Practica 2

LABORATORIO DE FISICA C Msc. RICHARD PILOZO

OBJETIVOS Demostrar que en el interior de un conductor el campo

eléctrico es nulo.

Observar para diferentes distribuciones de carga le corresponde líneas de campos eléctricos.

Determinar para diferentes distribuciones de carga las correspondientes superficies equipotenciales.

Verificar que las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico.

RESUMEN

En la práctica se demostró que dentro de un conductor el campo eléctrico es cero se lo logro con el generador de van de Graaf y cerca de un electroscopio que es de saber que encendido se preces encía carga eléctrica y por ende campo eléctrico pero puesto en una jaula metálica se puede notar que hay carga eléctrica por tanto en el interior de un conductor eléctrico no hay campo eléctrico.

Con la ayuda del retroproyector y cubeta de acrílico el cual dentro de él se puso piezas metálicas cargados eléctricamente con diferente carga eléctrica y granillos de madera se logró observar las líneas de campos eléctricos.

Por medio de un circuito eléctrico de un generador de voltaje voltímetro y un acrílico contenedor de agua y piezas metálicas con cargas eléctricas se pudo verificar las superficies equipotenciales son perpendiculares al campo todo en en la línea fue todo el mismo potencial.

Introducción

pág. 1 ENRIQUE ANCHUNDIA GUERRERO


Un Campo eléctrico, es la región del espacio donde se pone de manifiesto los fenómenos eléctricos. Se representa por E y es de naturaleza vectorial. En el Sistema Internacional de unidades el campo eléctrico se mide en newton/culombio (N/C).

La región del espacio situada en las proximidades de un cuerpo cargado posee unas propiedades especiales. Si se coloca en cualquier punto de dicha región una carga eléctrica de prueba, se observa que se encuentra sometida a la acción de una fuerza. Este hecho se expresa diciendo que el cuerpo cargado ha creado un campo eléctrico. La intensidad de campo eléctrico en un punto se define como la fuerza que actúa sobre la unidad de carga situada en él. Si E es la intensidad de campo, sobre una carga Q actuará una fuerza

(1) F = Q · E

La dirección del campo eléctrico en cualquier punto viene dada por la de la fuerza que actúa sobre una carga positiva unidad colocada en dicho punto.

Las líneas de fuerza en un campo eléctrico están trazadas de modo que son, en todos sus puntos, tangentes a la dirección del campo, y su sentido positivo se considera que es el que partiendo de las cargas positivas termina en las negativas.

La intensidad de un campo eléctrico creado por varias cargas se obtiene sumando vectorialmente las intensidades de los campos creados por cada carga de forma individual.



Las líneas de fuerza eléctricas indican la dirección y el sentido en que se movería una carga de prueba positiva si se situara en un campo eléctrico. El diagrama de la izquierda muestra las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas positivas. Una carga de prueba positiva sería repelida por ambas. El diagrama de la derecha muestra las líneas de fuerza de un campo eléctrico creado por dos cargas de signo opuesto. Una carga de prueba positiva sería atraída por la carga negativa y repelida por la positiva.

Potencial eléctrico de un punto cualquiera en el espacio se define como la energía potencial eléctrica por unidad de carga.

Diferencia de potencial, también llamada tensión eléctrica, es el trabajo necesario para desplazar una carga positiva unidad de un punto a otro en el interior de un campo eléctrico; en realidad se habla de diferencia de potencial entre ambos puntos (VA - VB). La unidad de diferencia de potencial es el voltio (V).

Un generador de corriente eléctrica permite mantener una diferencia de potencial constante y, en consecuencia, una corriente eléctrica permanente entre los extremos de un



conductor. Sin embargo, para una determinada diferencia de potencial, los distintos conductores difieren entre sí en el valor de la intensidad de corriente obtenida, aunque el campo eléctrico sea el mismo. Existe una relación de proporcionalidad, dada por la ley de Ohm, entre la diferencia de potencial entre los extremos de un conductor y la intensidad que lo recorre La constante de proporcionalidad se denomina resistencia del conductor y su valor depende de su naturaleza, de sus dimensiones geométricas y de las condiciones físicas, especialmente de la temperatura.

La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito se mide con un voltímetro, instrumento que se coloca siempre en derivación entre los puntos del circuito cuya diferencia de potencial se quiere medir.

La diferencia de potencial V entre dos puntos donde existe un campo eléctrico uniforme es:

(2) V = E d [ v ]

Electroscopio, dispositivo que sirve para detectar y medir la carga eléctrica de un objeto

El electroscopio más sencillo está compuesto por dos conductores ligeros suspendidos en un contenedor de vidrio u otro material aislante. Los dos conductores están conectados a un tercer conductor que se halla fuera del recipiente. Cuando se acerca un cuerpo cargado al conductor exterior, los conductores del interior se cargan y se repelen. Midiendo la distancia a la que se separan estos conductores se puede calcular la cantidad de carga del cuerpo.



Pueden utilizarse tres métodos para cargar eléctricamente un objeto: 1) contacto con otro objeto de distinto material (como por ejemplo, ámbar y piel) seguido por separación; 2) contacto con otro cuerpo cargado; 3) inducción.

