ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMTICAS

DEPARTAMENTO DE FSICA

LABORATORIO DE FSICA C

PRACTICA N 3 CAMPO ELCTRICO

OBJETIVOS

Establecer la existencia de las lneas de campo para diferentes configuraciones de carga.

Verificar el blindaje (aislamiento) elctrico de un conductor ubicado en el seno de un campo elctrico,

Comprobar que el campo elctrico y la carga en el interior de un conductor es cero.

Evidenciar, localizar y explicar aspectos relacionados a superficies equipotenciales en alguna distribucin de carga.

FUNDAMENTO TERICO

Un campo elctrico es aquel que existe en el espacio a causa de cualquier carga o grupo de

cargas. Decimos, entonces, que la fuerza sobre otro objeto cargado se debe al campo

elctrico presente en el lugar. El campo elctrico, E, de cualquier punto en el espacio,

debido a una o ms cargas, se define como la fuerza por unidad de carga que actuara sobre

una carga de prueba q colocada en ese punto:

[ ]

Los campos elctricos se representan mediante lneas de campo elctrico que inician en

cargas positivas y terminan en cargas negativas. Su direccin indica la direccin de la fuerza

que habra en una carga de prueba positiva colocada en el lugar. Las lneas se pueden trazar

de tal manera que su nmero por unidad de rea sea proporcional a la magnitud de E. El

campo elctrico esttico dentro de un buen conductor es cero, y las lneas de campo elctrico

inmediatamente fuera de un conductor cargado son perpendiculares a su superficie.

El potencial elctrico de un punto cualquiera en el espacio se define como la energa

potencial elctrica por unidad de carga. La diferencia de potencial elctrico entre dos

puntos cualesquiera se define como el trabajo necesario para que una fuerza externa mueva

una carga elctrica de 1 C entre los dos puntos. La diferencia de potencial se mide en voltios

(1 V = 1 J/C) y tambin se le llama voltaje.

La diferencia de potencial V entre dos puntos donde existe un campo elctrico E uniforme

es:

V = E d [V]

Donde d es la distancia entre los dos puntos.

Una lnea equipotencial, o superficie equipotencial, est toda al mismo potencial, y es

perpendicular al campo elctrico en todos sus puntos. A continuacin se muestra superficies

equipotenciales.

MATERIALES Y EQUIPOS

Generador de Van de Graaff. Cuba electrosttica. Aceite y granitos de madera. Cables de conexin. Juego de piezas metlicas Jaula de Faraday Electroscopio.

PROCEDIMIENTO

1. Forma de las lneas de campo.

a. Vierta aceite en la cuba electrosttica, hasta que ste alcance 1 mm de altura

aproximadamente.

b. Para representar diferentes tipos de carga, se disponen dos conectores alrededor de la

cubeta, en donde se ajustan dos terminales (piezas metlicas), las cuales van a recibir cargas

elctricas de diferente signo, como se muestra en la figura.

c. Enseguida, esparza granitos de madera en la cuba con aceite, procurando que queden

distribuidos lo ms uniformemente posible.

d. Coloque piezas metlicas simulando diferentes configuraciones de carga.

d. Accione el generador durante aproximadamente 30 segundos, teniendo cuidado de no

hacer contacto elctrico con el mismo, para evitar una descarga elctrica.

e. Observe en pantalla la configuracin que adopta los granitos de madera. El lugar

geomtrico formado constituir las llamadas lneas de campo elctrico.

f. Cambie los terminales (piezas metlicas) y repita los puntos c, d y e.

2. Un conductor cargado, cerrado y aislado en condiciones electrostticas.

1. Seleccione la jaula de Faraday

2. Colquela sobre una base aislante.

3. A continuacin conecte la jaula al generador de carga mediante un conductor y

encindalo. Observe lo qu sucede con el electroscopio.

4. Enseguida, saque el electroscopio de la jaula y colquelo muy cerca de la superficie

externa de la misma. Encienda el generador de carga y observe si las lminas se abren Se

nota alguna diferencia en el comportamiento del electroscopio dentro y fuera del conductor?

3. Lneas equipotenciales

Realice las siguientes conexiones usando la cubeta de acrlico

En la hoja de informes de esta prctica, trazar (dibujar) las superficies equipotenciales para

cada distribucin de carga. Observando el patrn de superficies equipotenciales, trazar las

correspondientes lneas de campo elctrico y sealar la regin donde el campo elctrico es

ms intenso.

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DEPARTAMENTO DE FSICA

LABORATORIO DE FSICA C

REPORTE DE PRCTICA

Nombre: Prueba de entrada:

Paralelo: Fecha: Actuacin:

Reporte de prctica:

Prueba de Salida:

1. Forma de las lneas de campo

a. Dibuje los patrones que form los trocitos de madera para las diferentes configuraciones

de carga.

b. Describa las caractersticas ms importantes de las lneas de campo elctrico encontradas

en el experimento para cada uno de las configuraciones. Si las lneas de campo presentan

variaciones en alguna de las configuraciones, descrbala por regiones.

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c. Observ que en cierta regin del espacio que rodea a alguno de los cuerpos cargados

estudiados no existan lneas de campo? Si es as, mencione en cules.

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2. Un conductor cargado, cerrado y aislado en condiciones electrostticas.

a. En base a los resultados obtenidos con el electroscopio, cuando se coloc dentro y fuera

de la jaula Detect la existencia de carga en el interior y exterior de la misma? Cmo se

puede afirmar si existe o no carga en tales regiones del conductor?

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3. Lneas equipotenciales

a. Trazar las superficies equipotenciales para cada distribucin de carga.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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Preguntas de entrada:

Qu valor se debe observar que tiene el ngulo que forma la lnea de fuerza con respecto a

una superficie cargada?

Puede considerarse el fuselaje metlico de un automvil, como un conductor cerrado y

aislado elctricamente por causa de los neumticos?.

Si existe tormenta elctrica ser ms seguro que el chofer/pasajero se quede dentro del

automvil o que se baje del mismo?Explique

Qu suceder con la aguja del electroscopio al acercrsele un generador de Van de Graaff

funcionando?

Por qu las lneas de campo elctrico son perpendiculares a las superficies equipotenciales?

Cul es el valor que tiene la magnitud del campo elctrico dentro de un conductor que

forma una superficie cerrada o casi cerrada al existir en l un excedente de carga elctrica?

Justifique

Consulte en que unidades fsicas se puede expresar el campo elctrico, adems de [N/C] y

cul es su significado fsico.

Consulte y elabore grficos de lneas de campo elctrico entre dos conductores esfricos

cuando:

Ambas tienen carga neta positiva.

Ambas tienen carga neta negativa.

Tienen cargas netas iguales pero de signos opuestos.

Explique en qu consiste el experimento de la jaula de Faraday y cules son sus

conclusiones.

Brinde una explicacin del por qu las lneas de campo elctrico son perpendiculares a las

superficies equipotenciales

Ha observado usted que cuando ingresa a un ascensor, la seal de servicio celular suele

perderse con facilidad. Explique el porqu de este fenmeno.