ELECTROSTATICA

ELECTROSTTICA

L A B O R A T O R I O D E F I S I C A III

I. Resumen Introductorio1. Objetivos de la Experiencia1) Entender cmo se comportan cargas puntuales al interactuar entre s.2) Comprender la Ley de Coulomb, mediante mtodos fsicos y grficos.3) Analizar el comportamiento de un pndulo entre las placas de un capacitor conforme se carga una de las placas de este mismo.4) Mediante el uso de applets tener un mayor entendimiento del comportamiento de diferentes distribuciones de carga en el espacio.5) Entender como diferentes cargas generan lneas de campo y el comportamiento de estas mismas.6) Comprender la utilidad y funcionamiento de un electroscopio.

2. Precauciones experimentalesDebemos de tener en cuenta distinguir los tipos de carga en el campo creado por varias puntuales y comprobar la Ley de Coulomb teniendo en cuenta que seguimos todas las instrucciones dadas.

II. Reporte de Datos

La carga 1 es negativa porque se repelen

La carga 2 es negativa, se repelen

La carga 3 es positiva, se atraen

La carga 4 es positiva, se atraen

La carga 5 es positiva se atraen.

CUESTIONARIO1) Entre ahora a: http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/applist/coulomb/orbit.htm Averige y explique por qu la trayectoria del electrn que usted. coloca sobre la figura realiza una trayectoria elptica (debe leer en el volumen I de su libro de Fsica sobre trayectorias en el Sistema Solar: las ideas son similares). De qu depende de que el electrn caiga sobre el protn o quede girando?

Porque la carga azul es positiva y como la carga negativa (neutrn) atrae la carga azul se dirige al neutrn.

2) Cul es la clave que utiliz para conocer el signo de cada una de las cargas negras?La clave para conocer a los neutros fue usar la teora de que si son signos iguales repelen y en el caso de los neutrones se atraen.

3) Sera ms fcil descubrir el signo de las cargas negras si usramos un electrn? Explique su respuesta.Si porque todas las cargas positivas se acercaran al neutrn u las cargas de signos opuestos se alejaran.

Comprobacin de la Ley de Coulomb40 g

20

24

28

32

36

42

CLCULOSEn base a los ngulos de deflexin y apoyndose en un diagrama de cuerpo libre calcule:1,3) Carga de las bolas debido a la masa de 40 g para cada configuracin (es decir, para cada ngulo de deflexin).

2, 4)Carga de las bolas debido a una masa de 100 g para cada configuracin (es decir, para cada ngulo de deflexin).

1) La fuerza electrosttica que corresponde a cada ngulo de la masa de 40 g.

2) La fuerza electrosttica que corresponde a cada ngulo de la masa de 100 g.

RESULTADOS

1)Tomar en cuenta la explicacin terica que aparece en la pgina web, ya que en su reporte tendr que presentar el desarrollo de sus clculos, apoyados en un diagrama de cuerpo libre para una de las bolas y las ecuaciones de equilibrio para cada configuracin. (ngulos: 20, 24, 28, 32, 36, 42).2) Insertar las grficas solicitadas en este inciso:a) Grfica ngulo vs. Carga (obtenida de applet), para la masa de 40 g.Tambin es necesario que inserte la configuracin de equilibrio con sus correspondientes deflexiones con las que logro esa grfica. (ngulos: 20, 24, 28, 32, 36, 42).b) Grfica ngulo vs. Carga (con los valores encontrados en sus clculos), para la masa de 40 g.c) Grfica de Fuerza electrosttica (eje y) vs. Q2/r2 (eje x), para cada ngulo usado (debe haber calculado antes la fuerza electrosttica, claro est), para la masa de 40 g.3) Realice un cuadro comparativo con la Masa de 40 g y 100 g para la carga, tomando en cuenta los valores calculados.4) En base al cuadro anterior, realice una grfica comparativa de Angulo vs Carga, para las masas de 40 g y 100 g.

Movimiento de una esfera conductora descargada ante un campo uniforme que va aumentando

Iniciando

Carga 1Se logra observar que la carga 1 es positiva debido a que la flecha indica que se aleja de la carga roja.

Se logra observar que la carga 1 es positiva debido a que la flecha indica que se aleja de la carga roja.

Carga 2La carga es positive porque se aleja dela carga roja.La carga es positive porque se aleja de la carga roja.

Carga 3La carga es negativa porque se acerca a la carga roja.La carga es negativa porque se acerca a la carga roja.* Carga 4La carga es negativa porque tiene cierta atraccin a la carga roja.La carga es negativa porque tiene cierta atraccin a la carga roja.