El Van de Graaff. Consiste en un terminal de alta tensión formado por una esfera metálica hueca montada en la parte superior de una columna aislante. Una correa continua de material dieléctrico, como algodón impregnado de caucho, se mueve desde una polea situada en la base de la columna hasta otra situada en el interior de ésta. Mediante una tensión eléctrica de unos 50.000 voltios se emiten electrones desde un peine metálico de púas afiladas, paralelo a la correa móvil. La correa transporta las cargas hasta el interior de ésta, donde son retiradas por otros peines y llevadas a la superficie de la esfera. A medida que la correa va recogiendo cargas y las transporta hasta la esfera, se crea una diferencia de potencial de hasta 5 millones de voltios.

Superficie equipotencial, lugar geométrico de los puntos de un campo de fuerza que tienen el mismo potencial.

Los campos de fuerza se pueden representar gráficamente por las superficies equipotenciales o por las líneas de fuerza. Las superficies equipotenciales en un campo creado por una única masa o una única carga eléctrica son superficies



esféricas concéntricas con la masa o la carga, respectivamente. Estas superficies se suelen representar a intervalos fijos de diferencia de potencial, de modo que su mayor o menor proximidad indicará una mayor o menor intensidad de campo.

La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de una superficie equipotencial es nula. Así, si desplazamos una masa, en el caso del campo gravitatorio, o una carga, en un campo eléctrico, a lo largo de una superficie equipotencial, el trabajo realizado es nulo. En consecuencia, si el trabajo es nulo, la fuerza y el desplazamiento deben ser perpendiculares, y como el vector fuerza tiene siempre la misma dirección que el vector campo y el vector desplazamiento es siempre tangente a la superficie equipotencial, se llega a la conclusión de que, en todo punto de una superficie equipotencial, el vector campo es perpendicular a la misma, y que las superficies equipotenciales y las líneas de fuerza se cortan siempre perpendicularmente.

Procedimiento experimental

Materiales usados

Generador de van de Graaf

Jaula metálica

Electroscopio



Retroproyector

Cubeta de acrílico

Juego de piezas metálicas

Aceite y granitos de madera

1. Se demostró que en el interior de un conductor el campo eléctrico es nulo

Una vez ya encendido el generador de van de Graaf se acerca el electroscopio el cual la aguja de este se levantara esto se evidencia que hay carga y por ende hay campo eléctrico. Se anota las observaciones en la práctica.

Luego al electroscopio se le pone una jaula metálica encendido el generador de van de Graaf se notara que la aguja no se levantara es decir no hay carga y por tanto se podrá concluir que dentro de un conductor el campo eléctrico es nulo. Se anota las observaciones en la práctica.

2. Se Observan las líneas de campos eléctricos Se coloca una cubeta de acrílico en el retroproyector se llena con aceite hasta cubrir la base y se echan granillos de madera.

Luego se disponen dos conectores alrededor de la cubeta para poder ajustar a piezas metálicas quienes recibirán carga de signos diferente. Se podrá apreciar con los granillos de madera las líneas de campo eléctrico.Se anota las observaciones en la práctica.

3. Superficies equipotenciales A

Se realiza el siguiente circuito eléctrico donde se dispone un generador de voltaje una cubeta llena de agua piezas metálicas y vultimetros.



Generador de voltaje Voltímetro

Cubeta de acrílico llena de agua

Se toca con la varilla metálica conectada al voltímetro y se le da la forma para que el voltimetro marca constante la forma es una línea recta en la que se encuentra la misma intensidad.

RESULTADO

Observación del electroscopio cuando se acerca el generador de van de GraaffLa aguja del electroscopio al acercarse al generador se levanta Observación del electroscopio cuando se acerca el generador de van de Graaff cubierto con la jaula metalica.La aguja del electroscopio no se levanta al acercarse al generador de van de Graaff.

DISCUSIÓN pág. 8 ENRIQUE ANCHUNDIA GUERRERO

+

-

+ 5v

+ -


a) ¿Por que la aguja del electroscopio se levanta al acercarse al generador de van de Graaf?. Debido que al encender el generador de van de Graaf la esfera metálica grande y pequeña se cargan y hay un flujo de cargas eléctricas que viaja de una a otra por esa razón las chispas. El electroscopio al tener cerca la carga eléctrica de signo contrario la aguja se siente atraída. Es decir al saber que hay carga entonces hay campo eléctrico

b) ¿ Por que la aguja del electroscopio no se levanta al acercarse al generador de van de Graaf cuando se encuentra dentro de la jaula metálica.?Al tener el electroscopio en una jaula metálica es como tener una carga eléctrica dentro de un conductor y se puede notar que no se mueve es decir

c) ¿Por qué las líneas de campo eléctrico son perpendicualres a las superficies equipotenciales?.se acercan. Los electrones se alejan lo mas que puedan según el material

CONCLUSIONES Dentro de un conductor eléctrico el campo

eléctrico es cero

Al tener cargas eléctricas hay campo eléctrico

Las superficies equipotenciales son perpendiculares a las líneas de campo eléctrico

En una línea equipotencial esta todo al mismo potencial es igual al preguntarse porque los pájaros se paran en cables de alta tensión es debido que las dos patas de ellos estan en el mismo cable pero si acoso se paran de una pata tocan otro cable el



pájaro recibirá la carga eléctrica que tenga estos cables

REFERENCIA

- Microsoft ® Encarta ® 2009.- Guía de laboratorio de física C revisión III, Espol ICF


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