de

seleccionar die- lineas por ejemplo/

1V 4 1Velectrodos , y en general

3@

1V 4 1Velectrodos , A / el numero de lineas

A

En el caso de tener un numero incomodo, redondee por el e*ceso o por

defecto a un valor cercano comodo.

(5) 'esplace la punta de prueba en la cubeta y determine puntos para los cuales

la lectura del voltímetro permanece.

(() ;na los puntos de igual potencila mediante tra-o continuo, habra usted

determinado cada uno de las superficies &6,&5,&B,&7D)

C6LCULOS 7 RESULTADOS

a

V > Potencial en el electrodo negativo "anillo#


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pV = Potencial en el electrodo negativo "placa#

V ∆ = 'iferencia de potencial entre los electrodos

allamos V ∆ seg)n las mediciones reali-adas

a pV V V ∆ = −

%4.4 &.4' 4.&V V V ∆ = − =

Entonces, los saltos de potencial entre líneas sern/

1

4.4 &.4&.4

1&V V V

−∆ = =

CUESTIONARIO

() Determi"e la ma$"it*& &el campo eléctrico e"tre la! l%"ea!e8*ipote"ciale!) 9El campo eléctrico e! *"i'orme: 9Por 8*é:


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;tili-amos la ecuación/

a bV V E d

−

=

Fodos los clculos de E estn medidos en (V mm

12

).* ).4&.2+

1. E

−= = 2)

).4 ).&&.2+

1. E

−= =

)4

).& 2.+&.2+

1. E

−= = 4

2.+ 2.2&.2+

1. E

−= =

+

2.2 2.&&.1)

1.

E −

= = +-2.& 1.+

&.2+

1.

E −

= =

-*

1.+ 1.2&.2+

1. E

−= = *

1.2 1.&&.1)

1., E

−

= =

,1&

1.& &.+&.2+

1. E

−= =

El campo eléctrico resulta ser uniforme, teóricamente cuando ms lejos se

encuentre del origen, el campo tiende a disminuir su intensidad podemos concluir

que a una mayor distancia se podr apreciar una disminución de E .

-) 9Por 8*é "*"ca !e cr*;a" la! l%"ea! e8*ipote"ciale!:

;na manera sencilla de e*plicar esto, es dndole una mejor forma a nuestra

ecuación/a bW W V

q

−= , de una manera general hagamos que la carga sea

despla-ada desde el infinito hasta un punto cercano a la carga, ya que en el

infinito el potencial es nulo la ecuación la tomar la forma siguiente/bW V

q−= de

la siguiente manera/ . p

E F d V E d

q q

− − ×= = = − , de esta ultima e*presión,

podemos deducir que en una distancia G d H el potencial tendr un )nico valor, de

esta manera comprobamos que cada línea equipotencial se dibuja a una

distancia determinada del causante del campo eléctrico y por lo tanto no pueden

cru-arse en ning)n momento.


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.) Si *!te& ima$i"ariame"te coloca *"a car$a &e pr*e > $.d > @

$.d cos e > @

Cos e > @ e > K@L

por lo tanto concluimos que las líneas de fuer-a forman un ngulo recto con

las líneas equipotenciales.

0) El tra


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Fomamos % de nuestros valores/

12

).* ).4&.2+

1. E

−= = 2)

).4 ).&&.2+

1. E

−= =

)4

).& 2.+

&.2+1. E

−= =

4

2.+ 2.2

&.2+1. E

−= =

+

2.2 2.&&.1)

1. E

−= = +-

2.& 1.+&.2+

1. E

−= =

allamos su promedio/ &.2) ( E V mm=

Con este valor calculamos σ /

2% '&.&4

1

x x

nσ

−= =

−

∑

Error aleatorio > ) ( 1nσ − > @.@M6

Error absoluto > Error relativo N Error instrumental

a E = @.@M6 N %&. 1.1'× > @.%MB

3) El error relatio &e la me&i&a &e E e!@

&.+-4

2.)

&.2)

x Error relativo

x

∆= = =

(5)9*é !eme?a";a &i'ere"cia ei!te e"tre *" campo eléctrico *"campo $raitatorio:

0a semejan-a que e*iste entre campo eléctrico y campo gravitatorio es que

ambos act)an sobre un punto que se encuentra en el espacio.

0a diferencia que e*iste entre campo eléctrico y campo y campo gravitatorio es

que en el primero la fuer-a eléctrica $ act)a sobre una carga de prueba

positiva en reposo situada en ese punto dividida por la magnitud de la carga de

prueba qo

E > $ "es decir est en función de la carga#

qo

En cambio en el campo gravitacional "g# la fuer-a gravitacional $ act)a sobre

una masa de prueba mo dividida por la masa de prueba.

g > $ "est en función de la masa#

mo


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CONCLUSIONES

El potencial es constante a través de estas superficies equipotenciales.

Fodo cuerpo electri-ado y en reposo crea a su alrededor un campo

electrosttico, este campo se representa mediante líneas de fuer-a que indican la

acción del campo sobre otras cargas eléctricas.

El campo electrosttico produce una fuer-a de naturale-a vectorial que depende

de la carga del que lo origina.

0as líneas equipotenciales depende de la geometría del electrodo y son

paralelas a su superficie.

+ través de cada punto del campo pasa una línea de fuer-a y una superficie

equipotencial mutuamente perpendiculares.

0a intensidad del campo eléctrico decrece en ra-ón inversa del cuadrado de la

distancia al centro electri-ado.

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