Carga 5La carga es negativa porque se cerca a la carga roja.La carga es negativa porque se acerca a la carga roja.

RESULTADOS1) Incluir las pantallas junto con la explicacin para:a) La pantalla inicial.b) Despus la que corresponda a una situacin de desplazamiento del pndulo pero permaneciendo ste en reposo (sin oscilar).c) Un momento de la oscilacin del pndulo cuando el campo es suficientemente grande.d) El reposo final del pndulo.CUESTIONARIO1. Tras cargar por primera vez el capacitor, por qu el pndulo queda inclinado? Los protones tienen carga elctrica positiva, y los electrones tienen la misma carga y las centrales elctricas se habrn abandonado (por qu iba nadie a mantener, an no hay evidencia emprica, como materia extica, o masas negativas.

2. Qu cambia sobre la bolita del pndulo para que ste se equilibre en posiciones cada vez ms inclinadas?Movimiento de una esfera conductora descargada ante un campo uniforme que va aumentando.

3. Cuando la bolita toca una de las placas, qu proceso ocurre para que la bolita que se est moviendo en una direccin cambie de direccin y salga repelida de la placa?Lo que ocurre es que la bolita se carga completamente de cargas positivas y pierde su carga negativa que la atraa hacia la placa, por lo ahora es atrada hacia la otra placa con carga negativa, al hacer contacto con esta otra placa le transfiere la carga positiva que lleva y se carga negativamente por lo que de nuevo es atrada a la primer placa.

4. Qu proceso se da en el electroscopio para que vaya cambiando la separacin de sus laminillas?

5. Llegado el movimiento pendular, qu provoca que, llegado cierto momento, la bolita primero ya no toque las placas y despus termine por detenerse completamente?Como la bolita va llevando carga de una placa a otra llega un momento en que la carga entre las dos placas se equilibra y lo que provoca que las placas ya no atraigan a la bolita.

CONFIGURACIONES DE LNEAS DE CAMPO YSUPERFICIES EQUIPOTENCIALES

Dipolo

Plano infinito

RESULTADOSPara cada configuracin necesitar:1) Pantalla de Equipotenciales (incluya explicacin de lo mostrado)Activara) Color: Potencialb) Display: Partculas con fuerzasc) Mouse: Line Integrald) Flat: Desactivado2) Pantalla de lneas de campo(incluya explicacin de lo mostrado)Activar:a) Color: Potencialb) Display: Partculas con fuerzasc) Mouse: Line Integrald) Flat: Activado

CUESTIONARIO

Dipolo1) Qu representa la superficie que muestra la imagen?Representa dos cargas de signos opuestos.2) A qu se debe el movimiento de las partculas, que como ve parecen caer a un pozo?La carga parcial negativa del oxgeno de una molcula ejerce atraccin electrosttica sobre las cargas parciales positivas de los tomos de hidrgeno de otras molculas adyacentes.Placa conductora Infinita3) Por qu son planas las superficies equipotenciales? (valas como lneas rectascon la opcin Flat)El campo elctrico ser perpendicular a la superficie. Por lo tanto, solamente contribuir al flujo elctrico los extremos de una superficie gausiana cilndrica.4) Explique la relacin entre la forma de las superficies equipotenciales y la direccin de movimiento de las partculas.Una carga elctrica puntual q (carga de prueba) tiene, en presencia de otra carga q1 (carga fuente), una energa potencial electrosttica. De modo semejante a la relacin que se establece entre la fuerza y el campo elctrico, se puede definir una magnitud escalar, potencial elctrico (V) que tenga en cuenta la perturbacin que la carga fuente q1 produce en un punto del espacio, de manera que cuando se sita en ese punto la carga de prueba, el sistema adquiere una energa potencial.5) Por qu aqu no aparecen picos?El potencial depende slo de la carga fuente y sus unidades en el Sistema Internacional son los voltios (V). El origen para el potencial se toma en el infinito, para mantener el criterio elegido para la energa.

Anlisis de Lneas de Campo

RESULTADOS1) Incluya en su reporte la hoja (ya resuelta por usted) que aparece con los cuadros en blanco referente al inciso B.2.3.a).2) Reconstruya ambas configuraciones en el applet.3) No olvide agregar una explicacin del porqu de su resolucin

CUESTIONARIO1) Pueden dos lneas de campo cortarse? Por qu?No porque en un campo elctrico as como ingresan las lneas tambin salen lo quiere decir q tienen sentidos opuestos